索佳SET1130R3全站仪在工程测量监理中的应用

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索佳SET1130R3 全站仪在工程测量监理中的应用
郑士林（金昌诚信监理公司  甘肃 金昌 737100）
Application of SOKKIA SET1130R 3 in Engineering Survey Supervision
Zheng shi-lin

摘要：工程测量监理工程师对已安装就位的钢构件用传统的测量方法进行监测，工作量大，测量精度不够，而且不安全。本文就钢结构施工过程中对钢屋架垂直度及钢梁挠度两个主控项目监测提出了新的测量方法。
abstract With SOKKIA SET1130R 3, In one new way survey steel beam deflection and roof truss gradient which fixed,high precision,efficient and little amount work.Other way is not.
关健词:测量实验、挠度、垂直度Key word survey experience deflection gradient
一、引言
监理测量工程师对大型工业厂房已安装就位的钢屋架垂直度及钢梁挠度监测往往很困难。钢梁在安装就位后，由于自重及荷载的作用，产生一定程度的弯曲。应用传统的几何水准测量方法测定其挠度，工作量大，耗费人力多，且测量精度不够。钢屋架安装就位后，由于杆件相互作用及屋面荷载等影响，屋架倾斜。用传统的测量方法测量其垂直度，测量精度完全不能满足规范要求，而且人员安全得不到保障，有时监测工作根本无法进行。由于钢屋架垂直度及钢梁挠度是工程监理之主控项目，监理工程师必须对竣工的钢构件工程是否满足钢结构施工验收规范做出评价。原有的测量方法很难在规定的时间内对大量的监测对象进行监测并做出评价。索佳 SET1130R 3 全站仪由于其先进的无合同目标测量技术及先进的内置测量软件，解决了工程测量监理中的技术难题。本文通过测量实验，论证了应用索佳 SET1130R 3 全站仪，对钢屋架垂直度及钢梁挠度进行监测，工作安全，测量数据可靠，还大大提高了工作效率。
二、钢屋架垂直度及钢梁挠度测量方法
测量钢梁挠度就是测量钢梁两端点 A、B及梁中点C 的相对高程HA、HB、HC、由（1）式求出梁的挠度。
ξ =H C －（HA+HB）/2（1）
测量钢屋架垂直度就是测量屋架顶点C与底梁中点D的水平距离。
钢梁挠度测量是应用索佳SET1130R3全站仪无合同目标测量技术测量梁A、B、C三点的相对高程。
钢屋架垂直度测量是利用索佳SET1130R3全站仪内置的对边测量软件测量屋架顶点C与底梁中点D的水平距离。为了准确测量屋架顶点C与底梁中点D的水平距离，需在钢屋架安装前准确找出C、D点的几何位置，并贴上索佳SET1130R3全站仪专用的测距反射片。
三、测量实验
测量实验的目的是应用索佳SET1130R3全站仪先进的测量技术测定观测目标的观测值，与传统测量方法测量结果（作为真值）进行比较，求出新观测方法的测量精度，判定应用新方法测量的观测值是否满足规范要求。
1、测点布设
在废弃的高压输电塔架上，布设52个观测点（26对）。其中，26个测点（13对）贴上反射片，其余26个测点（13对）用长约100mm 的工字钢板制作，并定出其测点位置。测点布设在长7m，宽7m，离地面高度在 5~15m的空间内。
2、测量方法
用几何水准测量方法测量52个测点的相对高程（辅用鉴定钢尺），用索佳SET1130R3全站仪测定13对工字钢段测点的相对高程，用鉴定钢尺丈量52个测点之间距。经过高差改正、尺长改正求出13对测点的水平间距。
3、测量数据分析
观测数据见表1、对观测值进行处理，得出：无合同目标观测两测点相对高差的测量精度为：±1.9mm ；对边测量两测点间水平距离的测量精度为±2.92mm 。
《钢结构工程施工质量验收规范》规定：钢屋架安装垂直度允许偏差为：
h/250，且不大于15mm（h为钢屋架高度）
显然，应用无合同目标技术监测钢屋架垂直度是可以满足规范要求的。
表1测量实验值
 
观测
对编号
 几何水准测量值
（mm）
 无合同目标观测值
（mm）
 差值
（mm）
 测点间水平距离
（改正后mm）
 观测值
（对边测量mm）
 差值
（mm）
 
1
 732.0
 731.6
 -0.4
 321.6
 321.3
 -0.3
 
2
 338.5
 337.2
 -1.3
 117.3
 114.2
 -3.1
 
3
 35.5
 31.8
 -3.7
 89.9
 86.8
 -3.1
 
4
 138.0
 136.6
 -1.4
 526.4
 526.6
 +0.2
 
5
 181.5
 180.7
 -0.9
 443.4
 444.3
 +0.9
 
6
 27.5
 29.3
 +1.8
 291.1
 299.7
 +8.6
 
7
 23.0
 26.0
 +3.0
 744.3
 744.5
 +0.2
 
8
 28.0
 29.7
 +1.7
 1666.3
 1668.0
 +1.7
 
9
 438.0
 440.3
 +2.3
 3329.7
 333.0
 +0.3
 
10
 436.5
 433.7
 -2.8
 3411.7
 3410.2
 -1.5
 
11
 29.5
 30.0
 +0.5
 406.8
 408.5
 +1.7
 
12
 24.5
 24.8
 +0.3
 79.8
 79.6
 -0.2
 
13
 11.0
 10.9
 -0.1
 1143.2
 1146.1
 +2.9
 

《钢结构工程施工质量验收规范》规定：钢梁制作与安装过程中，钢梁是不允许下挠的。但在所有荷载加入后，钢梁的原有物理性能产生一定形变。测量工程师必须对竣工的钢梁挠度进行监测，以便对整体结构的安全性能作出评价。同样，应用索佳SET1130R3全站仪内置的对边测量软件进行测量是完全可以满足技术要求的。
四、钢梁挠度与钢屋架垂直度监测方法
1、钢梁挠度监测
对钢梁挠度进行监测，应用索佳SET1130R3全站仪测二测回，测定钢梁两端点及中点的相对高程，按（1）式计算钢梁的挠度，评定钢梁挠度是否满足规范规定的要求。测量时，应在钢梁垂直下方设站，尽量使钢梁两端测点处电磁波的入射角相等，但测设位置应距两端点 50mm 左右。中点观测时可以使用索佳 SET1130R3全站仪固有的导向光照准。测量时，如果仪器显示电量不足，应尽快更换电池。如果在电量不足状态下测量，测量精度也会受到影响，误差大约在10mm左右。另外，仪器三轴误差对观测精度影响较大，因而应定期对测量仪器进行检验，同时测量时应准确将仪器常数输入，以便对测量值进行改正。钢梁的防腐层的厚度不均匀，也能对观测结果产生较大影响，具体表现就是钢梁挠度超限。这种情况下应将观测位置等距离内移，多次观测进行对比，以确定观测结果的可靠性。光波路径应避开金属等物体，并尽量保持一定空间距离。
应用实例：金川集团有限公司铜合成炉项目之子项工程13000m3粗粒合金车间13根跨距33m钢梁，由于多种因素影响，中国恩菲工程设计院计算的钢梁挠度计算值为54mm ，用该方法测得 13 根钢梁挠度最大值为 48.2mm ，小于设计允许值，可以判定钢梁挠度符合设计要求。
2、钢屋架垂直度监测
对钢屋架垂直度进行监测，应用索佳SET1130R3全站仪测二测回，通过内置软件（对边测量）直接计算出钢屋架垂直度。对边测量功能在钢屋架垂直度监测中应用非常方便。唯一要做的是在钢屋架吊装前应找好测点的准确位置，并贴上索佳专用反射片。和挠度观测一样，仪器要进行检验，并进行常数改正。电磁波路线、电池电量等对观测结果有影响，监测时要予以考虑。对钢屋架垂直度进行监测时视距不宜大于60m。
应用实例：应用索佳SET1130R3全站仪测对金川集团有限公司重点技改项目 15 万 t 铜电解工程、 5000t 电积钴工程钢屋架垂直度进行监测，监测结果显示钢屋架垂直度符合《钢结构工程施工验收规范》要求。两项工程分获“鲁班奖”及“国家优质工程奖”。
五、结论
通过测量实验与实际应用证明，对钢梁挠度与钢屋架垂直度进行监测，完全可以应用索佳SET1130R3全站仪替代传统的测量方法。测量精度足够，工作效率大大提高，作业安全，基本不影响工程施工。唯一增加的工作是钢屋架在吊装前找出测点的准确位置，并贴上反射片。
值得说明的是，从实验结果看，索佳SET1130R3全站仪测量的三角高程精度为±1.9mm ，并不能说明用该仪器进行三角高程测量就可以代替水准仪进行相应等级的水准测量。用该仪器进行挠度观测时许多测量误差是相互抵消的。如在应用无合同目标功能测量挠度时注重电磁波的入射角尽量相等，就是为了抵消许多因素对测量结果的影响，从而提高测量精度。
本文只探讨了索佳SET1130R3全站仪在工程建设中的两方面的应用。实际上，由于索佳SET1130R3全站仪具有无合同目标测量功能，大大方便了在测量中量距困难、人员又不能到达等诸多不便情况下的测量作业，因而索佳SET1130R3全站仪在测绘作业中必定有更广泛的应用。