混凝土烟囱垂直度测量方法

1. 概述

我国在上世纪五、六十年代，建立了一大批热电厂。其中的大型烟囱在电力紧缺时期立下过汗马功劳。但如今它们已经无法适应建设节能型社会的要求，大部分此类烟囱已经拆除。但也有部分烟囱经过加固改造后，继续服役。为了保证安全，正常运营，更为日后拆除提供可靠依据，其垂直度测量显得尤其重要。由于此类烟囱周围建筑较多，底部20m左右以下无法与周围测站通视，两个测量方向并不一定能相互垂直，欲测部位又不能设立观测目标，准确测量其垂直度就相对困难一些了。上海某大型烟囱高120米，烟囱顶部直径6.5米，底部直径13.5米，下面根据此烟囱实际测量过程，提出一套测量方法，供此类测量参考。

2. 测量方法

2.1 测站布置

如图1所示，设O点为烟囱的设计中心点，O’点为烟囱的实际中心点。测站布置要求：A、B两测站均离O点1.5H~2.0H(H为烟囱高度)保证测量的精度、二是易于观测顶部。夹角∠AOB在60°~ 120°之间。由于烟囱需要定期检测，故A、B两测点为固定测点，在厂区的平面图上有确定的位置。即LAO、LBO、∠AOB为已知量。

2.2 测点布置

由于烟囱周围建筑物较多，在A、B两个测站是看不到烟囱底部的。只能将测点上移到H1高度处，同样，烟囱顶部由于有围栏等构筑物，

也不是合适的测点，只能将测点下移到H2高度处。H1 和H2均为已知量。大型烟囱垂直度偏差的测量方法

2.3 测量方法

将经纬仪安置在A站，先用正镜（盘左）观测与烟囱H1高度处相切的两个方向A1、A2和与H2高度处相切的两个方向A3、A4，得水平角观测值分别为：α1，α2，α3，α4。再用倒镜（盘右）观测一次，得观测值：α1'，α2'，α3'，α4'。再将经纬仪安置在B站，用同样的方法，得到观测值：α5，α6，α7，α8，α5'，α6'，α7'，α8'。注意观测时应使竖直叉丝与外轮廓相切；观测同一高度的测点水平角时，仪器应保持垂直角不变，这样测得的两个方向换算为中心方向才是准确的。

用角度交汇法确定O＇位置。求解步骤：3.1 求两测站测得的水平偏角

∠1A2的角平分线与∠3A4的角平分线的夹角为（取正倒镜的平均值）：

偏移方向：

由于A、O、B都有确定的位置，方向已知，故只需算出OO＇与OC 或OD的夹角即可。这里以求OO＇与OC夹角为例。先由式3- 3算出，再由三角形内角和定理求出。于是OO＇相对于AO的偏角就求出来了，自然偏移方向也就知道了。

3.3 换算到整体偏移量

由于观测中采用的测点并不位于底部和顶部，计算所得的偏移是H2高度处相对于H1高度处的偏移，因此需要对上一步骤求得的Δ换算到全高偏移，换算系数数为HH2- H1,即最终偏移值为HgΔH2- H1，偏移方向不变.

4. 精度分析

在上述计算过程中，没有采用近似处理，所以这个计算方法不会产生误差。整个误差来源于测量误差。电子经纬仪测角精度一般为±2〃[2]。假定AO和BO的距离均为150m，AO与BO相互垂直，δA等于δB。由于δA角度非常小（一般在10＇以内），δA转化为弧度以后，基本等于tanδA，其差值与δA相差十个数量级。

ΔA=LAO·(δA±2〃)，所以ΔA的误差为：

mA=150000*2/206265=1.45mm，其中1/206265为秒转化为弧度的转换系数。根据误差传播定理[3]，Δ的误差为m=姨mA2+mB2 =姨1.452+1.452 =2.05mm。在实际工程中，大型烟囱高度一般都在90m 以上，偏移量超过100mm是很常见的，故此测量方法完全是满足精度要求的。有些资料中，在两垂直方向观测，求得和后，采用正交矢量合成Δ= ΔA2+ΔB姨2这个过程是会产生误差的，因为他将cosδA 和cosδB近似处理为1.0。这样处理的误差在偏移量很小的时候，即δA和δB很小的时候（一般在10′以内），以前述假设为例，另假设δA=δB=10′，其近似计算产生的误差为±1.8mm，也满足精度要求。故在垂直方向测量时，可用正交矢量合成计算偏移量。

5. 结论

对于在役的大型烟囱，有固定的测站和测点，现场只需测出偏角δA 和δB，即可调用相关数据，算得最终偏移值和偏移方向。若没有固定测站和测点，鉴于烟囱周围建筑很多，是很难准确测量的。此方法操作简单，所需仪器亦不难获得。实践证明，高大的圆形建、构筑物垂直度测量运用以上方法完全能满足实际工作需要.

大型烟囱垂直度偏差的测量方法