自動整平基座在地下工程測量中的應用

張娜

摘 要：自動整平基座是一項全新的技術，對于如何將自動整平基座技術應用于底下工程測量中，是擺在發展地質勘查面前的首要問題。文章通過對地下工程測量的發展、自動整平基座技術及其特點的介紹，對自動整平基座技術應用于地下工程測量的重要性進行了分析與探討，并且一定程度的討論了自動整平基座技術的應用前景。

關鍵詞：地下工程測量；自動整平基座；應用

1 地下工程測量技術的基本要求

地下工程的測量技術主要有以下幾個方面：測量地下和地面的聯系、測量地下通道中的竣工、測量地下通道中的施工、地下通道中控制的測量、測量地面的控制。在這些測量工作中，對測量有以下幾個要求：

（1）地下工程測量的技術原則必須符合測量工作技術的基本原則。從控制到碎部、由整體到局部、從高級到低級、每一步都要有相對應的檢核。在具體的工作當中，為了避免成果的認為誤差，對每項測量的成果應該應逐項檢核。同時，所測量的技術指標應該略高于國家的標準要求。

（2）在地下工程施工進行前，為了保證地下工程的施工測量質量，首先應該對工程中所存在的測量誤差進行預期計算。并且應當適當分配預計中允許的竣工測基誤差。對地下測量和地面測量相比較，地下測量的條件明顯更加苛刻，所以，一般對地面測量的精確度要求更加高，而對地下測量的精確度要適當放寬松一些。

（3）隨著電子測距儀、全球定位系統、陀螺全站儀等高科技測繪設備的相繼應用，地下工程的測量技術也有了非常大的改進。比如說：GPS測量技術也在地面控制測量中的應用逐步增加、陀螺定向在平面測量中的廣泛使用，幾乎所有的井下導線都采用光電測距導線。這些方面又促使地下工程測量對測憾技術提出了更加高標準的技術要求。而且由于地下測量環境具有復雜性，為了保證地下工程的有效進行，這就要求我們采用國際先進的測繪設備和技術來進行地下工程的測量。

（4）在通道測量技術工程中，經常會因為前期的測量誤差較大，最終導致多個相向施工的工作平面存在較大貫通誤差，造成一系列的連帶影響。所謂貫通誤差其實就是指以下幾種誤差：縱向貫通誤差（簡稱：縱向誤差）、橫向貫通誤差（簡稱：橫向誤差）、高程貫通誤差（簡稱：高程誤差）。針對橫向誤差以及高程誤差來說，他們都會影響隧道的貫通質量。然而對于待貫通巷道而言，縱向誤差卻不會影響巷道的貫通效果。大部分情況下，只要保證高程的方向測量誤差不超過一定范圍，所測量出的結果一般都能夠滿足測量工程的要求。但是，對于橫向誤差而言，所需要的確截然不同。當橫向誤差超過所規定的范圍的時候，通道中線將極易導致幾何形狀的改變，極有可能造成不可挽回的損失，例如使已襯砌部分拆除重建。因此，在貫通測量中特別需要看重平面測量這一方面的精確度問題，在必要的情況下載測量時加入自動整平基座，以保證地下工程測量的整體精確度。

2 自動整平基座整平原理

接下來對自動整平基座的的基本原理進行說明：電子自動整平基座主要包括電子線路、傳感器、以及執行機構等基本組成部分，通過控制傾斜傳感器來實現調節測量儀器基座的傾斜角度，采用伺服電機實現對于激光器的控制，來及時修正準直系統的方向。電子自動安平的作用能夠在10.8度到16.2度的范圍內有效發揮，并且能夠確保安平的穩定性與補償的精確度。單片機是整個自動整平系統的最基本的控制器，和它相連接的外部設備包括了開關按鍵、指示燈、兩個傳感器和兩個步進電機，以此來保證整個系統自動整平功能的實現。在工作中的工程，需要將命令通過開關按鍵輸入到單片機內部，通過對命令的分析與識別，單片機會開始執行工作，并且使相對應的指示燈點亮。整個整平過程具體為：當工作中的儀器發生傾斜的時候，傾角儀器會向單片機發出信號，單片機經過對信號的分析與識別來判斷儀器的傾斜狀態，再根據儀器的未整平狀態信號，驅動相應儀器對整個基座進行調整，并不斷的接收和分析調整過程中傳感器發送回來的狀態信號，直到單片機認為工作儀器的基座已經平整為止。

3 自動整平基座與測量儀器的協同工作

在施工過程中，由于電子自動整平基座系統的整平幅度較大，但是精確度存在限制，而測量系統本身的電子補償精確度很高，范圍有限。所以，在儀器受周圍環境影響較大的環境中或者在動態工作過程中，實時監測儀器仍然需要借助自動整平基座協同完成較精密的整平工作。對測量儀器與自動整平基座之間的配合與協同，從設計方面應該考慮以下一些問題：

（1）為了保證自動整平基座能夠適應絕大多數的測量設備；通常情況下，普通的測量儀器的質量都在幾千克到10千克內，所以，要將自動整平基座的最大承受壓力設計在10千克以上。

（2）一般情況下，自動全站設備的自動補償范圍存在一定限度，針對傾斜度非常大的情形，自動全站儀基本上就不能滿足工程的施工要求，因此，這就要求自動整平基座的整平范圍要足夠的大。要想適應大范圍的自動整平的要求，自動整平基座的整平幅度至少要達到16.2°。

（3）通常情況下，自動全站儀具有相對較高的補償精確度，而對自動整平基座的精確度的要求則沒有那么苛刻。因此，自動全站儀的電子補償器的補償幅度為3′～4′，在此幅度范圍內只需保證0.3″～1.5″的補償精確度即可。自動整平基座的整平精確度必須保持在自動全站儀所能控制的幅度范圍內，從而在兩者相互協同工作的情形下，即可以達到0.3″～1.5″的補償精確度。這就意味著自動全站儀完全可彌補自動安平基座的整平精確度的不足的缺陷，自動全站儀和安平基座相互協同工作可以確保高精確度自動整平的需要，所以自動安平基座只要求±0.5′的精確度，甚至只要求更低的精確度。

（4）在通常的施工環境中，存在很多的外界影響因素，比如晃動、灰塵、強的電磁場、濕度大等施工環境下，為了確保設備能夠長期連續地工作，自動整平基座系統的主要構件就必須被密閉封裝，且需具備良好的隔塵、隔水和系統穩定性。

4 結束語

文章在參閱大量文獻的基礎上，結合自身對自動整平基座以及地下測量工程的學習和認識，對目前地下測量的需求分析的現狀作了分析，提出了問題，并根據存在的問題提出了將自動整平基座應用于地下測量中。提高地下測量的水平，進而達到國家要求水準，從而確保我國地下測量工程項目的順利進行。在實際應用的過程中可以看出，以自動整平基座為基礎的地下測量自動導向系統，配合自動測量技術與導向軟件技術，依托智能全站儀的平臺，在計算機的控制下解決了曲線隧道自動測量的難題。自動整平基座的使用使得全站儀能在動態測量過程中可能出現大傾斜條件下的自動整平得到保障，不僅提高了整個系統的穩定性和動態可靠性，而且為隧道工程貫通和順利頂進提供了令人較為滿意的結果。目前，隨著施工自動化和現代信息化技術的發展，自動整平基座在動態監測領域和工程自動測量的應用可以日益發展。

參考文獻

[1]劉紹堂，潘潔晨.自動整平基座在地下工程測量中的應用[J].城市軌道交通研究，2014，30：108-111.

[2]柴斌.自動整平基座在地下工程測量中的應用分析[J].工程技術，2014，8：64.

[3]趙榮芳.基座平面度在線測量技術研究[D].大連海事大學，2009.

[4]江亞明.地下工程測量技術探討[J].科技情報開發與科技，2011，22：203-205.

[5]徐英杰.對地下工程測量發展的思考[J].工程技術，2013，5：22.