工程測量放線裝置的研制

王兆偉，趙海新，朱四化，田 甜

（中石化勝利油建工程有限公司，山東東營 257073）

1 研制背景

測量放線是管道鋪設、土建等工程施工中一道非常重要的工序，測量放線的精準度直接影響管道施工路由的準確性。以往工程測量放線的做法是采用測量設備進行樁點定位，然后人工在樁點間拉線繩，撒石灰定線。由于線繩具有彈性，受到外力影響會出現偏差，測量放線距離愈大，誤差愈明顯，影響了施工質量；且此種方法使用勞動力過多，現場測量放線人員勞動強度大，施工效率低，進而增加了施工成本。為此，有必要研制一種能夠減少現有技術缺點且設計合理的工程測量放線裝置，旨在解決傳統測量放線技術在工程施工中存在的問題。

2 工作原理

由于人眼的 “視覺殘留”，可見光點快速直線移動在人眼中可呈現出一條直線，工程測量放線裝置就是根據此原理進行工作的。將多個激光器安裝在轉盤之上，轉動轉盤使其作圓周運動，激光器打出的光點在地面上形成一條直線，利用此段光線代替傳統測量放線中的人工拉繩，可大大提高測量放線的效率和精準度，不僅能夠節約勞動力，還可實現降低成本、提高工程質量的目標。

3 裝置結構

工程測量放線裝置主要由腳架、托架、轉盤、發光裝置、驅動裝置、水平調節裝置等部件組成，如圖1所示。

3.1 腳架

圖1 工程測量放線裝置結構示意

裝置腳架采用水準儀或經緯儀用腳架。在測量放線施工中，可根據工作環境采用不同材質的腳架，當該裝置用于站場土建測量放線施工時，由于測量精度要求高且周圍存在較多不確定因素，宜選用較穩重的木制或者鋁合金腳架；若該裝置用于長距離管道工程的測量放線，則宜采用較輕便的碳素或者鋁合金制腳架，以方便攜帶。

3.2 托架、轉盤、驅動裝置

如圖2所示，托架置于腳架之上，托架為轉盤的支撐架，轉盤與齒輪II組合在一起并通過軸承置于托架之上。驅動系統包括微型直流減速電機和電源，微型直流減速電機嵌合在托架之上。微型直流減速電機和齒輪I組合，并帶動齒輪II，繼而帶動轉盤通過軸承在托架上轉動。

托架采用鑄鐵材質或者合金材質，轉盤采用木質或者合金材質。

圖2 托架、轉盤、驅動和發光裝置示意

3.3 發光裝置

發光裝置為核心工作裝置，由24組 （72只）50 mW微型激光發射器組成，如圖2所示，激光發射器以螺紋連接的方式均勻置于轉盤之上。

激光發射器電源內置于轉盤內，激光發射器組開關置于轉盤上。

3.4 水平調節裝置

水平調節裝置包括腳架上的調節螺栓及托架上的液泡指示計，如圖3所示。水平調節裝置調節方法與經緯儀、全站儀方法相同。

圖3 水平調節裝置示意

4 技術參數

工程測量放線裝置適用于管道工程及站場土建工程的測量放線，其技術參數見表1。

5 使用方法

如圖4所示，工程測量放線裝置使用方法如下。

表1 工程測量放線裝置技術參數

圖4 工程測量放線裝置使用示意

（1）將該裝置的腳架撐開，并將其置于已測定樁點1，并對準已測定樁點2。

（2）利用水平調節螺栓將激光發射裝置調至左右水平，并使用液泡水平指示計檢驗，再次對準樁點2，依次循環調節，直至發光裝置對準樁點2并且左右水平。

（3）打開發光裝置電源開關。

（4）打開電機電源開關，微型直流減速電機帶動齒輪開始轉動，通過兩齒輪傳動，使轉盤轉動，并通過發光裝置上的發光點發出的光線在地面上打出光點。

6 應用前景分析

6.1 管道工程中的應用

在管道工程施工過程中，測量放線是一道非常重要的工序，精準的測量放線不僅保證了管道路由的正確，而且保證了征地賠償工作的順利進行。在以往的管道工程施工中，經常會遇到由于測量精度不夠而導致征地賠償數額增加的事例。例如，如圖5所示，由樁1至樁2的路由用實線表示，施工方需按規定支付乙戶相應數額的征地賠償款，但由于外部不確定因素導致傳統測量放線用線繩發生歪斜，實際放線結果則變為虛線所示路由，將甲戶土地也包含在內，因此會產生很多后續問題，降低了施工效率，增加了工程成本。

圖5 傳統測量放線方法效果示意

由此可以看出，工程測量放線中較小的誤差有可能產生大問題，而利用工程測量放線裝置則可以有效避免此類問題的發生。工程測量放線裝置中采用的激光發射器有效射程可達200～300 m，適用于長距離管道工程的放線測量。

對于應用于長距離管道工程的測量放線裝置，在保證裝置強度和精確度的前提下應盡量輕便，各部件宜選用輕質材料，以方便攜帶。

6.2 站場土建工程中的應用

在站場土建工程中，工程測量放線裝置宜應用于較長距離的測量放線中，例如較長的軸線和邊線等，也可用于對已測定線的校準、驗線，使用方法及原理與管道工程測量放線相同。

7 工程應用實踐

筆者所在的施工單位于2011年研究制造了一臺簡易測量放線裝置 （如圖6所示），也就是本文所述工程測量放線裝置的雛形，并于當年應用于廣東湛江港至廉江原油管道工程第I標段施工中。該裝置在本工程測量放線實際應用中，晴朗天氣下在地面上形成了可見的光點，最初使用的激光發射器功率僅5 mW，故有效射程僅為50 m，之后更換為50 mW激光發射器，光點在200 m處未見衰減，達到了預期的效果。應用該裝置累計用15 d完成了第I標段 （51 km）的測量放線工作，若仍采取傳統測量放線方法，據測算約需25～30 d，由此可見工程測量放線裝置可大大提高工作效率。

目前，工程測量放線裝置正在緊張改進中，以期盡快在工程中推廣應用。

圖6 工程測量放線裝置實物雛形

8 結束語

（1）工程測量放線裝置是根據光線快速移動在人眼中產生視覺殘留的原理研制的，由腳架、托架、轉盤、發光裝置、驅動裝置、水平調節裝置等部件組成，結構緊湊。

（2）該裝置可應用于管道工程鋪設和站場土建施工中，解決了傳統測量放線方法中存在的低精確度、高勞動強度、低效率的問題。

（3）該裝置操作簡單、攜帶方便、放線準確性及效率高。

（4）在該裝置基礎上繼續研究創新并改良，優化其工作效果，還可衍生出新的工程測量裝置并助力工程建設。

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