一種新型高精度施工測量接收標靶的設計與應用

唐 彬，王偉亮，何 欽

（廣東省建設工程質量安全檢測總站有限公司 廣州 510500）

0 引言

隨著科技的不斷進步和經濟的高速發(fā)展，超高層建筑在人們的生產生活中發(fā)揮著舉足輕重的作用，同時人們對超高層施工測量的精度提出了更高的要求［1-5］。

在傳統(tǒng)超高層施工測量中，對于軸線豎向投測及垂直度測量常選用2″級激光經緯儀或激光鉛直儀進行［6］。該兩款設備的精度及測量范圍皆有其局限性，難以滿足目前愈發(fā)高聳建筑物的施工測量要求；對于標高的豎向傳遞，則常采用懸掛鋼尺引測方法進行。雖然該方法操作簡單，但其精度受到溫度、拉力等因素的限制，尺長一般不超過50 m，若建筑物高度超過50 m，需進行分段測量，在累計誤差的影響下，測量精度難以保證。

為解決超高層建筑作業(yè)粗糙、誤差較大等問題，王天應等人［7-9］研究采用全站儀天頂距法，傳遞高層建筑豎向標高。該方法通過移動反射片位置保證全站儀豎直瞄準反射片，根據全站儀至反射片的鉛垂距離進行豎向高程傳遞。該方法相對于懸掛鋼尺引測法有一定的改進，但亦存在以下幾點問題：①采用手動移動反射片的方式進行全站儀瞄準，難以對中的同時，誤差亦較大；②透明毛玻璃無法保證完全水平，反射片中心點與水準尺底部所在位置高程難以保證一致。

針對上述問題，本文通過設計一款用于超高層建筑高精度施工測量的超高層測量接收標靶（以下簡稱“接收標靶”），改進目前傳統(tǒng)施工測量存在的不足，同時提升超高層建筑施工測量效率與精度。

1 接收標靶的設計

為解決上述全站儀天頂距法存在的缺點，該裝置設計了水平調平裝置、水平方向雙軸移動裝置。

接收標靶的三視圖如圖1所示，其中，①為接收標靶固定裝置，可根據現場觀測范圍固定設備；②③為X和Y軸移動裝置，在接收標靶安置過程中，將標靶X、Y軸與全站儀x、y方向對齊，在將全站儀對準棱鏡后，確定棱鏡在鉛垂方向與全站儀的距離。通過⑤⑥刻度尺和⑦⑧刻度指針，準確調節(jié)固定棱鏡位置，在全站儀望遠鏡垂直（豎直角設置為90°）時，棱鏡中心對準測距光線；④為水平調平裝置，通過四角調節(jié)使設備水平；⑨⑩為棱鏡固定裝置。

圖1 接收標靶的三視圖Fig.1 Receive Three Views of the Target

2 接收標靶在軸線豎向投測、垂直度測量與施工測量放線方面的運用

接收標靶需徠卡TS16/60 等型號全站儀配合使用，運用自動搜索照準棱鏡中心ATR技術及全站儀天頂距測量技術，對施工軸線進行豎向投測，運用示意圖如圖2所示。具體操作步驟如下：

圖2 接收標靶在軸線豎向投測、垂直度測量與施工測量放線運用示意圖Fig.2 Schematic Diagram of the Application of the Receiving Target in the Vertical Projection of the Axis，the Measurement of Verticality and the Measurement of the Construction of the Line

⑴架設徠卡TS16/60 全站儀并在Q 點上方對中整平，把全站儀物鏡朝上觀測，并開啟ATR 自動搜索棱鏡功能。

⑵在待測樓層架設接收標靶，安裝在投遞孔內，并進行固定整平。

⑶通過接收標靶自帶功能，調節(jié)P點與Q點處于同一鉛垂線上（通過對講系統(tǒng)，當儀器豎直角顯示為0°0＇0″時）對接收標靶進行鎖止。

⑷通過在P 點架設全站儀，把待放樣坐標傳輸至徠卡全站儀，在通過徠卡TS16/60無棱鏡放樣模式，完成傳遞層的施工測量放線工作。

⑸通過在Q 點架設全站儀測量待測物特征點的平距S1，與通過在P 點架設全站儀測量同一待測物在傳遞層的特征點平距S2，再通過計算（S2-S1）/（i+D+d）獲取待測物體的垂直度變化值。

3 接收標靶在高程傳遞方面的運用

全站儀高程傳遞法，具體操作步驟與軸線豎向投測、施工測量放線與垂直度測量一致，運用新一代徠卡TS16/60 全站儀自動量測儀器高功能，結合全站儀天頂距測量技術，結合接收標靶，其高程傳遞精度可達到mm級，運用示意圖如圖3所示。

圖3 接收標靶在高程傳遞運用示意圖Fig.3 Schematic Diagram of the Use of the Receiving Target in Elevation Transfer

通過接收標靶上部的沉降、水平位移棱鏡安置測釘上放置水準測量標尺，在通過水準測量方法，把投遞點高程引測至投遞層布設的固定高程基準點上，從而完成高程的豎向傳遞工作。

4 接收標靶運用優(yōu)勢

4.1 精度方面

采用接收標靶進行軸線的豎向投遞的精度小于1 mm，遠小于《工程測量標準：GB 50026—2020》［10］表8.3.11 關于軸線豎向投測總高H≤30 m，測量允許偏差5 mm的最高精度要求。

4.2 施工便利、快捷

采用本方法只需在傳遞層安裝對中全站儀，在待測層安裝接收標靶，然后通過全站儀自動捕捉棱鏡中心就可以進行放樣測量工作。上部人員根據自動化數據對接收標靶X、Y軸位置進行準確微調，完成軸線投測任務，相比傳統(tǒng)垂準儀及全站儀投點，自動化程度高，施工更為便捷，現場實測，完成放點僅需5 min便可完成。

4.3 效率提升

通過接收標靶進行施工測量只需通過1 臺全站儀，2個投遞孔（保證通視），可以直接或間接完成多項測量工作的數據采集（包括上部樓層的施工放線、垂直度測量、高程傳遞等多項工作）。

5 結論

針對目前超高層建筑測量作業(yè)粗糙、誤差較大等問題，本文開發(fā)了一款用于超高層建筑高精度施工測量的超高層建筑測量接收標靶。通過該接收標靶可快速高效完成高層建筑軸線豎向投測、垂直度測量、施工測量放線和高程傳遞等工作，改進了目前常用的全站儀天頂距法中存在的低效操作反光片、玻璃板不水平、測量精度低等問題。

目前該設備自動化程度相對較低，后續(xù)針對市場需求，進一步改進標靶傳動系統(tǒng)與智能化調節(jié)系統(tǒng)，做到與下部全站儀自動互聯，進一步提升施工測量精度與效率。