淺談全站儀在公路橋梁施工放樣中的運(yùn)用及精度分析

張亮

【摘 要】本文對(duì)施工放樣的基本定義進(jìn)行了概述，重點(diǎn)對(duì)控制點(diǎn)的布設(shè)、坐標(biāo)計(jì)算、中線放樣作了介紹，對(duì)全站儀在工程施工放樣中的精度進(jìn)行了分析，通過加強(qiáng)全站儀在工程施工放樣中的運(yùn)用，來提升公路橋梁建設(shè)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】全站儀；公路橋梁；施工放樣；精度

隨著我國公路橋梁建設(shè)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的工程放樣方式已逐漸顯示出其滯后性，且其工作量大、效率低下、放樣精度低等缺陷，不再適合公路橋梁的施工放樣工作。而目前隨著科技的發(fā)展，施工放樣的方法也得到了更新，且其具有非常鮮明的特點(diǎn)，如自動(dòng)化程度高、測(cè)量速度快、精度高、性能相對(duì)穩(wěn)定等，對(duì)于工程施工放樣工作能夠起到重要的輔助作用。

1 施工放樣的基本定義

比較常見的放樣工作有平面位置的放樣、高程放樣，以及豎直軸線放樣，同時(shí)許多圖紙上的信息，如平面位置和高程均可通過對(duì)每個(gè)特征點(diǎn)的放樣來實(shí)現(xiàn)，并且直角坐標(biāo)法、極坐標(biāo)法、交匯法都可應(yīng)用在特征點(diǎn)的放樣工作中。其次公路橋梁的施工多為野外作業(yè)，不確定因素非常多，施工放樣的難度較大，對(duì)外業(yè)勘測(cè)的要求也更為精密，因此不同的公路橋梁工程有不同的放樣技術(shù)要求。就道路工程而言，在工程動(dòng)工前期的勘測(cè)設(shè)計(jì)階段的工程控制測(cè)量和地形測(cè)量工作中，更為講究周密的外業(yè)勘測(cè)和精心的設(shè)計(jì)，而橋梁工程首先需要計(jì)算得出施工放樣的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)簡(jiǎn)單曲線或卵形曲線等復(fù)雜曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。目前的施工放樣工具有經(jīng)緯儀、GPS、激光指向儀、水準(zhǔn)儀、激光經(jīng)緯儀、全站儀、激光水準(zhǔn)儀等，這些儀器在工程中的應(yīng)用不僅解放了勞動(dòng)力，同時(shí)也從側(cè)面提高了工程質(zhì)量，而評(píng)定一項(xiàng)工程是否是高質(zhì)量的工程，可從定位準(zhǔn)確、尺寸準(zhǔn)確、高程合適、組織合理、程序得當(dāng)、選料合格、工藝精湛、質(zhì)檢及時(shí)等八個(gè)方面加以保證。

2 全站儀在公路橋梁施工放樣中的應(yīng)用

2.1 控制點(diǎn)的布設(shè)

由于在公路橋梁的建設(shè)中，四等導(dǎo)線的標(biāo)準(zhǔn)控制導(dǎo)線點(diǎn)的間距很遠(yuǎn)，對(duì)于施工放樣、隧道以及大橋等構(gòu)筑物的控制非常不利，并且也不能保證測(cè)量的精度，因此還需對(duì)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行加密。其次在兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)之間使用閉合導(dǎo)線或是支導(dǎo)線全測(cè)回的方式將控制點(diǎn)加密，可使其能夠形成閉合導(dǎo)線，但如通視條件不佳，可使用支導(dǎo)線點(diǎn)的方式，加密的距離在400-800m之間為佳，并且閉合導(dǎo)線在平差計(jì)算過程中，需注意調(diào)整導(dǎo)線點(diǎn)間的坐標(biāo)值與方位角。

2.2 坐標(biāo)計(jì)算

坐標(biāo)放線方式指的是將儀器置于導(dǎo)線點(diǎn)或其它已知坐標(biāo)點(diǎn)之上，使用極坐標(biāo)的方式對(duì)公路橋梁的中線進(jìn)行測(cè)設(shè)。工程中線位置通常使用大地坐標(biāo)表示，而設(shè)計(jì)單位在提供中線的逐樁坐標(biāo)之后，施工單位需依據(jù)給出的坐標(biāo)進(jìn)行放樣工作。如：某公路橋梁路段的地形條件復(fù)雜，多山地與丘陵地形，通視條件較差，且在實(shí)施放樣工作時(shí)，所有的導(dǎo)線點(diǎn)均使用GPS進(jìn)行測(cè)點(diǎn)，得到的數(shù)量較少，對(duì)于放樣工作來說較為不利，所以需要對(duì)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行加密處理。首先該路段由直線段、圓曲線和緩和曲線路段共同構(gòu)成，可將每一個(gè)路段作為曲線元的端點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)曲線元的長(zhǎng)度以及兩個(gè)端點(diǎn)的曲率和半徑已知，那么這個(gè)曲線元的形狀和尺寸也基本能夠確定，同時(shí)要以橋梁設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，以找到中心樁號(hào)與墩臺(tái)的設(shè)計(jì)尺寸，計(jì)算各個(gè)墩臺(tái)中心里程樁號(hào)，并在此基礎(chǔ)上，計(jì)算所在線路中的平面坐標(biāo)，而設(shè)計(jì)文件中給出墩臺(tái)的中心坐標(biāo)，則可直接進(jìn)行測(cè)設(shè)。其次在通過線路的勘測(cè)設(shè)計(jì)之后，可進(jìn)一步確定直線段的坐標(biāo)方位角、轉(zhuǎn)角、圓曲線的半徑與緩和曲線道路的長(zhǎng)，最后就能夠計(jì)算出中線樁點(diǎn)的坐標(biāo)（X，Y）。

2.3 中線放樣

在放樣點(diǎn)的坐標(biāo)系當(dāng)中輸入坐標(biāo)，將會(huì)彈出棱鏡高的對(duì)話框，同樣的，放線不涉及高程上的坐標(biāo)，可跳過該對(duì)話框。其次在坐標(biāo)輸入完畢之后，全站儀的屏幕上會(huì)顯示角度的選項(xiàng)，例如顯示dHR，也就是水平角的差值為：31°2142”，即表示放樣點(diǎn)與儀器對(duì)準(zhǔn)放線出現(xiàn)31°2142”的偏差，因此需要將全站儀的水平度盤適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，直到屏幕顯示水平角的差值為0°0000”時(shí)，固定全站儀水平制動(dòng)螺旋。之后在屏幕中選擇距離選項(xiàng)，全站儀會(huì)向前發(fā)射光源，而棱鏡在這一方向上可保證不會(huì)終止距離的測(cè)量，同時(shí)測(cè)量工作人員通過調(diào)整棱鏡的移動(dòng)，讓屏幕中的水平距離差值dHD為0.000m時(shí)，棱鏡點(diǎn)即為本次的放樣點(diǎn)。

3 全站儀在公路橋梁施工放樣中的精度分析

3.1 在墩臺(tái)定位放樣中的精度分析

1）在全站儀墩臺(tái)定位放樣中，第一步確定后視方位角，在測(cè)站上支全站儀，并在后視點(diǎn)架設(shè)棱鏡來實(shí)現(xiàn)；2）在支后視棱鏡的過程中，需用長(zhǎng)邊控制短邊，即后視距離一定要大于前視距離；3）定完后視后，檢驗(yàn)后視點(diǎn)的位置是否被別人動(dòng)過，確保放樣工作萬無一失；4）在放樣過程中，應(yīng)檢查定位是否準(zhǔn)確：如圖1所示，按“極坐標(biāo)法”放樣出P點(diǎn)位置后，可利用全站儀的座標(biāo)測(cè)量功能，再測(cè)出已放樣的P點(diǎn)座標(biāo)，并與其設(shè)計(jì)座標(biāo)值相比較，按公式f=√Δ2X+Δ2Y 計(jì)算偏差值，即可驗(yàn)核放樣點(diǎn)的精度是否滿足橋梁墩位放樣精度（一般為±2cm，即|f|≤2cm）的要求。5）在一個(gè)控制點(diǎn)上也可進(jìn)行多個(gè)墩位的放樣，其定位精度取決于離控制點(diǎn)的遠(yuǎn)近，同時(shí)為了檢核水平度盤在觀測(cè)過程中是否發(fā)生變動(dòng)，往往在瞄準(zhǔn)A方向時(shí)，需兩次水平度盤讀數(shù)之差，也被稱為半測(cè)回歸零值。其次，在全站儀多目標(biāo)放樣完成后需“歸零”。方法為：后視三棱鏡在施工放樣過程中不要挪動(dòng)，在放樣完成后，全站儀重新照準(zhǔn)后視三棱鏡，并進(jìn)行“歸零”校核工作，半測(cè)回歸零差應(yīng)控制在12″，一測(cè)回2C互差應(yīng)控制在18″，這樣墩臺(tái)放樣精度和準(zhǔn)確度就可提高。

3.2 在測(cè)距中的精度分析

全站儀采用的是光電測(cè)距，但誤差由多個(gè)因素決定。首先全站儀的調(diào)制頻率會(huì)發(fā)生變化，而這主要是由于全站儀在使用時(shí)，內(nèi)部的部分元件發(fā)生了老化，因此為減少調(diào)制頻率帶來的誤差，可定期對(duì)儀器進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)測(cè)定值乘以R，以此改正測(cè)量的距離。其次外界環(huán)境也容易造成誤差，如氣溫、氣壓和標(biāo)準(zhǔn)值有一定的差距，但對(duì)測(cè)量誤差的影響比較小，但儀器中出現(xiàn)的誤差對(duì)測(cè)量的影響較大，因此測(cè)量前要保證對(duì)中的準(zhǔn)確性。另外還有光速誤差、照準(zhǔn)誤差、儀器加常數(shù)誤差、周期誤差等，在測(cè)量時(shí)要時(shí)刻注意這些誤差，保證測(cè)量的精度。

4 總結(jié)

總之，全站儀技術(shù)應(yīng)用于我國公路橋梁工程測(cè)量過程中，不僅可提升測(cè)量結(jié)果的精度，還可有效提高工作效率，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們應(yīng)將新的研究成果應(yīng)用于工程測(cè)量過程中，同時(shí)不斷改進(jìn)和完善測(cè)量技術(shù)，促進(jìn)交通經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]