大型水箱結構拼裝測量技術應用

蔡啟娜 張寶剛

摘要：本論文主要闡述某大型水箱（截面形狀為梯形的筒形）拼裝測量方法，以建立大型工程控制網、拼裝特征點測量、垂直度測量等方面內容作為切入點，對大型水箱拼裝測量進行概述。

關鍵詞：大型水箱;筒形;拼裝;組裝;測量

某大型水箱，是一個多部件組合體，截面形狀為梯形的筒形結構模塊，外徑25.934米，內徑10.642米，高度10.292米。外型尺寸大，且為環形結構，由112個子模塊組裝而成，外圈環向板分四層、內圈環向板分兩層拼裝，其垂直度控制是重點也是難點。由于測量精度要求較高，且內環與外環施工順序導致現場通視條件較差等原因，均加大了測量的難度（如下圖）;

由于水箱模塊外型尺寸大，結構復雜，在整體組裝過程中模塊重量的增加可能會產生沉降變形，需進行沉降觀測，根據施工測量的便利性，結合場地的現場實際情況，在組裝平臺周圍布設相應的高程控制點，采用Leica生產的精密水準儀：NA2+GPM3+銦鋼水準尺，以廠房周邊測量高程點作為起算數據，采取往返閉合路線引測出基準點高程，并形成報告作為基準數據。

一、準備工作

組裝過程中使用的全站儀TS11一套、徠卡水準儀一套、天頂天底儀1/30000一套、精密銦鋼尺、鋼盤尺50m，設備均經過相關的檢校，各項指標符合要求，并在標定的有效期內;需要配備測工程師一人，測量工三人。組裝場地具備以下條件：

（一）組裝場地已移交，現場整齊無過多雜物堆放，無安全事故隱患;

（二）測量人員及測量儀器設備已經到位;

（三）測量基準點已經移交完畢，其他相關部門均具備開工條件;

（四）測量期間，核實天氣信息，測量過程中，溫度一般不得高于40℃，不得低于-10℃。

二、拼裝場地基準點的建立

根據現場的實際情況在水箱拼裝場地布設測量平面控制點，由于模塊組裝的獨立性，組裝時在組裝平臺上建立獨立測量坐標系，在模塊內圈布設3個平面坐標控制點（0，1，2，），2個高程控制點;在模塊外圍布設4個平面控制點（3，4，5，6），3個高程控制點。全面控制水箱模塊在整體組裝平臺的定位測量。

在組裝平臺周邊布設控制點形成多邊形網，確定起點和起始方向，用三聯架法進行各點邊角全測，數據采集時強制約束方向采用三測回，其余角度觀測二測回，歸零差小于6″，2C互差小于9″，測回差小于6″，測距采用往返測量，測距測回差小于±√2×0.6mm，往返小于±2×0.6mm，邊長測距往返各二個測回，并進行溫度、氣壓、加常數改正，采用武漢測繪科技大學地面測量工程控制測量數據處理軟件，平差后最終點位誤差相對于起算點應不大于±2 mm。

三、水箱組件拼裝測量

（一）在整體組裝開始之前，對模塊組裝平臺的鋼梁標高進行測量。測量原則：對平臺上每跨鋼梁沿自身長度方向測量鋼平臺上表面，如平面度不滿足設計要求時進行調整，確保平臺的平面度;

（二）采用極坐標放樣方式，將全站儀架設在控制網點上，根據水箱模塊示意圖將底部環向板內、外圈邊緣輪廓線、子模塊邊界線、中線角度控制線放出;在拼裝平臺上做好永久標識;

（三）待底部環向板焊接完成后，在底部板上間隔5.625°放出角度控制線，以樣沖作為標記，施工隊根據此角度控制線來進行斜向板、外圈板、內圈板的調整組對;

（四）根據模塊示意圖將外圈環向板內、外圈邊緣輪廓線、子模塊邊界線、中線角度控制線放出;在拼裝平臺上做好永久標識;

（五）同時在平臺上放出輪廓線外50mm定位檢查線，便于檢查模塊組裝過程中是否移動;

（六）在模塊組對過程中，各組件子模塊根據軸線及模塊邊線對齊安放，根據輪廓線、角度線進行定位及調整在要求允許范圍內;

（七）在模塊組裝焊接前后，跟蹤測量平面位置和垂直度變化情況，形成數據比對;

（八）由于整個模塊外形尺寸大，需要對每組模塊進行垂直度的測量，在組件就位過程中，全程跟蹤，安放后即要求對其準直度進行測量;

（九）根據偏差值進行多次調整直至達到組裝要求，垂直度精度要求根據圖紙設計要求。

四、垂直度測量

（一）組裝過程中，垂直度測量方法有多種，受現場條件影響，將選擇適應方法進行測量;

（二）方法一垂直度測量采用全站儀，在子模塊正面位置設站，對模塊的正面和側面同時進行垂直度觀測，垂直度精度根據圖紙要求而定，垂直度測量采用全站儀無棱鏡模式，正向面對模塊架設儀器，保持水平角不變，自上而下測量點位（A，B）三維坐標（X，Y，Z）。傾斜度α計算公式為：

則模塊整體垂直度偏差計算公式為：

△=H×COSα，H為模塊整體高度尺寸。

（三）方法二：采用線墜方法，在模塊的被測面上，靠近兩端頭附近選取測量點，以下端測量點為參考點，利用線墜從上垂下，分別量取測量點到垂線的水平距離，比較上下端距離的差即為模塊被測面垂直度。

五、模塊拼裝沉降觀測

（一）在整體組裝平臺相對對稱點建立沉降觀測點（具體點位分布參考現場實際情況）， 2點間距離超過15m在中間相對對稱加密沉降觀測點;

（二）在沉降觀測的基準點和觀測點安置完畢待其穩定后，實施沉降觀測，建立初始數據;

（三）每次沉降觀測必須固定測量人員，固定測量儀器和固定路線，以保證觀測精密;

（四）模塊拼裝場地監測的頻率要隨著平臺作業變化情況、天氣變化情況而定;

（五）在拼裝完成后，如長時間不安裝，根據現場實際情況，定期對拼裝平臺進行沉降觀測。

六、質量保證措施

（一）測量記錄必須使用統一、正規、宜保存的專業記錄手簿;

（二）外業原始記錄數據不允許涂改與抄寫，如需改動應將要改動的部分劃掉，并在上面重新填寫;

（三）現場作業觀測、記錄、檢查不得同時為一個人，觀測必須要有檢核條件盡量使用第三方檢查;

（四）外業測量過程應嚴格按照規范、儀器操作及相關技術要求進行施測;

七、施工安全措施

（一）正確佩戴安全防護用品，安全帽、勞保鞋、勞保服。

（二）進入施工現場必須佩帶好勞動防護用品，高處作業必須正確系掛安全帶;

（三）施工現場劃分工作區，禁止無關人員進入。

八、成果提交

過程之中需要形成過程數據，對過程數據嚴格把控，必要時需申請外部單位審核數據，合格后方可進行下一步工序，當焊接完成后要對整體形狀外表部分滿足設計要求進行符合性檢查，出具成果報告報外部審核;待工程完工后對成果數據進行會交。