石俊成，景兆驥

(1．中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京100086;2．中建市政建設(shè)有限公司，北京100161)

一、引 言

按照使用功能及要求，大型工業(yè)廠房等建設(shè)工程，常需要在室內(nèi)天面支撐網(wǎng)架上安裝運(yùn)輸軌道和吊掛設(shè)備。吊掛設(shè)備的運(yùn)行軌道標(biāo)高能否按照設(shè)計(jì)要求的位置參數(shù)準(zhǔn)確就位，關(guān)系到該類建設(shè)工程能否很好地履行其所承載的使用功能。一般來講，大型工業(yè)廠房具有跨度大、凈空高的特點(diǎn)，其室內(nèi)天面上的吊掛裝置標(biāo)高測(cè)量，又具有測(cè)量仰角大、常規(guī)或單一的測(cè)量手段難以實(shí)現(xiàn)的不利因素。本文通過某飛機(jī)維修庫吊掛設(shè)備滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)標(biāo)高測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐，為類似測(cè)量工程提供了一種途徑。

二、工程簡介

某飛機(jī)維修庫需在室內(nèi)天面鋼網(wǎng)架支撐結(jié)構(gòu)施工完畢之后，將在吊掛裝置上安裝機(jī)塢和吊車設(shè)備。設(shè)備供應(yīng)商檢測(cè)發(fā)現(xiàn)吊掛裝置節(jié)點(diǎn)標(biāo)高不能滿足安裝要求，為了準(zhǔn)確分析鋼網(wǎng)架上承載面的施工對(duì)已安裝完畢的滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)豎向的影響，同時(shí)給滑軌安裝調(diào)試提供準(zhǔn)確的標(biāo)高數(shù)據(jù)，需要對(duì)滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量。

滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)為預(yù)制鋼板，其長、寬分別為40 cm、20 cm。鋼板下面板刻畫有“+”標(biāo)志，設(shè)計(jì)標(biāo)高為25．400m。整個(gè)維修機(jī)庫內(nèi)鋼網(wǎng)架上將設(shè)置14條滑軌，共布設(shè)懸掛節(jié)點(diǎn)184個(gè)?，F(xiàn)場(chǎng)機(jī)庫結(jié)構(gòu)主體及庫內(nèi)鋼混地板已經(jīng)施工完畢，局部地面已安裝一些設(shè)備。在機(jī)庫內(nèi)墻面上，已設(shè)置了建筑物50線并有固定標(biāo)志，其標(biāo)高為+0．500m。為了便于滑軌調(diào)試安裝，按照設(shè)計(jì)與施工要求，以建筑物50線為起算，重復(fù)測(cè)量全部滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高，測(cè)量精度須達(dá)到±10．0mm。

機(jī)庫天面滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)如圖1所示。

圖1 滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)

三、方案設(shè)計(jì)

由于機(jī)庫內(nèi)地面已安裝部分設(shè)備，測(cè)量空間受到一定限制，采用三角高程測(cè)量節(jié)點(diǎn)的方法，仰角非常大且部分目標(biāo)的測(cè)量視線受阻，曾有測(cè)繪單位使用該方法進(jìn)行實(shí)測(cè)而未能達(dá)到要求的測(cè)量精度，用戶拒絕了這種方式。而現(xiàn)場(chǎng)鋼網(wǎng)架施工用的腳手架及保護(hù)網(wǎng)等設(shè)施均已拆除，測(cè)量人員或儀器設(shè)備已不能到達(dá)測(cè)量目標(biāo)，采用懸掛鋼尺+水準(zhǔn)儀測(cè)量的方法或其他有協(xié)作目標(biāo)的傳統(tǒng)測(cè)量方式對(duì)該目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量難以實(shí)施。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量條件，以滿足委托要求為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了使用雙向型激光鉛直(垂準(zhǔn))儀投點(diǎn)、激光測(cè)距儀測(cè)量垂直距離、水準(zhǔn)儀測(cè)量地面投影點(diǎn)標(biāo)高的聯(lián)合測(cè)量作業(yè)模式，以獲取滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)標(biāo)高。

1．懸掛節(jié)點(diǎn)地面投影

采用投點(diǎn)精度為1/200 000的雙向型多功能自動(dòng)激光鉛直(垂準(zhǔn))儀，將懸掛節(jié)點(diǎn)投影到機(jī)庫地面。對(duì)每個(gè)懸掛節(jié)點(diǎn)的地面投影點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)記并編號(hào)，地面投影點(diǎn)與懸掛節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。

現(xiàn)場(chǎng)投點(diǎn)時(shí)，激光鉛直(垂準(zhǔn))儀整平后，上激光斑準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)懸掛節(jié)點(diǎn)鋼板“+”標(biāo)志，同時(shí)在下激光斑落點(diǎn)處設(shè)置標(biāo)志，并進(jìn)行編號(hào)(如圖2所示)。

圖2 激光鉛直儀投點(diǎn)

2．垂直距離量測(cè)

在每個(gè)懸掛節(jié)點(diǎn)地面投影點(diǎn)上，采用激光測(cè)距儀(Leica Disto lite5，30 m內(nèi)測(cè)距精度可達(dá)到±3mm)，直接測(cè)量地面投影點(diǎn)與鋼板“+”標(biāo)志間的距離，制作了相關(guān)裝置保證測(cè)距儀的穩(wěn)定。同時(shí)為了有效消除測(cè)量偶然誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，并提高間距測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性和精度，每個(gè)地面投影點(diǎn)與鋼板“+”標(biāo)志間的距離測(cè)量3個(gè)測(cè)回，每測(cè)回3次讀數(shù)，最后結(jié)果取其平均值(如圖3所示)。

圖3 激光測(cè)距儀對(duì)空距離測(cè)量

3．地面投影點(diǎn)的標(biāo)高測(cè)量

以建筑物50線上固定基點(diǎn)為起算，在所有懸掛節(jié)點(diǎn)投影點(diǎn)中，均勻選取部分點(diǎn)，按照四等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求，使用S3水準(zhǔn)儀進(jìn)行閉合水準(zhǔn)線路測(cè)量，嚴(yán)密平差計(jì)算，得到該部分地面投影點(diǎn)的標(biāo)高值。

以上述懸掛節(jié)點(diǎn)的地面投影點(diǎn)為起算，使用水準(zhǔn)儀，按間視測(cè)量的方法，對(duì)其他節(jié)點(diǎn)地面投影點(diǎn)進(jìn)行高差測(cè)量。為了消除測(cè)量錯(cuò)誤，間視測(cè)量以四等水準(zhǔn)精度的要求進(jìn)行，數(shù)據(jù)處理時(shí)，取黑紅面測(cè)量高差平均值為高差值，從而計(jì)算得到各地面投影點(diǎn)的標(biāo)高值。

4．懸掛節(jié)點(diǎn)標(biāo)高計(jì)算

利用滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)到地面投影點(diǎn)間的垂直距離，加各投影點(diǎn)的標(biāo)高數(shù)據(jù)，計(jì)算得出各懸掛節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高值。

四、精度估計(jì)

滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)標(biāo)高測(cè)量的誤差來源主要來自兩個(gè)方面：一是懸掛節(jié)點(diǎn)與地面投影點(diǎn)的垂直距離測(cè)量誤差;二是地面投影點(diǎn)標(biāo)高的測(cè)量誤差。

根據(jù)測(cè)量實(shí)踐，使用Leica Disto lite5手持激光測(cè)距儀進(jìn)行測(cè)量，在30 m內(nèi)，測(cè)距精度可優(yōu)于±3mm。所以，懸掛節(jié)點(diǎn)至地面投影點(diǎn)的垂直距離的測(cè)量精度可按±3mm計(jì)。

使用不低于S3級(jí)的水準(zhǔn)儀，按照四等水準(zhǔn)的技術(shù)要求測(cè)量，點(diǎn)間一站可至，每站高差測(cè)量的精度以±3 mm計(jì)，則閉合環(huán)路中最弱點(diǎn)的標(biāo)高精度為±5mm?？紤]到有間視測(cè)量測(cè)定地面投影點(diǎn)標(biāo)高的情形，地面投影點(diǎn)的標(biāo)高精度按±6mm估計(jì)。

假設(shè)懸掛節(jié)點(diǎn)至地面投影點(diǎn)的垂直距離為Di;地面投影點(diǎn)的標(biāo)高為Hi;節(jié)點(diǎn)標(biāo)高為Hjd;則

由式(1)得到懸掛節(jié)點(diǎn)標(biāo)高的中誤差為

將以上分析數(shù)據(jù)代入式(2)，可估計(jì)得懸掛節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高中誤差為±6．70mm。

五、實(shí)踐及結(jié)果分析

以方案設(shè)計(jì)的作業(yè)方法，伴隨鋼網(wǎng)架上承載面的施工，按用戶要求連續(xù)3 d對(duì)維修機(jī)庫內(nèi)的滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)標(biāo)高測(cè)量。測(cè)量結(jié)果顯示，該維修機(jī)庫內(nèi)滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高均在設(shè)計(jì)標(biāo)高25．400m處上下浮動(dòng)，其中52號(hào)節(jié)點(diǎn)較差最大，3次測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)值差值的范圍為-76 mm～-79mm;45號(hào)節(jié)點(diǎn)的較差最小，差值的范圍為0～+3mm;3次測(cè)量標(biāo)高值變化最大的是32號(hào)點(diǎn)，其標(biāo)高變化值為7mm;標(biāo)高值變化最小的是61號(hào)點(diǎn)，其標(biāo)高變化值為1 mm。3次測(cè)量的滑軌懸掛節(jié)點(diǎn)標(biāo)高值變化情況統(tǒng)計(jì)如表1所示。

該測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)預(yù)期的變化值是相吻合的。

為了驗(yàn)證垂距測(cè)量、地面投影點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量的精度是否達(dá)到了方案設(shè)計(jì)的指標(biāo)，在測(cè)量實(shí)踐過程中，對(duì)垂距測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量的精度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

表1 懸掛節(jié)點(diǎn)標(biāo)高變化情況統(tǒng)計(jì)

1)垂距測(cè)量精度的統(tǒng)計(jì)以觀測(cè)值變化較大的93號(hào)懸掛節(jié)點(diǎn)為例，垂距測(cè)量采用3測(cè)回，每測(cè)回3次讀數(shù)的方式實(shí)施。測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，測(cè)量較差最大為3mm，經(jīng)計(jì)算的量中誤差為±1．32mm。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表(略)。

2)使用S3水準(zhǔn)儀，按四等水準(zhǔn)要求測(cè)量地面投影點(diǎn)的標(biāo)高，對(duì)閉合水準(zhǔn)線路進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算，最弱點(diǎn)標(biāo)高中誤差為±1．42mm，每站高差測(cè)量中誤差為 ±1．10mm。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，實(shí)測(cè)精度均好于設(shè)計(jì)精度，達(dá)到了委托要求。

六、結(jié)束語

在對(duì)大型廠房室內(nèi)天面吊掛裝置進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量時(shí)，若常規(guī)測(cè)量手段難以實(shí)現(xiàn)，可在有效控制測(cè)量誤差的前提下，采用多種測(cè)量儀器組合作業(yè)的手段，既能滿足測(cè)量對(duì)象的精度要求，也能消除高空墜落等安全風(fēng)險(xiǎn)，并且工作效率可能也有所提高。激光鉛直(垂準(zhǔn))儀投點(diǎn)、手持激光測(cè)距儀測(cè)量高度、水準(zhǔn)儀測(cè)量地面高差的聯(lián)合測(cè)量模式，是解決此類測(cè)量需求的一種有效可行的方法。用戶按測(cè)量結(jié)果對(duì)吊掛裝置標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整后，滿足了設(shè)備安裝的精度要求，并順利安裝完畢。在本文編制階段，該維修機(jī)庫已投入使用，并且運(yùn)行狀況良好。

[1]中華人民共和國建設(shè)部．GB 50026—2007工程測(cè)量規(guī)范[S]．北京：中國計(jì)劃出版社，2007．

[2]李青岳．工程測(cè)量學(xué)[M]．北京：測(cè)繪出版社，1994．