激光垂准测量在烟筒滑模施工中的应用

【摘要】在烟囱滑模施工中，采用液压滑模自动提升组合工艺施工，用激光垂准测量方法进行筒身滑升过程中的对中定位测量，效果很好。有推广应用价值。

【关键词】激光垂准 激光投点 烟筒滑模筒身滑升 定位测量铅直激光束

某钢厂烧结车间主烟囱高度120米，采用液压滑模自动提升组合工艺施工，用激光垂准测量方法进行筒身滑升过程中的对中定位测量，效果很好。烟囱中心最大偏差值为14mm，平均垂直度为1／6500，满足规范要求。

一、施测方法

使用苏光一厂J2--JD激光经纬仪。并配Ff3型直角读数目镜，通过垂直度盘读数，将激光束整置到铅垂位置。

激光经纬仪安置在烟囱中心-2.6 m平面上，仪器整平并与烟囱中心精确对中后，将望远镜转向天顶，通过直角读数目镜使视准轴处于铅直位置，启动激光电源，激光轴沿铅直方向射向上空施工平台上的中心标靶（见图一）。平台上的施工人员可清楚地看到红色激光光斑，然后根据光斑中心偏离标靶中心的距离和方向，启动不同方向上的油泵开关，控制施工平台上液压千斤顶的行程，使平台中心（标靶中心）与光斑中心（烟囱中心）重合，即达到纠偏对中目的。设平台

图一

倾斜角度为θ。其中心产生位移α，位移方向为β，可以认为，产生此位移的作用力为F，为了纠正α，必须获得与F1大小相等，或大于F，的方向相反的作用力F2平台在高空弧立的施工条件下，不可能从烟囱以外去寻找F2，最简便可行的办法是使平台产生反向倾斜角θ1，使平台重力F产生水平分力而获得F2（图二）。因此，纠偏的F2应该指向180°+β，即将平台在β方向抬高，而在180°+β方向压低（均通过油压千斤顶行程来控制），以形成认为的平台倾斜，达到纠偏的目的。

由于钢筋混凝土在凝固以前具有可塑性。凝固以后，已近似的成为刚体，在平台滑升提模过程中，因此时混凝土还未凝固所以必须进行连续对中作业。即边升边控制千斤顶行程，边进行纠偏对中，这样可以使不大于20mm的偏移值在提模过程中逐步得到纠正。由于每次提模高度一般均却0.3m以内，因而纠偏对中工作十分频繁，耐激光

铅垂线能不停顿地、准确地提供烟囱中心位置，使纠偏对中工作便利而快速。提高了工作效率，保证了施工质量。

图二

为了保证仪器及操作人员安全，激光经纬尽应安置在专用的、坚固的、防落物、防尘、防水、防潮的操作间内，操作间顶面中心开一孔径为20~30mm的通光孔，孔口设活动盖扳，对一中时盖子打开，停用时盖子关上，以防落物。

设置在施工平台上的中乡标靶其中心应与平台中心一致，采用一块半遥明有机玻璃板，在其中心每隔225°划一条放射线共16条（施工平台滑模系子幅射梁数目相同）。放射线方向应与平台幅射梁方向一致。并从圆心起每隔5mm画一组同心圆，为了使标靶中心对准平台中必（可用垂球对中）有机玻璃板应能在H2钢板上自由平移，一旦对准后，可用弹片螺钉将有机玻璃板固定在H2钢板上，这时的标靶中心就是施工滑模平台中心。为了降低自然光、灯光的反差，提高激

声光斑的信噪比：标靶下设一段长度不小于0.5m的管状铁筒（焊在平台多）上配备一黑色塑料圆筒，以此遮光

每次对中观测前，应仔细校正仪器，并精确整平。特别注意在观测直角读数目镜时，切忽忘记调平鉴盘，指标水准器。为了提高对中精度，克服仪器照准及读数误差，可在激光束发射至标靶上后收仪器照准部旋转一周。激光光斑也跟着在标靶上转出一个小圆，测量出小圆直径d，根据激光束长度S，可计算出激光束不铅直度r

R=d/2s×P.............（1-1）

当r≤10时，可取光斑旋转圆中心作为激光铅垂线轴中心。当r＞10时，应调整仪器垂直角，直至r小于10。

二、烟囱变形对激光投点的影响

烟囱受到风荷及日照温差等自然条件的影响，顶部产生明显的摆动和位移。据我们多次测量，烟囱高度在l00m左右。风荷约500 Pa时，顶部摆动最大值达60mm，而日照温差的影响使烟囱中心轨迹变动曲线成纺锤状，变誉位移依时间顺序按顺时针方向变化。这主要与日出日落有关，烟囱在日照时形成向阳与背阳面而产生不同程度的温差。向阳面温度高于背阳面最大可达5℃烟囱由于热胀冷缩向温度低的一面倾斜，从而使烟囱中心产生位移，这种位移值最大可达20mm,烟自高度120m时，但在温度变化比较均衡的阴天和夜间，其变形位移值一般不大于5 mm。

根据以上情况，为保证激光投点的准确应该注意：

1、尽量避免在风荷变形大的情况下投点。如难以避免，应根据风力通常是阵歇间断性作用这一特点，仔细观察激光光斑。此时因烟囱顶部产生不连续性摆动而使光斑标靶上也随之摆动，能够比较准确地测出摆动值的大小。从而确定光斑中心的正确位置。

2、为避免日照温差对烟囱中心产生的位移，应尽量选择在温差变化小的阴天或夜间投点。如在日照和温差变化较大时，不能中止作业，则应事先测定在不同时间，不同温差条件下烟囱中心轨迹变动位移图选择温度变化均衡的凌晨四时观测点为基点，设此时解移值为0，然后相对于基点求出其他各点的位移方向和位移值。实际对中投点时，根据当时的温差值在纺锤图上查出相应的位移值，转反向进行改正，这种改正还是概略性的应在温差变化不明显的其他时间进行检

核。

三、激光通道对铅直激光束的影响

铅直激光束向上传输通道中，由于不同高度处空气的温度、密度、湿度均不甚相同，且空气中杂质微粒分布也不均匀。使激光的折射率产生一定的变化。且传输能量明显衰减，从而引起激光束的抖动，光斑闪烁、畸变，当射程大于100米时，这种现象尤为明显。为了提高观测精度，可采用如下措施：

1、在仪器望远镜物镜端安置一块衍射式波带板，使圆形激光光斑变成衍射形十字线，这样能比较准确地定出光斑中心。

2、传输通道内应尽量保持干燥、防尘、防水，尽量使温度均衡。必要时，可采用强制抽风的办法使通道上环境条件得以改善。