全站仪在公路与桥梁检测中的新应用之我见

摘要：随着公路桥梁建设步伐的加快，在公路较量施工中，各道工序完成以后，都要进行检测验收工作，该项工作危险性高、工作量大、操作难度大，使得工程检测的困难也大大的增加。本文主要结合近些年在工程检测中的实践经验，采用全站仪的功能，对工程中心坐标进行检测与验收，在新方法的使用下，检测技术难度降低，操作性较强，取得了较好的使用效果

关键词：全站仪；公路桥梁；施工；检测；应用

Abstract: along with the speeding up of the highway bridge construction, highway construction in battle, the process is finished, all want to detect acceptance work, the work high risk, workload big, difficult operation, which makes the engineering test difficulty is greatly increased. This paper combined with the practice of recent years in engineering testing experience, the function of the total station, the engineering center coordinate inspection and acceptance, the use of the new method, the detection technology to reduce the difficulty, operational stronger, has obtained the good use effect

Keywords: total station; Highway bridge; Construction; Detection; application

中图分类号：TJ765.4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1、检测方法与原理

1.1检测方法

最常见的检测方法是在工程完成以后，进行实体工程检测的时候，首先在控制点上安装仪器，然后在立柱体顶部找出中心位置，在这一点上将棱镜整平、对中，由于工作位置相对比较高，作业面积较小，钢筋笼也有一定的影响，导致操作相对不方便，高空作业也比较危险。棱镜安置以后，用全站仪将中心位置的高程和坐标测出。然后与设计高程及坐标进行比对，对实际偏差进行检测，实现对公路桥梁结构实体检测的目的。最常见的方法，受桩、墩台、立柱等实体结构的影响，要在其顶部安装棱镜，高空作业难度大、也不安全，给检测工作带来较大的麻烦。

1.2新方法的使用

采用免棱镜全站仪进行检测是近几年产生的一种新的检测方法，具体的操作是：首先在控制点处安装仪器，整平、对中全站仪以后，将后视方向设置好，在全站仪上设置为免棱镜模式，采用激光对坐标和距离进行测量，棱镜常数为0，这就免去了到立柱体顶部安置棱镜的麻烦，只需要将全站仪的目标与结构实体上的三个点A、B、C对准即可，然后测量散点的平面坐标、、,利用这散点坐标对结构物的中心坐标可以计算得出，利用免棱镜功能单独对顶面高程测量，高程测量的方法比较简单，在此不作详细分析。

1.3检测原理

以立柱为例，其为标准圆柱体，任何一个截面均为原型，结构体上任一点都可以投射在一个标准正切圆上，。按照数学知识，三点可以确定一个圆，且该圆是唯一的，根据三点的坐标，可以求得该圆的中心坐标，所以，只要对圆柱体上的任意三点坐标测出，即可算出圆柱体的中心坐标。

2、计算公式及精度分析

2.1公式

假设圆柱体上三点坐标分别为、、，可以求得立柱体中心点的坐标：

上式中，X、Y表示立柱中心点的坐标，R表示立柱半径。

利用CASIO fx-4500P计算器编程，将三点坐标输入，即可求得圆柱体中心坐标。

2.2精度分析

上述计算公式是根据数学关系推导而来的，没有高次方、也不含舍项，运算简单，没有误差；只是在计算取位的时候有误差，按照经验，该项的误差m计小于1毫米。在控制点夯设置仪器，控制点和后视点都是设计院提成的，经过施工单位复测并且加密以后的平面四等控制点，精度较小，点位误差影响不进行考虑，只对仪器的误差进行考虑。仪器误差的产生主要是来自测量角度、边及总误差。

（1）测量角度误差。全站仪的测量精度可以达到2，由于测角产生的误差引起的点位误差由公式ma=a/r・S可以进行计算。式中，r=206265，S表示控制网导线边的平均变长，取300米，那么就可以计算出ma=0.9毫米。

（2）测量边的误差。全站仪基础上可以用激光对距离进行测量，采用激光测量距离的精度可以由公式，式中,a,b分别表示全站仪的固定误差和比例误差，D表示导线边的平均边长，工程上常用的全站仪测量精度为2+2ppm，即a=2毫米,b=2×D毫米,D表示公里数，施工控制网边长平均为300米，那么mD=2.1毫米。

（3）仪器总误差。.

仪器在对中的时候也会出现一定的误差，在工程实体的检测时，要将全站仪在控制点上精确的对中，一般采用激光对中的方法，对中误差控制在2毫米以内。如果对圆柱体的顶面高程不进行考虑，那么其上任意三个点的任意位置都可以，由于圆柱体刚型模板都是在加工厂进行精细加工以后才进行施工的，因此，在进入施工现场以后还要进行严格的质量监督与检查，其直径和垂直度的误差都要控制在3毫米以内。进行高立柱施工的时候，每一个模块在进行相互对接的时候，都会产生竖向的不垂直误差，需要施工放样的时候进行准确的校准，保证其竖向的误差控制在3毫米以内。从严格意义上说，在进行测量时，三个点尽量的在同一个水平方向上瞄准，保证三个点之间的距离尽可能的拉长，保证图形结构具有较强的强度，这样算观测、计算到的立柱体中心的坐标精度也会更准确。

根据以上论述，圆柱体中心点的点位误差主要包括计算误差、对中误差、模板加工误差、模板竖向误差及其它误差，那么总的测量误差就可以表示为：

上述对立柱中心点坐标进行观测的方法，仅仅是对半个测回进行观测，为了保证观测精度的提高，也可以进行多余观察，如果测回的次数增加到6个，那么总的误差就是：，该式中，m点表示施工放样时出现的点位中误差。

通过进行多余观察，通过多个坐标的测量来对测量点进行校核，最后进行平差计算，就可以使观测精度进一步的得到提高。从而使立柱中心点的观测坐标的精度得到有效的提高，达到检测精度得以提高的目的。如果所检测的坐标误差超出了10毫米的最大误差允许范围，那么就可以断定该立柱施工的施工精度甚至是放样精度都不满足设计及规范的要求，需要重新进行施工或者计算验证，只有达到施工检验的目标，桥梁结构工程的质量才能得到保证。

3、检测方法优缺点比较

常规的检测方法主要存在的不足包含以下几个方面：首先，安全系数不高。每一个墩台、桩基及立柱都要立尺员爬上去将棱镜安置好，部分立柱、墩台、桩基的直径不足1米，人站在上边转身都不方便，有些立柱的高度非常高，达到八九十米，爬上去非常危险，人在上边进行作业时，安全隐患较大；其次，速度缓慢。由于高立柱在安装棱镜的时候人员需要爬上爬下，还要在立柱上找出中心点，非常不方便，如果立柱位于水中，还要坐船进行作业，更为不方便，因此在施工的时候速度较慢，工作效率不高。第三，精度不高，采用钢尺找中心，测量的误差较大，找出的坐标也就存在误差。

与常规方法进行对比，本文所述的方法主要包含以下几方面的优势：第一，安全性高。该方法省去了到结构物的上部安装棱镜的步骤，主要将全站仪设置在控制点上，然后采用目镜将观测点瞄准即可，没有任何危险。第二，计算简单，操作便捷。该方面不需要人员爬上爬下，对高深没有要求，仪器操作较为简单，可以直接对坐标进行观测和计算。第三，测量速度快，精度高。在设置好仪器以后，对单个的立柱进行测量时，只需要一分钟即可观测和计算完成，和常规的测量方法比较，提高了工作效率，且测量的精度大大提高，是一种可靠、可行的测量方法。

结束语

新的检测方法的应用，不但使检测的检测的精度大大提高，在检测的安全性和效率等方面也有了很大的提高，因此，该技术应该在公路与桥梁的检测中进行广泛的推广和使用。

参考文献

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