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1、细心整理免棱镜全站仪测量定位栈桥钢管桩余国元一、 引言免棱镜全站仪相对平凡型全站仪而言，是指不照准反射棱镜、反射片等专用反射工具，干脆照准测量目标即可测距的全站仪。测绘行业很多厂家也称为无协作目标全站仪、无棱镜全站仪、免棱镜激光全站仪等。免棱镜全站仪的主要优点： 可免棱镜测距，适宜无法或不宜放置反射棱镜或者反射片的目标测量。免棱镜测距再配以全站仪的其他固有功能，可以在工程测量中得到广泛的应用，如：测量紧急及危害点、不行及目标、岩石外表、建筑物内部的顶部和墙面等对象。广深沿江高速公路机场特大桥主线桥位于海中公沙水道，距机场三期防波堤600750m，其中一段栈桥钢管桩的测量定位，运用的测量仪器是徕
2、卡TCR1201+R1000型全站仪。仪器标称的角度测量精度为1，全站仪免棱镜测距主要参数见表1。表1 徕卡TCR1201+R1000型全站仪免棱镜测距参数表测程一般气象条件PinPoint R10001000m/500m柯达灰度卡：90%反射/18%反射精度/测量时间标准偏差，ISO17123-4目标在阴影中，阴天激光点大小无棱镜500 m4mm+210-6D / 一般为3-6s，最大为12s长测程5mm+210-6D / 一般为2.5s，最大为12s激光点大小20m处约7mm 14mm100m处约12mm40mm测量方法PinPoint R1000系统分析器同轴、可见红色激光事实上免棱镜测
3、距往往达不到标称的距离，主要缘由是由于不同颜色的材质对无棱镜测距所反射信号的不同所产生的，如颜色越浅那么反射越强。在强光下或炙热气流下，也影响到测距距离。在现场测量中发觉，此型号全站仪对钢管桩定位测量能免棱镜测距的最远距离仅为400米左右。假如放样距离超出这个范围，钢管桩放射回来的信号较弱，那么无法形成测量结果；所以要留意测站距离目标点不要超出最远测距距离。二、 免棱镜全站仪测量定位栈桥钢管桩的施工方法栈桥作为建立运输材料、设备、人员而修建的临时桥梁设施，是海上主桥施工物资供应及交通出入的主要通道，也是整座跨海大桥施工的根底性工程和限制性工程。栈桥一般由桥墩、桥台、钢梁及桥面板等组成，上部构造
4、主要由贝雷梁片构造及桥面板等组成，其下部构造根底桥墩一般接受钢管桩支承。栈桥钢管桩施工主要有两种方法：接受打桩船和浮吊协作作业的水上施工方法；接受吊机与打桩锤协作作业，接受“钓鱼法”由岸边起先逐孔向前推动施工。其中，用打桩船定位钢管桩相对简洁、效率高，但本钱较大。钢管桩作为栈桥重要的承重局部，施工中对其测量定位有比拟严格的要求。对钢管桩测量定位的精度及效率，干脆影响到栈桥的施工质量和施工进度。(一)测量定位对栈桥钢管桩测量定位的方法主要有：运用经纬仪或全站仪进展交会法定位；接受安装在打桩船上的GPS及配套系统进展定位。第一种方法较为常用的测量方法。其次种仅适用于接受打桩船作业的水上施工方法，其
5、优点是可自动化程度高、速度快、可远离海岸线工作，缺点是软硬件配置多、本钱投入大。结合工程实际状况，充分利用免棱镜全站仪的优点，接受单台免棱镜全站仪进展栈桥钢管定位测量。其具体原理如下：1 栈桥钢管桩平面位置的测量定位图1 栈桥钢管桩测量定位示意图接受极坐标法进展放样，先通过切边法放样钢管桩的方向，然后通过无棱镜激光测距干脆测量钢管桩中来限制距离，或先测距再限制方向，直至调整到位为止，放样示看法图1。因为钢管桩一般为圆柱形，而实际计算为桩中心坐标，所以放样时要考虑计算切边角及距离偏心。距离偏心公式： 1公式中d钢管桩半径； 2切边放样方位角如下计算公式：左切边方位角： 3右切边方位角： 4公式中
6、S测站点与钢管桩距离； n的取值如下： 5事实上，运用全站仪放样很便利，只须要输入坐标，即可自动计算出方位角和距离；更有一些全站仪还可以干脆设置偏心测量。2.栈桥钢管桩垂直度的测量限制钢管桩定位后垂直度偏差的大小将干脆影响栈桥钢管桩设计单桩承载力，因为倾斜过大，会大大减弱桩基承载力数值进而干脆威逼到栈桥的运用平安，所以钢管桩垂直度限制在海疆栈桥施工质量限制中甚为重要。钢管桩垂直度可以通过两个方素来限制：正面垂直度通过测量钢管桩上、下端桩中平距来限制，侧向垂直度通过观测钢管桩上、下端水平角差来限制。钢管桩垂直度通过测量其上、下端桩中三维坐标来计算垂直度，计算公式如下： 6式中钢管桩上端的三维坐标
7、；钢管桩下端的三维坐标。3 栈桥钢管桩的高程测量假如条件永许，可运用平凡水准仪来放样或测量钢管桩高程。假如因故无法运用水准仪测量，可运用免棱镜全站仪免棱镜模式干脆测量即可，其测量精度是符合施工要求的。(二)栈桥钢管桩定位偏差来源分析栈桥钢管桩定位的偏差，主要有以下几个方面：1.机械设备施工对位造成的偏差栈桥钢管桩定位主要偏差一般是由于施工中，人为操作打桩船或吊机对位钢管桩的位置偏差造成的；其中接受打桩船定位钢管桩相对精确，吊机定位钢管桩难度大，由于其不易精确调整，定位过程相对时间长些，最终定位精度相对低。2.测量定位偏差测量定位的偏差有两个方面的影响：切边测角定位造成的偏差；测量钢管桩距离时，
8、偏离钢管桩正中造成的测距偏差。切边测角定位造成的偏差，如图2所示。图2 测量钢管桩切边测角偏差示意图一般放样距离S要远大于钢管桩半径d，因测角放样偏差角特殊小，故切边测角定位造成的偏差值公式为： 7依据公式7，选取外径为600mm的钢管桩，计算由不同角度偏差及距离远近所产生的偏差值见表2。表2 测角定位偏差值 SS2100 140 180 220 260 300 340 380 420 460 500 021.0 1.4 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 3.7 4.1 4.5 4.8 041.9 2.7 3.5 4.3 5.0 5.8 6.6 7.4 8.1 8.9 9.7 062.9
9、 4.1 5.2 6.4 7.6 8.7 9.9 11.1 12.2 13.4 14.5 083.9 5.4 7.0 8.5 10.1 11.6 13.2 14.7 16.3 17.8 19.4 104.8 6.8 8.7 10.7 12.6 14.5 16.5 18.4 20.4 22.3 24.2 125.8 8.1 10.5 12.8 15.1 17.5 19.8 22.1 24.4 26.8 29.1 146.8 9.5 12.2 14.9 17.6 20.4 23.1 25.8 28.5 31.2 33.9 167.8 10.9 14.0 17.1 20.2 23.3 26.4 29
10、.5 32.6 35.7 38.8 188.7 12.2 15.7 19.2 22.7 26.2 29.7 33.2 36.7 40.1 43.6 209.7 13.6 17.5 21.3 25.2 29.1 33.0 36.8 40.7 44.6 48.5 2210.7 14.9 19.2 23.5 27.7 32.0 36.3 40.5 44.8 49.1 53.3 2411.6 16.3 20.9 25.6 30.3 34.9 39.6 44.2 48.9 53.5 58.2 2612.6 17.6 22.7 27.7 32.8 37.8 42.9 47.9 52.9 58.0 63.0
11、 2813.6 19.0 24.4 29.9 35.3 40.7 46.2 51.6 57.0 62.4 67.9 3014.5 20.4 26.2 32.0 37.8 43.6 49.5 55.3 61.1 66.9 72.7 注：表中，钢管桩外径D=600mm，S以m为单位，S2以mm为单位。由表1计算数据可以发觉，距离越远及偏差角越大，偏差值就越大。所以，切线方向定位因偏角引起偏差值不容无视。测量钢管桩正中偏向所造成的测距偏差，如图3。图3 测量钢管桩测距偏向示意图实测测量距离： 8距离偏差值： 9公式中理论计算距离；依据公式8，选取外径为600mm的钢管桩，计算由照准钢管桩偏向引起的测
12、距的偏差值见表2。表2 测距定位的偏差值 S0+DS210014018022026030034038042046050020.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 50.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 100.0 0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 150.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 1.9 2.2 200.2 0.3 0.5 0.8 1.1 1.4 1.8 2.3 2.8 3.3 3.9 250.2 0.5 0.8 1.2 1.7 2.2 2.8 3.6 4.3 5.2 6.2 300.4 0.7 1.1 1.7 2.4 3.2 4.1 5.1 6.3 7.6 8.9 350.5 0.9 1.6 2.3 3.3 4.3 5.6 7.0 8.6 10.3 12.2 400.6 1.2 2.0 3.0 4.3 5.7 7.3 9.2 11.3 13.6 1
