一种二维基准垂直传递装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种二维基准垂直传递装置，采用高精度的激光垂准仪将施工作业层底部的平面二维基准控制点垂直投测到不同高程面的线垂悬挂装置，通过精确调整，激光垂准仪垂直投测点与钢丝线悬挂中心重合后紧固线垂悬挂装置，然后通过悬挂重锤张拉钢丝，即可为安装施工提供一个二维坐标基准和垂直基准。可根据现场施工需要在不同部位和不同阶段灵活张拉悬挂钢丝，保证施工质量和进度。该方法能有效减少仪器对中误差、瞄准照准误差、悬挂锚固定位误差等，大幅提高了平面基准垂直传递的测量精度和效率。
【专利说明】
一种二维基准垂直传递装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种新型钢丝悬挂装置及测量方法，尤其涉及一种通过悬挂钢丝后张拉将二维基准垂直传递的测量装置及其应用。
【背景技术】
[0002]在精密工程测量或金属结构和机电设备安装测量中，经常会遇到一些垂直高差较大的金属结构分部安装时需要保证预埋件与安装件上下基准一致，如闸门结构、大型升降机、垂直升船机等结构。以三峡、向家坝垂直升船机金属结构安装为例，平面二维轴线竖向投测的精度要求S ±3mm，施工精度及技术要求非常高。施工过程中，每一个安装施工层的平面轴线放线、垂直度及尺寸控制等都需要将平面基准传递到位，以便施工放样及验收中进行精确定位。常规的平面基准垂直传递可采用全站仪极坐标法或交会法、悬挂钢丝法(挂线垂法)或激光(或光学)垂准仪投点法等。全站仪极坐标法或交会法在高差大的部位受现场施工条件限制难以满足施工要求，可操作性不强。安装中常用的测量方法是挂线垂法或者垂准仪投测法，线垂法即在高处挂一钢丝，钢丝底部挂一重锤，将重锤放入油桶保持稳定;垂准仪投测法即在底部基准位置处架设仪器将基准点投测当上部空间。
[0003]这两种方法都存在一定缺陷:挂线垂法虽然很直观，但悬挂锚固点一般采用全站仪放样的方式实施定位，定位精度难以保证，误差较大，且只能提供由上而下的基准，同时受风力影响大等外界气象因素影响大；垂准仪投测法能够提供由下而上的基准，但只能解决单次基准传递，无法在现场为安装技术人员提供实时基准，且受照明条件及投测高度影响，操作繁琐，垂准仪投点法设备昂贵，且不直观，投点测设时其他安装工序须停止施工，无法实时为安装现场提供基准，操作亦很繁琐。为此，通过实验，设计了一套可调节挂线装置和测量方法，可以将挂线垂法和激光垂准仪投测法的优点结合起来，有效解决高层建筑物内部基准点线投测误差较大的难题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种二维基准垂直传递装置，采用此装置和测量方法避免了多次照准棱镜带来的找准误差，采用简易强制对中基座标墩可消除仪器对中误差，因此比传统的全站仪极坐标法、光学垂准仪法等测量精度高。
[0005]为了实现上述的技术特征，本实用新型所采用的技术特征是:一种二维基准垂直传递装置，它包括L型固定支架，所述L型固定支架包括竖直固定板和水平固定板，所述竖直固定板的两侧面焊接有多个固定耳板，每个固定耳板上都加工有安装孔，所述水平固定板焊接在竖直固定板的顶部，所述竖直固定板的顶部焊接有顶部耳板，顶部耳板上加工顶部安装孔;所述水平固定板上靠近其末端的位置加工有垂线安装孔，所述垂线安装孔上安装有垂线固定装置，所述垂线固定装置安装有垂线，垂线的底部安装有重锤，重锤设置在装有油液的油桶内部。
[0006]所述垂线固定装置包括顶部圆盘，顶部圆盘的下端面焊接有连接柱，连接柱的中间一段加工有外螺纹，连接柱的末端加工有一段锥形螺纹柱，在锥形螺纹柱的末端均布加工有三条伸缩缝，在顶部圆盘和连接柱的中心加工有通孔，垂线穿过通孔，所述锥形螺纹柱与锥形螺纹套相配合，所述连接柱穿过水平固定板的垂线安装孔;所述外螺纹与螺母相配合将连接柱固定在水平固定板上，在螺母和水平固定板之间设置有下圆盘。
[0007]所述垂线的顶部连接在顶部钢丝锚固块上，顶部钢丝锚固块支撑在顶部圆盘上。
[0008]所述固定耳板和顶部耳板通过膨胀螺栓固定在需要测量的建筑物侧壁上。
[0009]所述竖直固定板和水平固定板之间焊接有斜支撑板。
[0010]本实用新型有如下有益效果:
[0011 ] ( I)精度高。激光垂准仪垂直投测法主要依靠激光源发射激光束到接受光靶直接进行读数测量，避免了多次照准棱镜带来的照准误差，采用简易强制对中基座标墩可消除仪器对中误差，因此比传统的全站仪极坐标法、光学垂准仪法等测量精度高。如果激光垂准仪标称精度为1/200000，以投测高度10m计算，产生的投测误差为±0.5mm，考虑基准控制点本身的误差及悬挂拉张等误差，则基准点点位传递最终误差小于2mm。
[0012](2)操作简单便捷。直接用一条垂线为安装施工提供安装二维坐标基准和垂直基准，使得现场施工非常简便，通过悬挂多条钢丝线可以高效控制安装的三维形体质量。精度高且非常直观，作业步骤少，作业过程时间短，对施工干扰影响小。
[0013](3 )能更好地解决隐蔽部位的基准垂直传递测量。在电梯井、闸门井等很多隐蔽测量部位因其施工条件无法布设更多的控制网点来满足每个部位的测量，且因高差大、通视困难导致测量误差大时，通过内部控制测量基准在垂直高程面的精确传递能有效化解这一难题。
[0014](4)通过二维基准垂直传递装置能够将基准点从建筑物的下层向顶层传递，进而实现了基准点的转移。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0016]图1为本实用新型的二维基准垂直传递装置整体结构主视图。
[0017]图2为本实用新型的二维基准垂直传递装置整体结构俯视图。
[0018]图3为本实用新型的二维基准垂直传递装置整体结构左视图。
[0019]图4为本实用新型的二维基准垂直传递装置的垂线固定装置结构示意图。
[0020]图5为本实用新型的锥形螺纹套结构示意图。
[0021 ]图6为本实用新型的二维基准垂直传递装置安装结构示意图。
[0022]图7为本实用新型的测量方法中高精度测量基准控制网的施工步骤图。
[0023]图8为本实用新型的测量方法中基准控制网的传递过程示意图。
[0024]图中:油桶1、重锤2、油液3、垂线4、安装孔5、固定耳板6、竖直固定板7、锥形螺纹套
8、螺母9、下圆盘10、水平固定板11、垂线固定装置12、顶部钢丝锚固块13、顶部耳板14、顶部安装孔15、垂线安装孔16、膨胀螺栓17、斜支撑板18、简易强制归心标墩19、激光接受靶20、砼墙体21、顶部工作平台22、激光天顶仪23;
[0025]通孔1201、顶部圆盘1202、连接柱1203、外螺纹1204、锥形螺纹柱1205、伸缩缝
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【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0027]实施例1:
[0028]参见图1-6，一种二维基准垂直传递装置，它包括L型固定支架，所述L型固定支架包括竖直固定板7和水平固定板11，所述竖直固定板7的两侧面焊接有多个固定耳板6，每个固定耳板6上都加工有安装孔5，所述水平固定板11焊接在竖直固定板7的顶部，所述竖直固定板7的顶部焊接有顶部耳板14，顶部耳板14上加工顶部安装孔15;所述水平固定板11上靠近其末端的位置加工有垂线安装孔16，所述垂线安装孔16上安装有垂线固定装置，所述垂线固定装置12安装有垂线4，垂线4的底部安装有重锤2，重锤2设置在装有油液3的油桶I内部。
[0029]进一步的，所述L型固定支架采用厚5mm、长为1.2m、宽度为16cm的槽钢制作，将它车割焊接成垂直固定端长50cm、水平端长70cm的L型固定支架装置，水平端距边1cm的中心位置开一个直径为5cm的顶部安装孔15，该顶部安装孔15目的一是方便天顶仪进行垂直投测，预留观测孔，二是便于安装垂线固定装置。
[0030]进一步的，所述固定耳板6长度6cm、宽度为5cm、厚度为5mm，在固定耳板6中心开一个直径为14mm的圆孔，便于安装膨胀螺栓，将固定支架牢固安装在设计部位。
[0031]进一步的，所述垂线固定装置12包括顶部圆盘1202，顶部圆盘1202的下端面焊接有连接柱1203，连接柱1203的中间一段加工有外螺纹1204，连接柱1203的末端加工有一段锥形螺纹柱1205，在锥形螺纹柱1205的末端均布加工有三条伸缩缝1206，在顶部圆盘1202和连接柱1203的中心加工有通孔1201，垂线4穿过通孔1201，所述锥形螺纹柱1205与锥形螺纹套8相配合，所述连接柱1203穿过水平固定板11的垂线安装孔16;所述外螺纹1204与螺母9相配合将连接柱1203固定在水平固定板11上，在螺母9和水平固定板11之间设置有下圆盘10。
[0032]进一步的，所述锥形螺纹柱1205长度3.5cm，外部车丝，并在螺杆中心成120°夹角分别加工出三条直径为Imm的伸缩缝1206。
[0033]进一步的，所述垂线4的顶部连接在顶部钢丝锚固块13上，顶部钢丝锚固块13支撑在顶部圆盘1202上。
[0034]进一步的，所述固定耳板6和顶部耳板14通过膨胀螺栓17固定在需要测量的建筑物侧壁上。
[0035]进一步的，所述竖直固定板7和水平固定板11之间焊接有斜支撑板18。
[0036]实施例2:
[0037]参见图7-8采用二维基准垂直传递装置进行测量的方法，它包括以下步骤:
[0038]I)建立高精度测量基准控制网。根据金属结构、机电设备及相应的埋件布局，在底部安装测量基准平台施测高精度专用控制网，布设微型控制基准，利用布设的平面控制点，一次性将安装基准轮廓点、关键轴线基准控制点采用简易强制归心标墩19的形式布设底部基准平台。在主要构筑物设计轴线上埋设简易强制归心标墩过程中，采用高精度全站仪进行精密观测，基准控制网平差处理后相对点位中误差小于S2mm。
[0039]2)安装L型固定支架，搭建垂投测作业平台。大型金属结构埋件及设备的安装高差大、安装构件的数量多，埋设安装底部的测量基准在施工中经常被占压，有时必须向上垂直传递转移。此外，金属结构及埋件的安装测量为高空作业，并与土建施工在时间与空间上均存在交叉作业，随着施工的进展，为使安装基准点最大限度地接近施工作业部位，避免系统误差累计，根据工程实际情况，需要设置一定数量的基准传递测量作业平台，测量工作平台可根据需要利用建筑物侧墙、剪力墙、电梯井墙壁，人行梯道为基础，固定支架采用膨胀螺栓固定在混凝土，方便安装线垂悬挂装置，使基准点投测转换到不同高程面上。为提高测量的精度并避免误差累计，每次测量基准点的测设都必须从底部安装基准进行垂直投测，采用垂准仪将安装基准点投测到某一高程平台。
[0040]采用激光垂准仪将平面基准控制点由底部施工面垂直投测至不同高程的安装施工作业平台，在不同高程作业平台上安装L型固定支架，架设可精确调整位置的垂线固定装置12;
[0041]3)精确调整线垂悬挂装置。激光垂准仪垂直投测点与钢丝线悬挂中心重合后紧固垂线固定装置12装置，然后通过悬挂重锤2张拉垂线4，即可为安装施工提供一个二维坐标基准和垂直基准。如张拉两根垂线4，两个垂线4之间可提供一条高精度平面轴线安装基准，可根据现场施工需要在不同部位和不同阶段灵活张拉悬挂多根垂线4，满足保证施工质量和进度要求；
[0042]4)采用垂准仪进行平面二维基准点的垂直投测。垂准仪分光学和激光两种，目前使用高精度激光垂准仪较多，激光垂准仪特别适合照明条件较差的空间作业，尤其是夜间施工作业，先在底层简易强制归心标墩19强制归心标盘上架设垂准仪，调整圆水准气泡使其处于中心位置，调校仪器到准直状态后，打开激光电源，即发射和该点铅垂的可见激光光束，调校可见光光斑直径，达到最佳状态时，取其圆心作为向上的投测点。然后在顶部L型固定支架的圆形观测孔上安装激光接收靶，打开两维激光接收靶的读数开关，移动调整光靶上的游标尺，将激光束的中心光斑对准接收靶，即该基准点的空间位置值；
[0043]5)精确调整线垂悬挂装置，悬挂张拉钢丝。先将垂线4穿过锥形螺纹柱1205和顶部圆盘1202，通过锥形螺纹套8将垂线4紧紧固定垂线固定装置12中心，在顶部钢丝锚固块13可采用锚固和焊接的方式将垂线4固定，缓慢调整L型固定支架上的垂线固定装置12，将顶部圆盘1202上面的十字标志线与垂直投测后留在支架圆孔边缘方向标记移动完全重合，通过螺母9将垂线固定装置12与L型固定支架固定连接，再进行仔细检查，保证顶部圆盘1202中心与圆孔边缘方向线精确重合，否则重新拧松进行调整，将垂线4底端悬挂1kg的重锤，并浸入油桶，可保证张拉的钢丝非常稳定；
[0044]6)重复3)、4)和5)步骤，按相同的原理进行另一安装基准点的投测及传递。两安装基准点通过钢丝拉张完毕后，对每一高程处的一对基准点用钢带尺量距，其距离与两点设计距离之差应小于1mm，否则应重新投测调整该高程处的点。
[0045]所述I)中简易强制归心标墩的设计依据现场施工情况而定，通常为一外观为四方锥体的混凝土标墩，离基础底板高度约40cm，标墩顶面埋设直径22cm的不锈钢强制归心标盘。
[0046]4)中为了消除观测误差，高精度垂直投测需要转动仪器主机进行360°对径测量，即利用仪器进行四次对径测量，分别在0°、90°、180°、270°四个位置，依次测量四组坐标，分别为(乂1、￥1)、(乂2、￥2)、(乂3、￥3)、(乂4、￥4)，利用四边形求重心的公式计算出四组坐标的重心坐标(X、Y)，公式如下:
[0047]假定:F=(Y3-Y1)/(X3_X1);
[0048]G=(Y1 XX3-Y3XX1)/(X3-X1)；
[0049]H=(Y4-Y2)/(X4-X2)；
[0050]I=(Y2XX4-Y4XX2)/(X4-X2)；
[0051]则:X=(1-G)/(F-H), Y=FX(1-G)/(F-H)+G；
[0052]在两维激光接收靶上根据计算的重心坐标进行标定，即为投测的基准点位，再在L型固定支架的空心圆孔边缘刻画方向标记，当两维激光接收革G撤走，方向标记交会点即垂直投测的基准点位置。
[0053]如图7所示，在施工平面的底部设置简易强制归心标墩19，并在简易强制归心标墩19上安装激光天顶仪，然后在砼墙体21的顶部工作平台22上安装L型固定支架装置，在L型固定支架的底部安装激光接受靶20，在简易强制归心标墩19上安装激光天顶仪23，激光天顶仪23和激光接受靶20相配合实现高精度测量基准控制网的建立。
[0054]如图8所示，采用双垂线的方法进行测量，张拉两根垂线4，两个垂线4之间可提供一条高精度平面轴线安装基准，可根据现场施工需要在不同部位和不同阶段灵活张拉悬挂多根垂线4，满足保证施工质量和进度要求。
【主权项】
1.一种二维基准垂直传递装置，其特征在于:它包括L型固定支架，所述L型固定支架包括竖直固定板(7)和水平固定板(11)，所述竖直固定板(7)的两侧面焊接有多个固定耳板(6)，每个固定耳板(6)上都加工有安装孔(5)，所述水平固定板(11)焊接在竖直固定板(7)的顶部，所述竖直固定板(7)的顶部焊接有顶部耳板(14)，顶部耳板(14)上加工顶部安装孔(15)；所述水平固定板(11)上靠近其末端的位置加工有垂线安装孔(16)，所述垂线安装孔(16)上安装有垂线固定装置，所述垂线固定装置(12)安装有垂线(4)，垂线(4)的底部安装有重锤(2)，重锤(2)设置在装有油液(3)的油桶(I)内部。2.根据权利要求1所述一种二维基准垂直传递装置，其特征在于:所述垂线固定装置(12)包括顶部圆盘(1202)，顶部圆盘(1202)的下端面焊接有连接柱(1203)，连接柱(1203)的中间一段加工有外螺纹(1204)，连接柱(1203)的末端加工有一段锥形螺纹柱(1205)，在锥形螺纹柱(1205)的末端均布加工有三条伸缩缝(1206)，在顶部圆盘(1202)和连接柱(1203)的中心加工有通孔(1201)，垂线(4)穿过通孔(1201)，所述锥形螺纹柱(1205)与锥形螺纹套(8)相配合，所述连接柱(1203)穿过水平固定板(11)的垂线安装孔(16);所述外螺纹(1204)与螺母(9)相配合将连接柱(1203)固定在水平固定板(11)上，在螺母(9)和水平固定板(I I)之间设置有下圆盘(10)。3.根据权利要求2所述一种二维基准垂直传递装置，其特征在于:所述垂线(4)的顶部连接在顶部钢丝锚固块(13)上，顶部钢丝锚固块(13)支撑在顶部圆盘(1202)上。4.根据权利要求1所述一种二维基准垂直传递装置，其特征在于:所述固定耳板(6)和顶部耳板(14)通过膨胀螺栓(17)固定在需要测量的建筑物侧壁上。5.根据权利要求1所述一种二维基准垂直传递装置，其特征在于:所述竖直固定板(7)和水平固定板(11)之间焊接有斜支撑板(18)。
【文档编号】G01C15/10GK205482963SQ201620209858
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】邱章云, 田学芝, 罗琛, 唐亿阶, 冯昌幸, 陈桂华, 范学振
【申请人】中国葛洲坝集团勘测设计有限公司