建筑机械全站仪

时间：2023-07-13 23:48:01 | 来源：网站运营

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建筑机械全站仪：

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摘要：垂直度是建筑起重机械的重要安全指标，特别是对于高层建筑中使用的起重设备，相关标准和安全规程对其误差范围有明确要求。介绍了建筑起重机械测量垂直度的常用方法，分析了各种方法的特点；并重点介绍了全站仪在垂直度测量中的应用。通过全站仪设站功能和一次架设，可以方便快捷地测量所有可视设备的垂直度；与不同方法的测量结果相比，证明测量方法可行，测量结果准确。

关键词：塔式起重机；全站仪；垂直度；测量。

垂直度是位置公差，是评价直线之间垂直状态的参数指标。对于塔垂直状态的参数指标。对于塔式起重机（以下简称塔式起重机）、施工电梯等施工机械，垂直度是指实际轴线和理论轴线在被测平面中的最大水平误差，不受外力影响。塔式起重机、施工电梯等多用于高层建筑，其垂直度是安装过程中需要保证的重要安全指标。GB/T5031-2019.GB/T10055-2007对塔式起重机的垂直度偏差范围有明确要求，不能超过要求值[1,2]。

根据相关标准要求，塔式起重机首次安装后，每次塔式起重机增加标准节时，必须测量其垂直度；在验收和定期检查中，还必须进行测量和检查[3]。可见，垂直度测量应用广泛，找到方便、快捷、准确的垂直度测量方法具有重要意义。本文所述测量方法仅以塔式起重机为例，同样的测量方法也适用于施工电梯等其他施工机械。

一种常见的垂直度测量方法。

1.1吊线法。

吊线法是垂直度测量中最常见、最简单的测量方法。步骤如下：首先将塔吊臂放置在合适的位置，使塔体在测量方向处于不受力状态；然后在塔体最高处选择合适的位置放线，直至塔体底部，测量吊线与塔体同一基准面之间的距离，上下距离L之间的差异为塔体在该方向上的垂直度；吊臂旋转90°，以同样的方式测量塔体另一个方向的垂直度。

该方法简单易操作，但吊线法要求塔内外自上而下有无干扰空间，无障碍物接触影响吊线，塔机附墙、内撑杆、梯子时不易找到下线位置；塔机高度高时，放线时间长，测量不方便，测量效率低，测量过程受操作人员影响，测量误差大。

1.2经纬仪测量法。

经纬仪测量塔机的垂直度是一种常用的仪器测量方法。经纬仪测量塔机的垂直度，即将塔机吊臂旋转到合适的位置，使所需测量的方向不受吊臂与平衡重不平衡的影响。如图2所示，测量A-A方向的垂直度。将经纬度设置在距塔机1.5H（H为塔机安装高度）的地方，并确保经纬仪观测点与塔体测量点之间的连接垂直于A-A线，即必须设置在塔体前方。调平经纬仪，开始测量；以塔体最高位置或最下端位置为基准线（通常选择塔体标准节主旋杆内（外）侧作为基准线），然后将标准节主旋杆内（外）侧的横向钢直尺放置在另一端，用经纬仪测量，测量钢直尺上的读数是塔机在该方向的垂直偏差。塔机吊臂旋转90°，将经纬仪移至另一个方向，用同样的方法测量塔体B-B方向的垂直度[4]。

采用经纬仪测量塔机垂直度的原理简单，操作方便，测量误差相对较小。但在测量过程中，需要经纬仪的架设位置，太近或太远不易观察，必须架设在塔面前方，位置限制强；此外，测量一个方向后，需要移动并再次调整经纬仪来测量另一个方向的垂直度，降低了测量效率[5]。

1.3全站仪测量法。

全站仪（全站电子测距仪）是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，因其一次安装仪器即可完成测量站的所有测量工作而得名，已广泛应用于建筑工地的各个测量领域[6]。

2全站仪测量法。

2.1全站仪经纬仪模式测量。

全站仪包含经纬仪的所有功能。如果只使用其所包含的经纬仪功能，也可以测量塔机的垂直度。测量方法与经纬仪测量方法相同，这里不再重复。

2.2全站仪测距模式测量。

这种测量方法类似于经纬仪测量方法。区别在于测量过程中不需要移动全站仪。一次架设可以测量一台塔机两个方向的垂直度，也不需要粘贴尺子。测量步骤如下:选择合适的位置架设全站仪，全站仪应垂直于塔体方向，并调平准备测量；将吊臂旋转到合适的位置，测量一个方向的垂直度。在塔体最高或最低端的标准节主旋杆中，选择一个侧面作为基准线。全站仪可上下扫描，比较基准线与另一端的位置关系，找出垂直度偏差；通过测量两点之间折线距离的功能，测量两点之间的距离，即方向上的垂直度偏差值。如图3所示，以塔体最高位置主旋杆外侧为基准线，全站仪扫描到底端，则基准线与最低位置主旋杆外侧的距离为方向垂直度。然后塔吊臂旋转90°，测量另一个方向的垂直度。此时，无需移动全站仪作为测距模式，如图4所示。测距功能测量的距离是指测量目标点在水平面上的投影与全站仪之间的距离。因此，测量塔机同一塔面上最高点和最低点在水平面上的投影与全站仪之间的距离。两个距离之间的差异是该方向的垂直度。到目前为止，塔机两个方向的垂直度测量已经完成，无需移动全站仪。

2.3基于全站仪建站模式的测量方法。

在测距模式测量中，实现了全站仪的一次架设，完成了塔机两个方向垂直度的测量，但该方法对全站仪的架设位置仍有要求，即全站仪仍应垂直于塔体表面。在实际测量过程中，由于施工现场、建筑物遮挡、安全通道防护棚的影响等原因，无法在垂直于塔体的方向上架设测量仪器，或有架设位置，但不利于观察，存在坠物风险等。但是，基于全站仪施工模式的测量方法对全站仪的架设位置没有要求，只要塔体上下在架设位置的可视范围内，就可以测量塔机的垂直度。全站仪测量包括全站仪的施工、方位角、对侧测量等概念。

1)全站仪的施工是指确定仪器架设位置的空间位置信息，即建立的坐标系。坐标原点与全站仪的相对位置，如图5所示(E.N.H坐标系或x.y.z坐标系)。

2)方向角是指从指定方向线到目标方向线之间的水平夹角。图6所示的直线相对于x轴的方向角为45°。

3)对侧测量是全站仪的对侧测量，用于确定两点之间的相对位置关系，如两点之间的斜距、平距、高差和方位角。如图7所示，为了对侧测量方法，点号1是对侧测量的第一点，点号2是对侧测量的第二点。

该测量方法是通过全站仪建站模式测量塔机的垂直度，设置的坐标系x.y轴(这里不考虑z轴)与塔机标准节的两个直角边相同(见图8，原点位置不能在塔上)。设置这样的坐标系，可以通过测量塔机上下两点之间的坐标值差来获得塔体的垂直度。

建立坐标系的步骤如下:1)在任何位置设置全站仪，在塔体的一个平面上任意选择两个点(如图8所示的A.B点)，通过全站仪程序测量中的对面测量功能测量A.B连接AB的方位角a(该方位角a是指AB投影在水平面上与当前坐标系x轴之间的夹角)。2)全站仪返回一般测量模式，将全站仪旋转到其水平角显示为测量值a，通过全站仪设置水平角HZ。