全站仪在道桥钻孔孔位放样中的应用

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摘要：本文主要论述用传统施工放样测定桥墩位置和用全站仪结合计算机辅助设计（AutoCAD）测定桥墩钻孔位精确放样方法的比较。通过比较得出其偏差，从而确认全站仪在桥梁工程中应用的可靠性、稳定性和工作效率。

关键词：全站仪；施工放样；桥墩孔位

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

引 言

在桥梁钻孔孔位钻探的结果经常与桥梁钻孔孔位设计之间存在相当大的偏差，产生这一现象的原因是多种多样的。但桥梁墩位钻孔孔位放样过程中存在的问题是引起这些偏差存在的主要原因之一。施工放样作为道路和桥梁勘察的第一道实施步骤，它对保证道路和桥梁衔接及建造，起着至关重要的作用，对桥梁的稳定性可谓举足轻重。在我们实际工作中现利用先进的科学仪器设备，以达到桥梁施工放样的精度，保证整个工程质量的认证体系。

1.传统的桥梁钻孔孔位的施工放样方法

传统的桥梁钻孔孔位的施工放样都依方格网和平板仪联合法或皮尺法进行，在放样过程中，同时再参考图纸上的现有地貌、地物进行相对位置的放样。

1.1 方格网放样法

在图纸上以一定比例尺画好坐标方格网，然后再参照实地处于方格网附近的地物进行放样。方格网法放样本身就不是一种很严谨、精确的方法，而是一种粗略的图解法，它的运用一方面受到地形条件的限制；另一方面与放样实施人经验的判断力有很大的关系。因此结果存在着一定差异。当地形较为复杂或桥梁跨度较大时，这种方法只能作为参考，更多地要依靠现有地物进行放样。对于地域范围大，又缺少地物时，这种方法就难以进行正常工作，先要建立主轴线，然后再距离交会等方法放样，其结果也是存在偏差。

1.2 平板仪联合法

平板仪联合法比单纯用方格网法进行放样，在理论上更为精确。平板仪联合法的用法在于，用平板仪定出目标点的方向，用测量工具在这个方向上定出距离，从而确定这个目标点的位置。这种方式对于平面孔位的布设放样有一定的优势。但平板仪联合法放样也会受到很多条件的限制：因为平板仪放样时，要把设计图纸展在平板上，所以对其影响首先是天气条件，刮大风可能影响平板仪的稳定，下雨则会淋坏图纸从而不能正常开展工作；其次是受地形限制较大，由于平板仪自身的结构，在地形塑造过程中或者原始地形复杂的地块则不能正常展开工作；又如在放样过程中，由于操作者必须与平板仪上的图纸接触，会引起定向的移位，图纸针孔的误差等，从而带来方向上的偏差。当图面上的放样点与平板仪的控制点距离较远时，需要多次换站点、重新对中及定向，还存在一整尺不能量取时的误差，其方法主要通过距离交会和定向交会来放样实施，所以其放样点位精度和工作效率低。

1.3 两种方法评价

不论是方格网法还是平板仪联合法，它们在地形塑造的放样过程中从理论上就存在误差，如测量的操作不当和经验的缺乏，或多或少存点位精度低和偏移，同时这两种方法只解决了平面定位，不具有平面数据自动处理检校的系统功能，更不具备立体数据输出输入的功能以及存储、转换、复写与计算机通讯的载体功能。

图1

如图1所示，从图纸上量取得到距离都是这些点在水平面上投影的距离，通过比例尺换算OA，OB，OC得到的是图解距离，其长度实质是这条线在水准面上的投影OA’,OB’，OC’等距离，并不是空间中OA，OB，OC的距离，即OA≠OA’，OB≠OB’，OC≠OC’，但在放样过程中则认为成：OA=OA’，OB=OB’，OC=OC’，所以从这个层次上讲，这两种方式放样的结果与实际都是有偏差的。

此外，这两种方法在进行地形塑造时，都需要再配合水准仪等仪器，才能进行高程控制。这样更增加了偏差的可能性。

总之，方格网法和平板仪联合法放样都不能精确地进行桥梁钻孔孔位的放样。那么，如何才能做到道路和桥梁钻孔孔位的精确放样呢？

科学技术的发展，为我们提供了精确测量的手段。特别是GPS和全站仪技术及计算机辅助制图（AutoCAD）的发展，使桥梁钻孔孔位精确放样成为可能。GPS作为全球定位系统，其价格较为昂贵。对桥梁钻孔孔位定位大多是一座桥梁与一座桥梁之间的小区域定位，使用GPS定位有时也不是很灵活，有些桥梁在高山深溪中，也很难接收到4颗卫星进行定位。而全站仪不仅相对价格便宜，而且能够解决了测定灵活的问题。下面就全站仪（拓普康GTS-332N）进行桥梁钻孔孔位精确放样作一介绍。

2.全站仪(拓普康GTS-332N)在桥梁钻孔孔位精确放样中的应用

2.1 全站仪简介

全站仪是一种兼有电子测距、电子测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统的仪器。如今已被广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等方面。

全站仪是全站型电子速测仪的简称，又被称为“电子全站仪”，是指由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器“三位一体”组成的，可实现自动测角、自动测距、自动计算和和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统，如今，已被广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等方面。

拓普康(GTS-332N)相关参数：测角精度：±2”，绝对法测角，无须过零检验；测距精度：±(2mm+2×10-6·D)；测程：3km/一块棱镜；高速测量：精测1.2s，粗测0.7s，跟踪0.45s；可存贮8000个观测点或16000个坐标点；装有双轴补偿器，可提供电子气泡用于整平，并可自动改正由于整平误差对水平角和竖直角观测的影响。

2.2 全站仪的优势

① 数据处理的快速与准确性。全站仪自身带有数据处理系统，可以快速而准确地对空间数据进行处理，计算出放样点的方位角与该点到测站点的距离。我们可以在AutoCAD中方便地查出OA、OB、OC等各点的X、Y坐标，同时也可以查出相应点的设计高程(Z坐标值)，只要把这些数据从电脑中通过数据线传输到全站仪中(一次最多可输入16000个点的坐标值)，全站仪便能快速而准确地计算出O、A、B、C等的实际距离(而不是OA、OB、OC等的值)及相应的A、B、C等点的方位角。由于测距和测角的精度很高，所以完全可以做到精确定点。

② 定方位角的快捷性。在菜单内选择放样功能（Lofting），全站仪能根据输入点号的坐标值计算出放样点的方位角，并能显示目前镜头方向与计算方位角的差值，只要将这个差值调为0，就定下了要放样点的方向，然后就可进行测距定位。

③ 测距的自动与快速性。全站仪能够自动读出距离数值，只要将棱镜对准全站仪的镜头，全站仪便可很快读出实测的距离，同时比较它自动计算出的理论上的数据，并在屏幕上显示出两者的差值，从而可以判断棱镜应向前后方向再移动多少距离。到显示的距离差值为0时，表明那时棱镜所在的位置就是要放样点的实际位置。

④ 定完一个点后，可按“继续”键调出下一个要放样的点号，重复②～③步骤，便可依次放出其它各点。

⑤ 由于全站仪体积小重量轻（只有4.9kg）且灵活方便，较少受到地形限制（除非全站仪无法看到棱镜），且不易受处界因素的影响（只要三角架扎稳，一般不会引起仪器的偏移），只要合理保护全站仪，即使在复杂的自然条件下也可以照常工作。