全站儀三角高程測(cè)量在道路施工測(cè)量中的應(yīng)用

1、* 作者簡介:李澤民(1963,男,礦山測(cè)量,高級(jí)工程師收稿日期:2006-09-08;改回日期:2006-12-16全站儀三角高程測(cè)量在道路施工測(cè)量中的應(yīng)用李澤民*明達(dá)化工地質(zhì)有限責(zé)任公司,河北涿州,072750提要全站儀三角高程測(cè)量可以不受地形限制,在山區(qū)、高架橋、深基礎(chǔ)施工高程放樣中全站儀三角高程測(cè)量具有水準(zhǔn)測(cè)量無法比擬的優(yōu)越性。可以用于路、橋、涵、墩、臺(tái)、深基礎(chǔ)的施工高程測(cè)量,提高了精度、效率。對(duì)各種施工條件下的三角高程測(cè)量方法:高程放樣測(cè)量、后方交會(huì)三角高程測(cè)量、懸高測(cè)量等進(jìn)行了介紹和探討,實(shí)踐表明,全站儀三角高程測(cè)量完全可以取代三、四等水準(zhǔn)測(cè)量,并有取代二等水準(zhǔn)儀的趨勢(shì)。關(guān)鍵詞全站

2、儀水準(zhǔn)道路施工測(cè)量中圖分類號(hào):P212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10065296(2007010050030 引言【1】在傳統(tǒng)的道路施工測(cè)量中,全站儀主要用于平面測(cè)量而高程主要靠水準(zhǔn)儀幾何水準(zhǔn)測(cè)量,近年來隨著全站儀精度的提高,三角高程已經(jīng)可以取代三、四等水準(zhǔn)測(cè)量,工程實(shí)踐和文獻(xiàn)介紹表明,三角高程甚至有取代二等水準(zhǔn)測(cè)量的趨勢(shì)。這證明道路施工中完全可以用全站儀代替水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量。目前有些道路專用全站儀只要輸入測(cè)站、后視坐標(biāo)、橋涵幾何尺寸、曲線元素等,自動(dòng)計(jì)算放樣數(shù)據(jù),大大提高了工作效率和測(cè)量精度,如果還沿用水準(zhǔn)儀測(cè)量高程顯然各方面都不配套了。1 三角高程控制測(cè)量施工單位進(jìn)場之后首先要復(fù)測(cè)已

3、知點(diǎn)、加密施工測(cè)量導(dǎo)線,傳統(tǒng)的方法是導(dǎo)線、水準(zhǔn)測(cè)量分別進(jìn)行,根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)完全可以用全站儀進(jìn)行三角高程導(dǎo)線測(cè)量。1.1 全站儀安置在測(cè)站的三角高程測(cè)量一般來說為了選線、測(cè)帶狀地形圖及施工測(cè)量方便,導(dǎo)線邊長在1200m 屬正常,但是設(shè)計(jì)、施工之間有一定時(shí)間間隔,控制點(diǎn)難免有損壞,而且有些線路設(shè)計(jì)單位本身布網(wǎng)點(diǎn)間距就較大,筆者在某高速路所見導(dǎo)線平均邊長500600m,個(gè)別達(dá)到千米。當(dāng)導(dǎo)線邊較長、傾角較大,應(yīng)將斜長化為平距并將水平長度歸化到投影水準(zhǔn)面上。設(shè)斜長為L,斜長L 投影在水準(zhǔn)面上的長度S,地球曲率影響的角度 為S 所對(duì)應(yīng)地球圓心角,天頂距,折光角1。儀器高i,棱鏡高v?？紤]到cos(/21,c

4、os(/2-11h=Lcos +Lsin sin(/2-1+i-v設(shè)近似高差h=Lcos 近似高差的改正值h=Lsinsin(/2-1h=h+h+i-v往返測(cè)量高差的差值:dh=hAB+hBA+2Lsinsin(/2-1+(iA+iB-(vA+vB取往返測(cè)量的高差平均值進(jìn)行平差得到最終高程。1.2 全站儀安置在任意點(diǎn)的三角高程測(cè)量如果我們能將全站儀象水準(zhǔn)儀一樣任意置點(diǎn),而不是將它置在已知高程點(diǎn)上,同時(shí)又在不量取儀器高和棱鏡高的情況下,利用三角高程測(cè)量原理測(cè)出待測(cè)點(diǎn)的高程,那么施測(cè)的速度將更快、精度更高。假設(shè)A、B 點(diǎn)的高程已知,這里要通過全站儀測(cè)定其它任意待測(cè)點(diǎn)的高程。Hi =HA(或HB +

5、( Lcos+i-v上式除了Lcos 即h的值可以用儀第29 卷第1 期化工礦產(chǎn)地質(zhì)V ol.29 No.12007 年3 月GEOLOGY OF CHEMICAL MINERALS Mar.2007第1 期李澤民:全站儀三角高程測(cè)量在道路施工測(cè)量中的應(yīng)用51 器直接測(cè)出外,i, v 都是未知的。但有一點(diǎn)可以確定即儀器一旦置好,i 值也將隨之不變,同時(shí)選取跟蹤桿作為反射棱鏡,假定v 值也固定不變。基于上面的假設(shè),W= HA(或HB +(i-v在任一測(cè)站上也是固定不變的.而且可以用A、B點(diǎn)的高程計(jì)算出它的值W。根據(jù)W,測(cè)量任意點(diǎn)得到的Lcos,不用測(cè)量儀器高i,棱鏡高v?？梢酝ㄟ^觀測(cè)、計(jì)算任意點(diǎn)

6、高程Hi=W+Lcos 。1.3 精度估算【2】采用加工精度較高的架腿,儀器高、棱鏡高的誤差很小,可不考慮;而且在上述2 中已不存在儀器高、棱鏡高的誤差,設(shè)測(cè)站到A點(diǎn)斜距為L,天頂距為,則高程Hi=HA+Lcos +i-v,根據(jù)誤差傳播定律Hi 的精度為M2Hi=(Lsin2(ma/2+(cos2(mL2測(cè)邊誤差對(duì)高程的影響隨著傾角的增大而變大,傾角誤差的影響隨著傾角增大而變小,取全站儀測(cè)角精度0.5,測(cè)距精度(0.3+110-6mm,導(dǎo)線點(diǎn)距離100m 時(shí),測(cè)距誤差0.4mm,=0 時(shí)MHi=0.001mm。不管是用DS1、DS3 水準(zhǔn)儀進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,這樣的三角高程測(cè)量精度比他們一點(diǎn)不遜色,

7、當(dāng)然全站儀廠家不同,型號(hào)各異,精度不同。但考慮水準(zhǔn)儀測(cè)量誤差及在山地測(cè)量的不便,大力推廣全站儀三角高程測(cè)量仍很必要。比如通州某工地?cái)?shù)次進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測(cè)量閉合差均超限,后來改用全站儀三角高程測(cè)量解決了這個(gè)問題。2 全站儀在線路高程測(cè)量中的應(yīng)用【1】2.1 控制測(cè)量如前面介紹,要求往返測(cè)取均值,并按規(guī)范要求平差。2.2 懸高測(cè)量如需測(cè)量高壓線到路線的高度、河水面到便橋的高度。無法在其上立棱鏡需要進(jìn)行懸高測(cè)量,以索佳(SOKKIA電子全站儀為例(下同。(1將棱鏡設(shè)在待測(cè)物上(下方讀取棱鏡高;(2輸入棱鏡高后照準(zhǔn)棱鏡,測(cè)量距離;(3在菜單中選取懸高測(cè)量;(4照準(zhǔn)待測(cè)物,屏幕顯示地面點(diǎn)到待測(cè)物高度。2.3

8、 后方交會(huì)高程測(cè)量筆者在某橋梁工地0#臺(tái)已施工蓋梁,5#墩剛完成樁基,加密的點(diǎn)被破壞,如果重新引點(diǎn)不可能和已施工部分完全吻合,那么以已知點(diǎn)和已完工的墩臺(tái)做為后視進(jìn)行后方高程交會(huì)恢復(fù)測(cè)站高程是最好的辦法了,既能保證和控制點(diǎn)吻合又能和已完工部分吻合。(1在菜單中選取后方交會(huì);(2選取交會(huì)高程并輸入所有已知點(diǎn)高程;(3照準(zhǔn)各已知點(diǎn)觀測(cè);(4當(dāng)觀測(cè)量足以計(jì)算測(cè)站高程時(shí)屏幕提示(計(jì)算;(5觀測(cè)完全部點(diǎn)后按(計(jì)算,屏幕顯示計(jì)算結(jié)果。2.4 高程放樣測(cè)量橋涵的墩臺(tái)頂面及基礎(chǔ)一般與地面已知控制點(diǎn)高差較大,個(gè)別的高架橋高數(shù)十、數(shù)百米,直接用幾何水準(zhǔn)測(cè)量困難,一般輔以懸掛長鋼尺,用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀進(jìn)行,該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大

9、、效率低、精度差。用全站儀三角高程測(cè)量就能很好解決這類問題。全站儀S-OV=高差實(shí)測(cè)值-高差放樣值,儀器根據(jù)測(cè)站高、放樣點(diǎn)設(shè)計(jì)高、儀器高、棱鏡高進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際上高程放樣關(guān)鍵是根據(jù)施工圖計(jì)算放樣的高程,筆者曾見某涵洞0#、1#臺(tái)弄反坡了,那么再好的儀器也無法改正,造成了不大不小的質(zhì)量事故。具體高程放樣方法如下:(1在測(cè)站安置全站儀,精確測(cè)量儀器高;(2在菜單進(jìn)入放樣;(3選取放樣數(shù)據(jù),按S-O,輸入模式將在斜距、平距、高差、懸高間切換,按讀取可調(diào)用內(nèi)存中的已知高程,按觀測(cè)進(jìn)行放樣;(4表示低于放樣高程,表示高于放樣高程,按照屏幕顯示上下移動(dòng)棱鏡;(5放樣結(jié)束在對(duì)中桿底部所對(duì)位置做好標(biāo)52 化工礦

10、產(chǎn)地質(zhì)2007 年記,土方工程一般用樁標(biāo)記放樣高程或標(biāo)記在樁頂或用油漆記在樁側(cè),橋涵混凝土工程一般用油漆標(biāo)記在混凝土壁或模板上;(6復(fù)測(cè)檢核放樣點(diǎn)高程;(7在實(shí)際工作中高程放樣宜和直線角度放樣、坐標(biāo)放樣同步進(jìn)行。2.5 懸高放樣測(cè)量當(dāng)所測(cè)位置過高或過低無法設(shè)置棱鏡,可以采用全站儀懸高放樣測(cè)量。(1在待測(cè)位置正上(下方安置棱鏡,讀取棱鏡高;(2全站儀安置在控制點(diǎn),按(放樣進(jìn)入放樣測(cè)量程序屏幕;(3選取放樣數(shù)據(jù)按S-O 顯示(放樣測(cè)量高度;(4輸入放樣高度,即地面到放樣點(diǎn)的高度;(5按OK 確認(rèn),按(懸高測(cè)量開始懸高放樣測(cè)量;(6表示向上旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡,表示向上旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡,按照屏幕所示轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡,測(cè)出

11、放樣點(diǎn)的高度位置。3 結(jié)束語傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量用于公路、鐵路施工測(cè)量由于受地形限制,效率低、精度差、勞動(dòng)強(qiáng)度高,已無法滿足大規(guī)模的現(xiàn)代化機(jī)械施工要求,何況個(gè)別施工單位還在使用DS10 水準(zhǔn)儀進(jìn)行線路測(cè)量。顯然與用全站儀放樣的平面位置精度不匹配。目前全站儀價(jià)格越來越低、功能越來越多、精度越來越高,相當(dāng)一部分全站儀具備線路測(cè)量功能,可以存儲(chǔ)、計(jì)算、處理數(shù)據(jù),全站儀三角高程測(cè)量可以不受地形限制進(jìn)行控制點(diǎn)加密、高程放樣,大大方便了線路施工測(cè)量。參考文獻(xiàn)1 杜寧,王莉,韋曉勇. 三角高程測(cè)量在山區(qū)公路建設(shè)中的應(yīng)用J. 貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版,2003,(62 GB50026-93,工程測(cè)量規(guī)范.G

12、. 北京:中國計(jì)劃出版社,19943 李澤民. 談全站儀用于山區(qū)公路施工測(cè)量J. 煤礦設(shè)計(jì),1998,(3THE APPLICA TION OF STANDARD SURVEY 600 FOR TRIGONOMETRICLEVELING OF ROAD CONSTRUCTION SURVEYLi ZeminThe Mingda Chemical and Geological Co.Ltd . Zhuozhou,Hebei,072750,ChinaAbstractThere is no limitation of topograpty using The standard survey 600

13、for trigonometric leveling , and withthe superiority that the leveling surveying could not compare in using the the mountain area and viaduct anddeep foundation elevation setting out . trigonometric reveling methods in different construction conditionintroduced in this article , which are leveling for road /bridge , culvert, pillar, platfo