自動整平基座在地下工程測量中的應(yīng)用

張娜

摘 要：自動整平基座是一項全新的技術(shù)，對于如何將自動整平基座技術(shù)應(yīng)用于底下工程測量中，是擺在發(fā)展地質(zhì)勘查面前的首要問題。文章通過對地下工程測量的發(fā)展、自動整平基座技術(shù)及其特點的介紹，對自動整平基座技術(shù)應(yīng)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(shù)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：地下工程測量；自動整平基座；應(yīng)用

1 地下工程測量技術(shù)的基本要求

地下工程的測量技術(shù)主要有以下幾個方面：測量地下和地面的聯(lián)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(shù)原則必須符合測量工作技術(shù)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(yīng)的檢核。在具體的工作當(dāng)中，為了避免成果的認(rèn)為誤差，對每項測量的成果應(yīng)該應(yīng)逐項檢核。同時，所測量的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該略高于國家的標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量，首先應(yīng)該對工程中所存在的測量誤差進行預(yù)期計算。并且應(yīng)當(dāng)適當(dāng)分配預(yù)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(dāng)放寬松一些。

（3）隨著電子測距儀、全球定位系統(tǒng)、陀螺全站儀等高科技測繪設(shè)備的相繼應(yīng)用，地下工程的測量技術(shù)也有了非常大的改進。比如說：GPS測量技術(shù)也在地面控制測量中的應(yīng)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(dǎo)線都采用光電測距導(dǎo)線。這些方面又促使地下工程測量對測憾技術(shù)提出了更加高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。而且由于地下測量環(huán)境具有復(fù)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(shè)備和技術(shù)來進行地下工程的測量。

（4）在通道測量技術(shù)工程中，經(jīng)常會因為前期的測量誤差較大，最終導(dǎo)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(zhì)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(jié)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(dāng)橫向誤差超過所規(guī)定的范圍的時候，通道中線將極易導(dǎo)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(zhí)行機構(gòu)等基本組成部分，通過控制傾斜傳感器來實現(xiàn)調(diào)節(jié)測量儀器基座的傾斜角度，采用伺服電機實現(xiàn)對于激光器的控制，來及時修正準(zhǔn)直系統(tǒng)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(nèi)有效發(fā)揮，并且能夠確保安平的穩(wěn)定性與補償?shù)木_度。單片機是整個自動整平系統(tǒng)的最基本的控制器，和它相連接的外部設(shè)備包括了開關(guān)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(tǒng)自動整平功能的實現(xiàn)。在工作中的工程，需要將命令通過開關(guān)按鍵輸入到單片機內(nèi)部，通過對命令的分析與識別，單片機會開始執(zhí)行工作，并且使相對應(yīng)的指示燈點亮。整個整平過程具體為：當(dāng)工作中的儀器發(fā)生傾斜的時候，傾角儀器會向單片機發(fā)出信號，單片機經(jīng)過對信號的分析與識別來判斷儀器的傾斜狀態(tài)，再根據(jù)儀器的未整平狀態(tài)信號，驅(qū)動相應(yīng)儀器對整個基座進行調(diào)整，并不斷的接收和分析調(diào)整過程中傳感器發(fā)送回來的狀態(tài)信號，直到單片機認(rèn)為工作儀器的基座已經(jīng)平整為止。

3 自動整平基座與測量儀器的協(xié)同工作

在施工過程中，由于電子自動整平基座系統(tǒng)的整平幅度較大，但是精確度存在限制，而測量系統(tǒng)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(huán)境影響較大的環(huán)境中或者在動態(tài)工作過程中，實時監(jiān)測儀器仍然需要借助自動整平基座協(xié)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(xié)同，從設(shè)計方面應(yīng)該考慮以下一些問題：

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

（2）一般情況下，自動全站設(shè)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(yīng)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(dá)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(nèi)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(nèi)，從而在兩者相互協(xié)同工作的情形下，即可以達(dá)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(xié)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(huán)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(huán)境下，為了確保設(shè)備能夠長期連續(xù)地工作，自動整平基座系統(tǒng)的主要構(gòu)件就必須被密閉封裝，且需具備良好的隔塵、隔水和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

文章在參閱大量文獻的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身對自動整平基座以及地下測量工程的學(xué)習(xí)和認(rèn)識，對目前地下測量的需求分析的現(xiàn)狀作了分析，提出了問題，并根據(jù)存在的問題提出了將自動整平基座應(yīng)用于地下測量中。提高地下測量的水平，進而達(dá)到國家要求水準(zhǔn)，從而確保我國地下測量工程項目的順利進行。在實際應(yīng)用的過程中可以看出，以自動整平基座為基礎(chǔ)的地下測量自動導(dǎo)向系統(tǒng)，配合自動測量技術(shù)與導(dǎo)向軟件技術(shù)，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(tài)測量過程中可能出現(xiàn)大傾斜條件下的自動整平得到保障，不僅提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)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(jié)果。目前，隨著施工自動化和現(xiàn)代信息化技術(shù)的發(fā)展，自動整平基座在動態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域和工程自動測量的應(yīng)用可以日益發(fā)展。

參考文獻

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