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許志立

廣州特種機(jī)電設(shè)備檢測(cè)研究院廣州

摘要垂直度是建筑起重機(jī)械的重要安全指標(biāo)尤其對(duì)于高層建筑使用的起重設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及安全規(guī)程對(duì)其誤差范圍都有明確的要求文中介紹了建筑起重機(jī)械測(cè)量垂直度的常見(jiàn)方法分析各方法的特點(diǎn)并重點(diǎn)介紹了全站儀在垂直度測(cè)量中的應(yīng)用通過(guò)全站儀設(shè)站功能一次架設(shè)可方便快捷地測(cè)量所有可視設(shè)備的垂直度對(duì)比不同方法的測(cè)量結(jié)果證明了該測(cè)量方法是可行的測(cè)量結(jié)果是準(zhǔn)確的

關(guān)鍵詞塔式起重機(jī)全站儀垂直度測(cè)量

中圖分類號(hào)TH2133文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)10010785202018006705

0引言

垂直度是位置公差是評(píng)價(jià)直線之間平面之間或者直線與平面之間的垂直狀態(tài)一個(gè)參數(shù)指標(biāo)對(duì)于塔式起重機(jī)以下簡(jiǎn)稱塔機(jī)施工升降機(jī)等建筑機(jī)械來(lái)說(shuō)垂直度是指塔身或?qū)к壖茉诓皇芡饬Φ挠绊懴聦?shí)際軸線與理論軸心線在被測(cè)平面內(nèi)的最大水平誤差塔機(jī)施工升降機(jī)等多用于高層建筑其垂直度是安裝過(guò)程中需要保證的一項(xiàng)重要安全指標(biāo)GBT50312019GBT2007等對(duì)塔機(jī)施工升降機(jī)垂直度的偏差范圍都有明確要求不能超過(guò)其要求值12

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求在塔機(jī)首次安裝后以及每次塔機(jī)施工升降機(jī)增加標(biāo)準(zhǔn)節(jié)升高時(shí)都必須測(cè)量其垂直度在其驗(yàn)收檢驗(yàn)定期檢驗(yàn)時(shí)也必須對(duì)其進(jìn)行測(cè)量檢驗(yàn)3由此可見(jiàn)垂直度測(cè)量的應(yīng)用非常廣泛尋找一種方便快捷準(zhǔn)確的垂直度測(cè)量方法意義重大本文所述測(cè)量方法僅以塔機(jī)為例同樣的測(cè)量方法也適用于施工升降機(jī)等其他建筑機(jī)械

1垂直度常見(jiàn)的測(cè)量方法

11吊線法

吊線法是垂直度測(cè)量中最常見(jiàn)最簡(jiǎn)單的測(cè)量方法其步驟為首先將塔機(jī)吊臂擺到合適的位置使塔身在該測(cè)量方向上處于不受力狀態(tài)然后在塔身最高處選擇合適的位置放線一直放到塔機(jī)底部測(cè)量吊線到塔身同一基準(zhǔn)面的距離上下距離L之差即為塔身在該方向上的垂直度吊臂旋轉(zhuǎn)90以同樣的方法測(cè)量塔身另一個(gè)方向上的垂直度如圖1所示

圖1吊線測(cè)量法

該方法簡(jiǎn)單且容易操作但吊線法要求在塔身內(nèi)或外從上到下要有一個(gè)無(wú)干涉的空間其中不能有障礙物接觸影響吊線當(dāng)塔機(jī)有附墻內(nèi)撐桿爬梯等情況時(shí)不易尋找下線位置當(dāng)塔機(jī)高度較高時(shí)放線時(shí)間長(zhǎng)測(cè)量不方便測(cè)量效率較低測(cè)量過(guò)程受操作人員影響測(cè)量誤差較大

12經(jīng)緯儀測(cè)量法

經(jīng)緯儀測(cè)量塔機(jī)垂直度是常用的儀器測(cè)量方法經(jīng)緯儀測(cè)量塔機(jī)的垂直度即旋轉(zhuǎn)塔機(jī)吊臂至合適的位置使得需測(cè)量的方向不受吊臂與平衡重不平衡的影響如圖2所示吊臂位置測(cè)量AA方向上的垂直度將經(jīng)緯架設(shè)在距塔機(jī)15H處H為塔機(jī)安裝高度且保證經(jīng)緯儀觀測(cè)點(diǎn)與塔身測(cè)量點(diǎn)的連線垂直于AA線即必須架設(shè)在塔身面正前方調(diào)平經(jīng)緯儀開(kāi)始測(cè)量以塔身的最高位置或最下端位置某處做基準(zhǔn)線通常選取塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主旋桿內(nèi)外邊作為基準(zhǔn)線然后在另一端塔身放置一個(gè)零點(diǎn)對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主旋桿內(nèi)外邊的橫向鋼直尺緊貼利用經(jīng)緯儀投測(cè)下來(lái)投測(cè)到鋼直尺上的讀數(shù)即是塔機(jī)在該方向的垂直度偏差塔機(jī)吊臂旋轉(zhuǎn)90挪動(dòng)經(jīng)緯儀至另一個(gè)方向同樣的方法測(cè)量塔身BB方向上的垂直度4

圖2經(jīng)緯儀測(cè)量法

采用經(jīng)緯儀測(cè)量塔機(jī)垂直度的原理簡(jiǎn)單操作方便測(cè)量誤差相對(duì)較小然而在測(cè)量過(guò)程中對(duì)經(jīng)緯儀的架設(shè)位置有要求太近或太遠(yuǎn)均不易觀測(cè)且一定要架設(shè)在塔身面的正前方位置局限性強(qiáng)另外在測(cè)量完一個(gè)方向后需要挪動(dòng)并再次調(diào)平經(jīng)緯儀才能測(cè)量另一方向的垂直度這就降低了測(cè)量的效率5

13全站儀測(cè)量法

全站儀全站型電子測(cè)距儀是集水平角垂直角距離斜距平距高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)因其一次安置儀器即可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作而得名其已廣泛用于建筑工地的各測(cè)量領(lǐng)域6

2全站儀測(cè)量法

21全站儀經(jīng)緯儀模式測(cè)量

全站儀包含經(jīng)緯儀的所有功能若僅使用其含有的經(jīng)緯儀功能同樣可測(cè)量塔機(jī)垂直度測(cè)量方法同經(jīng)緯儀測(cè)量法這里不再贅述

22全站儀測(cè)距模式測(cè)量

該測(cè)量方法類似于經(jīng)緯儀測(cè)量法區(qū)別在于測(cè)量過(guò)程中不需要移動(dòng)全站儀一次架設(shè)可測(cè)量一臺(tái)塔機(jī)兩個(gè)方向的垂直度也不需要粘貼標(biāo)尺測(cè)量步驟為選擇合適的位置架設(shè)全站儀全站儀要架設(shè)在垂直于塔身面方向上并調(diào)平準(zhǔn)備測(cè)量旋轉(zhuǎn)吊臂至合適位置測(cè)量一個(gè)方向的垂直度在塔身最高處或最下端的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主旋桿選擇一個(gè)邊為基準(zhǔn)線全站儀可上下掃描對(duì)比基準(zhǔn)線與另一端該邊的位置關(guān)系找出垂直度偏差通過(guò)全站儀對(duì)邊測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間折線距離的功能測(cè)出兩點(diǎn)之間距離即為該方向上的垂直度偏差值如圖3所示以塔身最高位置主旋桿外側(cè)邊為基準(zhǔn)線全站儀掃描到最下端則基準(zhǔn)線與最低位置主旋桿外側(cè)邊之間的距離即為該方向上的垂直度然后塔機(jī)吊臂旋轉(zhuǎn)90測(cè)量另一方向的垂直度此時(shí)無(wú)需挪動(dòng)全站儀只需調(diào)整全站儀為測(cè)距模式如圖4所示該測(cè)距功能測(cè)量的距離是指測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)在水平面上的投影與全站儀之間的距離故測(cè)量塔機(jī)同一個(gè)塔身面上最高點(diǎn)與最低點(diǎn)在水平面上的投影與全站儀的距離兩距離之差即為該方向上的垂直度至此無(wú)需移動(dòng)全站儀完成了塔機(jī)兩個(gè)方向垂直度的測(cè)量

圖3全站儀測(cè)量垂直度

圖4全站儀測(cè)距模式

23基于全站儀建站模式的測(cè)量方法

在測(cè)距模式測(cè)量中實(shí)現(xiàn)了一次架設(shè)全站儀完成了一臺(tái)塔機(jī)兩個(gè)方向垂直度的測(cè)量但該方法對(duì)全站儀的架設(shè)位置仍有要求即全站儀仍要架設(shè)在與塔身面垂直的方向上在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中由于工地場(chǎng)地建筑物遮擋安全通道防護(hù)棚影響等原因使在與塔身垂直的方向上無(wú)法架設(shè)測(cè)量?jī)x器或有架設(shè)位置但不利于觀測(cè)有高空墜物風(fēng)險(xiǎn)等等而基于全站儀建站模式的測(cè)量方法對(duì)全站儀的架設(shè)位置沒(méi)有要求只要塔身上下在架設(shè)位置的可視范圍即可完成塔機(jī)垂直度的測(cè)量全站儀測(cè)量包括全站儀的建站方位角對(duì)邊測(cè)量等概念

1全站儀的建站是指確定儀器所架設(shè)位置的空間位置信息亦即建立的坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)與全站儀的相對(duì)位置如圖5所示ENH坐標(biāo)系或是xyz坐標(biāo)系

2方位角是指從某指定方向線起依順時(shí)針?lè)较虻侥繕?biāo)方向線之間的水平夾角圖6所示直線相對(duì)于x軸的方位角為45

3對(duì)邊測(cè)量是全站儀的對(duì)邊測(cè)量用于確定兩個(gè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系如兩點(diǎn)之間的斜距平距高差及方位角等如圖7所示為對(duì)邊測(cè)量方法點(diǎn)號(hào)1即對(duì)邊測(cè)量第一點(diǎn)點(diǎn)號(hào)2即對(duì)邊測(cè)量第二點(diǎn)

該測(cè)量方法是通過(guò)全站儀建站的模式來(lái)測(cè)量塔機(jī)垂直度通過(guò)建站即建立坐標(biāo)系使設(shè)置的坐標(biāo)系xy軸這里不考慮z軸分別同向于塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的兩個(gè)直角邊見(jiàn)圖8原點(diǎn)位置可以不在塔身上設(shè)置這樣的坐標(biāo)系可通過(guò)測(cè)量塔機(jī)上下兩點(diǎn)的坐標(biāo)值之差得出塔身垂直度

圖5全站儀坐標(biāo)系

圖6方位角

建立這樣坐標(biāo)系步驟為1任意位置架設(shè)全站儀在塔身的一個(gè)平面上任意選擇兩個(gè)點(diǎn)如圖8所示AB點(diǎn)通過(guò)全站儀程序測(cè)量中的對(duì)邊測(cè)量功能測(cè)出AB兩點(diǎn)連線AB的方位角a該方位角a是指線AB投影在水平面上與當(dāng)前坐標(biāo)系x軸之間的夾角2全站儀返回一般測(cè)量模式中旋轉(zhuǎn)全站儀至其水平角顯示為測(cè)量值a通過(guò)全站儀設(shè)置水平角HZ置零功能置零見(jiàn)圖9此時(shí)即建立了新的坐標(biāo)系這樣就使現(xiàn)坐標(biāo)系x軸方向平行于線AB在水平面上的投影線可再通過(guò)對(duì)邊測(cè)量測(cè)量方位角是否為零來(lái)驗(yàn)證或者通過(guò)計(jì)算直接設(shè)置現(xiàn)水平角的值使新坐標(biāo)系x方向平行于線AB在水平面上的投影線至此就建立了xy軸分別平行于塔身兩直角邊的新坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)無(wú)要求測(cè)量塔身同一面最高最低位置的坐標(biāo)通過(guò)計(jì)算上下坐標(biāo)y值之差即可求得該方向上的垂直度吊臂旋轉(zhuǎn)90以同樣的方法測(cè)量塔身另一個(gè)方向的垂直度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一次架設(shè)測(cè)量多臺(tái)塔機(jī)的垂直度

圖7對(duì)邊測(cè)量

圖8與塔身同向的坐標(biāo)系

圖9水平角HZ的設(shè)置

在工地架設(shè)好全站儀后可測(cè)量任一可視塔機(jī)兩個(gè)方向上的垂直度大大提高了測(cè)量效率尤其對(duì)于建筑工地群塔作業(yè)的塔機(jī)測(cè)量工作且全站儀具有測(cè)量距離遠(yuǎn)測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)

3不同測(cè)量方法比對(duì)結(jié)果

選擇3臺(tái)高度不同的塔機(jī)分別采用經(jīng)緯儀法全站儀測(cè)距法全站儀建站測(cè)量法測(cè)量其同一個(gè)方向上垂直度結(jié)果如表1所示比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果幾種測(cè)量方法結(jié)果相近證明了全站儀測(cè)量方法的有效性所以基于全站儀建站模式的測(cè)量方法是可行的由于全站儀的精度更高理論上其測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)該是更準(zhǔn)確的

4結(jié)束語(yǔ)

以上方法都有各自的特點(diǎn)但全站儀測(cè)量法可以不受場(chǎng)地等因素影響可任意位置架設(shè)測(cè)量大大提高了測(cè)量效率尤其對(duì)于群塔作業(yè)的建筑工地全站儀測(cè)量距離遠(yuǎn)無(wú)棱鏡測(cè)量模式測(cè)程可達(dá)500m且精度高測(cè)量誤差小等諸多優(yōu)勢(shì)應(yīng)該在垂直度測(cè)量中廣泛地使用

同時(shí)其他建筑機(jī)械如施工升降機(jī)物料提升機(jī)等的垂直度測(cè)量以及塔機(jī)剛性試驗(yàn)水平靜位移測(cè)量也可以使用全站儀測(cè)量方便高效準(zhǔn)確

參考文獻(xiàn)

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3JGJ1602008施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備檢查技術(shù)規(guī)程S

4吳偉極坐標(biāo)法測(cè)量建筑起重機(jī)械安裝垂直度J建筑機(jī)械化201867072

5傅建俊塔式起重機(jī)垂直度測(cè)量?jī)x技術(shù)研究J價(jià)值工程201833219221

6張俊中朱義朝劉乾等基于全站儀在橋梁撓度檢測(cè)中的應(yīng)用和研究J測(cè)繪與空間地理信息201914144