高程基准传递

利用全站仪进行高大建筑物高程基准传递

引言

随着建筑总高度的升高,误差累积会加大,如何在温差、日照、风载等外界环境因素影响下迅速、准确地完成平面轴线控制、高程传递已成为影响高大建筑施工的首要因素。目前,建筑工程中施工测量工作一般是将平面和高程分开进行的。对高大

建筑物轴线投测和垂直度的控制测量,在工程施工中已普遍采用“内控法”。采用“内控法”进行轴线投测,可以满足高大建筑物垂直度 F ≤ H/ 1000 , 总偏差值≤±30mm的要求。然而,对高大建筑物精密高程传递测量技术的研究却较少。

测量方法与步骤

1 平面轴线投测

将全站仪安置在室内±0.000楼面某一轴线控制点上,严格对中、整平,然后装上90°弯管目镜;在欲测设轴线楼层的楼板的相应预留孔上放置30cm ×30cm 方形透明毛玻璃板作为标靶;将望远镜固定于竖直角为90°指向天顶,经过调焦,使天顶标靶板成像清晰;仪器操作人员指挥楼上的人员用记号笔将望远镜十字丝交点在标靶板上画点标出,即得到要投测的点位。为了消除仪器视准轴与竖轴不一致的误差,要将仪器照准部依次旋转90°、80°,270°分别将望远镜十字丝交点在标靶板上画点标定出来,取4 个标点的圆心作为最终的投测点位,并用墨线将其引测出去,投测工作即告完毕。同法,可将所有需投测的轴线控制点投测完成。最后丈量相关的尺寸,检查其是否正确。

2 高程传递

上述某轴线控制点投测完成后,仪器不动,精确量取仪器高i ,并将望远镜十字丝交点对准最终的投测点位,此时望远镜视准轴即为一条铅垂线。然后,用记号笔将透明毛玻璃板在楼板上的位置标定出;掀开玻璃板并量取其厚度 d ;量取反射棱镜中心至反射棱镜背面的厚度v ;将反射棱镜的背面中心对准玻璃板上的投测点位,用透明胶带固定好(注意胶带不要覆盖反射棱镜的镜面) 后,再将带有反射棱镜的玻璃板放回原处(反射棱镜在玻璃板的下面) 。此时望远镜十字丝交点应正对反射棱镜的中心。最后,按测量键进行测距,该距离L 即为仪器横轴到反射棱镜中心的铅垂距离。由此可得轴线控制点到玻璃板上表面的高差: h = i + L + v +d , 至此即完成该轴线控制点的高程传递。同法,在投测其它轴线控制点的同时,完成相应的高程传递。

3 高程传递的精度分析

根据误差传播定律,可得全站仪传递高程的中误差为:

m2h = m2i+ m2L + m2v + m2d

式中: mi 、mv 、md 分别为仪器高i 、反射棱镜中心至反射棱镜背面的厚度v 以及玻璃板厚度d 的量取误差; mL 为仪器横轴到反射棱镜中心铅垂距离L 的测量误差。仪器高i、反射棱镜中心至反射棱镜背面的厚度以及玻璃板厚度d 的量取误差,一般可控制在±1mm之内。

由以上传递高程的操作过程可知,仪器横轴到反射棱镜中心铅垂距离L 的测量误差主要来源于光电测距的误差和仪器竖轴的铅垂误差两个方面。

仪器竖轴的铅垂误差, 取决于仪器的整平误差,即[1 ] :

m垂= m平= 0.2τ

式中:τ为全站仪照准部水准管的分划值,一般小于20.″。因此有: m垂= m平≤4″

仪器竖轴倾斜带来的距离差将小于:

Δ = L - Lcos4″= L (1 - cos4″)

目前, 建筑物的高度都低于500m , 即L ≤500m , 因此仪器竖轴倾斜带来的距离差. Δ≤1 ×10- 4mm , 完全可以忽略不计。

可见,仪器横轴到反射棱镜中心铅垂距离L 的测量误差仅取决于光电测距的误差。如选用测

距标称精度为±(2mm + 2ppm•D)的全站仪,当L ≤500m时,仪器横轴到反射棱镜中心铅垂距离L 的测量误差最大为±3mm。

将上述各项误差值代入,可得全站仪传递高程的中误差为:

mh = √m2i+ m2L + m2v + m2d ≤±2.5mm

该误差小于GB50026 - 93《工程测量规范》中对建筑物施工放样的技术要求,即根据起始水准面在施工水准面上测定高程中误差3mm (高度15m以下) 、4mm ( 高度15 ～ 60m) 、5mm ( 高度60 ～100m) 、6mm(高度100～120m) 的要求。

4 结束语

利用全站仪进行高大建筑物高程传递测量的技术,可以实现平面轴线投测和高程传递一次完成。另外,由于仪器高i、反射棱镜中心至反射棱镜背面的厚度v 以及玻璃板厚度d 的量取误差与传递高度无关,以及仪器横轴到反射棱镜中心铅垂距离L 的测量误差在0～500m 之间也以其固定误差为主,所以方法不象传统的沿建筑物外墙、边柱或电梯间等用钢尺直接向上量取或通过悬挂钢尺配合几何水准的方法传递高程那样,随着建筑总高度的升高,误差累积会增大。