高精度测量放线工法

高精度测量放线工法单位编制人编制时间目录前言11、主要技术特点22、适用范围23、施工准备24、工艺流程及操作特点25、主要使用材料96、机具设备97、劳动组织98、质量要求99、效益分析1010、工程实例11前言随着科学技术的发展，工业设备安装工程中设备安装精度要求越来越高，尤其是大跨度、长距离、高速运转的自动化生产线的设备安装，如造纸生产线设备的安装，其水平度及垂直度的允许偏差均为03MM。设备安装的精度取决于地脚螺栓的预埋精度，而在较大范围内的地脚螺栓预埋精度则由测量放线的精确度所决定。因此掌握整套的高精度测量放线技术是保证设备安装精度的基础。苏州公司在几个类似工程实践的基础上，由马锦红同志总结编制了这套高度测量放线施工工法。该施工方法已在多项工程施工中，得到外方专家的认可和好评。1、主要技术特点11使用本工法，建立基准线网络，各基准线之间的平等度、垂直度均能达到很高的精度要求。12网格基准线贯穿于整个厂房，无论是整条生产线，还是单体设备均能借助该基准线，利用精密仪器保证其安装精度。13利用网格基线来控制设备地脚螺栓的预埋偏差，减少误差传播量，从而保证设备安装精度。14利用网格基准线上基准点（线）的永久保存性，更方便于将来生产运行过程中的设备维修。2、适用范围本工法适用于安装精度要求较高、大跨度、长距离、高速度运转的自动生产线设备安装。例如造纸机生产线安装，厂区钢结构管架安装等。3、施工准备利用厂房原始的纵、横向的控制点，借助精密测量仪器（如T2经纬仪、GTS311全站仪等）测设出厂房内设备的成条中心线，以及平等和垂直此中心线的纵、横辅助中心线，并在其纵向辅助中心线上设立各控制点，从而建立一基准线网格。4、工艺流程及操作特点41工艺流程制作控制点基准标板确定底层纵、横中心线确定底层纵向辅助中心线确定底层纵向辅助中心线上各距离控制点的起点确定底层纵向辅助中心线上各距离控制点其他层基准线网格投测（方法与底层测设方法相同）。42操作要点421控制点基准标板的制作、预埋为使控制点可长期保存，我们可用10MM的不锈钢板制作100100MM见方的基准标板，下部焊铆筋，上部加盖板，并用螺栓将盖板与标板相连接，以加强对基准点保护（参见图1）。标板亦可采用25MM,L150MM的铜棒制作，顶部车成凹槽形并攻丝，下部加工成工字形，上部加盖板（带螺纹），参见图2所示。基准标板制作好后，在底层地坪及各楼层浇注时，将各标板精确定位并预埋（见附图3）。养护期间应定期逐个进行检查、复测，确保基准标板的牢固、稳定。422底层纵、横中心线的投测在本工法的实施过程中，两点间距离、垂直度、直线性等精度要求均为小于05MM。（1）复检土建施工轴线底层纵、横中心线是以土建施工轴线为基准进行投测的。纵、横中心线是其余各基准线的投测起点，因此，保证该两线的垂直度至关重要。在纵向中心线投测之前，我们利用T2经纬仪架设于X2、Y2点，测出土建纵、横轴线的交点O，并用冲头在基准标板上标出该点。然后，架设T2经纬仪于O点，利用正倒镜现两侧回法，校核土建纵、横轴线的垂直度，并对其方向控制点进行调整，使土建两轴线的垂直度满足其精度要求。（2）底层纵向中心线投测底层纵向中心线是其余各基准线的投测起点，保证该线的投测精度至并重要。分别架设T2经纬仪于X1、X2点，采用正倒镜两侧回法，用划针在基准标板OS、OE上划出垂直于土建纵向中心线的垂直线，然后根据土建纵向中心线与底层纵向中心线的相对距离螺钉盖板铆筋图一盖板铜棒图二A，将GTS311全站仪架于X1、X2点，分别测出距离X10SX2OE等于距离A。并用钢盘尺和弹簧秤复检此距离，然后用冲头标出该两点，通过此两点的直线OSOE即为纵向中心线，如图3所示。（3）底层横向中心线的确定按照底层纵向中心线的投测方法，采用T2经纬仪，借助于划针在基准标板T10，D10上划出垂直于土建横向中心线的垂直线，再根据土建横向中心线与底层横向中心线的相对距离B，利用GTS300全站仪测出距离Y1T10、Y2D10为B，并用钢盘尺和弹簧秤复检此距离。用冲头在标板上标出T10、D10点，通过T10、D10点的直线即为底层横向中心线。在底层纵、横中心线投测之后，我们应利用T2经纬仪或GTS311全站仪按照复检土建施工轴线的方法，定出其纵、横中心线的交点OO，将GTS311全站仪或T2经纬仪架设于OO点，对纵、横向中心线的垂直度进行检验，并进行调整，直至其垂直度满足精度要求。在标定O点及OO点时，我们采用正倒镜两侧回取中法，以消除仪器本身角度偏差而造成的偏差，确保O点及OO点精确度，采用该方法即考虑人工做点误差亦可满足其相对于纵、横中心线的直线性误差（小于05MM）423底层纵向辅助线的确度在测定底层纵向辅助线时，我们分以下两步骤进行，以保证其与纵向中心线的平行性。（1）纵向中心线的垂直线DSTS,DETE线的确定影响DSTS,DETE线相对于纵向中心线垂直度误差的因素有两项，以DS为例分析如下（11）仪器角度偏差导致的误差D我们使用的T2经纬仪或GTS311全站可使角度偏差小于5，本工法中，OSDS为8M，则有OSDDOE8MD5/2062658000MM019MM（206265为角度弧度换算常数）（12）仪器偏差导致的误差D（12）仪器偏差导致的误差D在施工中利用仪器对点时，其两点间的距离一般都大于50M，人工做点误差能保证在05MM以内，则有D（800050000）DMAX8000/5000005MM008MM。根据误差传播定律，以上两项对DS的影响为02MM，满足05MM精度要求。（2）纵向辅助方向点的确定在测定纵向辅助的方向点时，我们采取测小角的方法间接测定，纵向辅助线横向辅助线土建横向辅助线横向中心线纵向中心线纵向辅助线土建纵向中心线图三T1OOSDD12OEO这种方法的应用，可使距离误差小于05MM。以DS点为例分析如下在距离OSDS线约5D（本工法中取D8M）处设一测站，利用GTS311全站仪测距离D1、D2，用T2经纬仪测定角，通过余弦定理D2D12D222D1D2COS可计算出D值，经过多次测定，对DS点进行逐步修正，使DSOS8M，从而定位DS点。利用同样方法即可定们DE、TE、TS三控制点。以满足纵向辅助线（DSDE、TSTE）与纵向中心线OSOE的平行性要求。误差分析根据下图所示，我们假设D1D2B，则有SIN2SIN/2COS/22440/16160198COS12SIN2/21216/16160980由余弦定理D2D12D222D1D2COS，积分得2DD2D1D12D2D22D1D1COS2D1D2SIN设DM，化简得M（D1D2COS）D1/D（D1D2SIN（/D）上式中M距离D的误差，D1距离D1误差（取1MM）D2距离D2的误差（取1MM），D测定距离（取8M）角度弧度换算常数（取206265）D1如上图所示（取402M）D2如上图所示（取402M）仪器角度偏差（取2）则上式可化简为M2B1COS/D2BSIN/D2402002/8216160198/820626502MM，满足05MM840M的精度要求。如须使用方便，还可以根据M的计算式，设D的值，B的值的若干变量，编制的简单的计算程序，进行电算，可从结果根据D值筛选出，M趋向于很小B的最佳值，附程序。10LETB120LETA130LETM004B/D0396B2/206265D40PRINT“B”B50PRINT“”；A60PRINT“M”M70LETAA180IFA101THEN3090LETDD1100IFD21THEN20110END424底层纵向辅助线上各距离控制点的测定在422中，我们已确定了横向中心线上定出DO、TO点，此两点即为纵向辅助线上各距离控制点的起点，其与纵向中心线距离的偏差根据423中的发析可知，满足05MM的精度要求。425底层纵向辅助线上各距离控制点的测定确定了纵向辅助线上各距离控制点的起点后，我们采用距离差取平均测距法可测出各距离控制点，在此方法运用中，对其误差影响较大的有以下两项。（1）加权常数误差的影响加权常数误差是指仪器中心、反光棱镜等效反射面、待测距离标志中心不一致所造成的误差，其特点是随测设距离的改变，该误差的对所测距离的影响在一定时间内大小不变、符合相同。因此在此工法应用中，可不考虑该误差对距离的影响。（2）周期误差的影响由于仪器内部电路的影响，而造成的测设结果随距离长短而做周期性的变化。该变化范围即为周期误差，计算公式如下ACOS2D/2O上式中A周期误差的振幅D距离测距光波长初相位为消除此项影响，我们采用距离差取平均测距法，即可消除上述两项误差的影响，以D1为例利用GTS311全站仪，测距离Y1DO、Y1D1则Y1D1Y1Y2DOD1Y1DO，即有Y1D1|DOD1|Y1DO|则DOD1Y1D1Y1DOACOS2Y1D1/（/2）0ACOS2Y1D1/（/2）0利用GTS311全站仪，测出距离Y2DO、Y2D1则Y1D1Y1Y2DOD1Y1DOY1Y2，即有（Y1D1Y1Y2）DOD1Y1DOY1Y2，则DOD1（Y1D1Y1Y2）（Y1DOY1Y2）ACOS2Y1DOY1Y2/2）0比较（1），（2）两式，要取两次结果的平均值，则应使DOD1DOD10即ACOS2Y1D1/2）0ACOS2Y1DO/2）0ACOS2Y1DOY1Y2/2）0ACOS2Y1D1Y1Y2/2）02Y1D1/2）ACOS2Y1D1Y1Y2/2）2Y1DO/2）2Y1DOY1Y2/2）解之得Y1Y2/4因此，只须在测定时取定Y1Y2为测距波长的1/4，即可消除周期误差及加权常数误差的影响，提高测距精度，光波长度可根据使用仪器的不同查阅相关的使用说明书而得。本工法中GTS311全站仪的测距光波长度为20米。43测设过程中其他注意事项前面所述的测设方法仅在理论上对误差加以控制，在实际操作中，我们还对其它一些会对控制点测量精度造成一定影响的方面加以注意，如光学对点器的对中误差，气象因素等，还应在划线和做点的过程中特别小心，最好使划线的线条宽度不超过02MM，点的直径小于05MM，以缩小人为因素造成的误差。44其它因素网格基准线的测定在某些工程中，因设备及厂房的要求，须在其它层测设同样的基准线网格。在此测设过程中，测设方法及步骤与42中所述方法及步骤基本相同。其误差主要是由于仪器本身的纵轴与横轴垂直度偏差引起的，我们采用正倒镜两测回取中的方法即可消除些误差，Y21DO确保精度要求。经过以上步骤，我们已在厂房各层测设了一完整的基准网格线，利用此基准线，在后期的地脚螺栓预埋；基础板的划线、钻孔、攻丝；设备的水平度、垂直订等测量中，我们可利用T2经纬仪及GTS311全站仪，借助于一些辅助工具（如磁力表座、标尺等），便可进行各项测量，并确保精度。5、主要使用材料5110MMD1100100MM的不锈钢板，或者D25MM、L150MM的铜棒。52氧气、乙炔53D15050MM的角钢54I14工字钢、10槽钢6、机具设备（见表一）主要施工机具设备一览表序号名称规格数量备注1经纬仪配三角架，左右移动平台T2各1精度22全站仪配三角架GTS311各12MM2PPM3水准仪配三角架，精密分划板NA2GPM3各101MM4光学对点器配三角架，带标牌GTS311配套设备各15磁力表座26划线针27冲头28钢卷尺5M/50M4/19记号笔4红、黑10塔尺5M17、劳动组织（见表二）序号名称人数技术要求备注1工程师22测量工程师33辅助工6熟练合计118、质量要求本工法在编制及实施过程中，遵照了工程测量规范（500263）中相关的规定，参考了GTS311全站仪、T2经纬仪、NA2水准仪说明书中的相关说明。同时，在本工法中建立的网格基准线精度要求很高，故在每次施工前，应先熟悉施工现场，确定一总体的施工方案，在控制过程中，测量工程师要提高警惕，严格、谨慎地投测好每一控制点，并按照要求进行复测。同时做好施工记录，亲自监督辅助工预埋好每一块控制标板，人工地点要特别小心，减小人为误差，以满足精度要求。9、效益分析91社会效益911基准线网格测设技术的使用与探索，保证了基准线的精确度，确保了设备的安装精度与安装质量，为公司在社会上赢得了较高的信誉。912高精度基准线网格测设技术的使用，解决了由于仪器本身精度的不足，而无法设置高精度基准线的现状，同时还获得了建设单位及国外安装专家的赞同与认可。92经济效益采用高精度测量放线技术，自行建立基准网格，与委托测设相比，其经济效益见表三。经济效益见分析表序号类别项目自行测设配GTS311全站仪、T2经纬仪、NA2水准仪委托测设配GTS311全站仪、T2经纬仪、NA2水准仪1仪器购置费250000元2测设人工单价100元/工日3测设人工工日100工日4测设人工费用10000元5测设台班单价6000元/台班6测设台班消耗60台班7测设总费用360000元8材料费用10000元10000元总费用270000元370000元在工程中，仅此工法的采用，即使考虑仪器购置费用，也可节约费用100000元。故经济效益比较可观。10、工程实例本工法于一九九五年首先应用于紫兴纸业有限公