自动整平基座在地下工程测量中的应用

张娜

摘 要：自动整平基座是一项全新的技术，对于如何将自动整平基座技术应用于底下工程测量中，是摆在发展地质勘查面前的首要问题。文章通过对地下工程测量的发展、自动整平基座技术及其特点的介绍，对自动整平基座技术应用于地下工程测量的重要性进行了分析与探讨，并且一定程度的讨论了自动整平基座技术的应用前景。

关键词：地下工程测量；自动整平基座；应用

1 地下工程测量技术的基本要求

地下工程的测量技术主要有以下几个方面：测量地下和地面的联系、测量地下通道中的竣工、测量地下通道中的施工、地下通道中控制的测量、测量地面的控制。在这些测量工作中，对测量有以下几个要求：

（1）地下工程测量的技术原则必须符合测量工作技术的基本原则。从控制到碎部、由整体到局部、从高级到低级、每一步都要有相对应的检核。在具体的工作当中，为了避免成果的认为误差，对每项测量的成果应该应逐项检核。同时，所测量的技术指标应该略高于国家的标准要求。

（2）在地下工程施工进行前，为了保证地下工程的施工测量质量，首先应该对工程中所存在的测量误差进行预期计算。并且应当适当分配预计中允许的竣工测基误差。对地下测量和地面测量相比较，地下测量的条件明显更加苛刻，所以，一般对地面测量的精确度要求更加高，而对地下测量的精确度要适当放宽松一些。

（3）随着电子测距仪、全球定位系统、陀螺全站仪等高科技测绘设备的相继应用，地下工程的测量技术也有了非常大的改进。比如说：GPS测量技术也在地面控制测量中的应用逐步增加、陀螺定向在平面测量中的广泛使用，几乎所有的井下导线都采用光电测距导线。这些方面又促使地下工程测量对测憾技术提出了更加高标准的技术要求。而且由于地下测量环境具有复杂性，为了保证地下工程的有效进行，这就要求我们采用国际先进的测绘设备和技术来进行地下工程的测量。

（4）在通道测量技术工程中，经常会因为前期的测量误差较大，最终导致多个相向施工的工作平面存在较大贯通误差，造成一系列的连带影响。所谓贯通误差其实就是指以下几种误差：纵向贯通误差（简称：纵向误差）、横向贯通误差（简称：横向误差）、高程贯通误差（简称：高程误差）。针对横向误差以及高程误差来说，他们都会影响隧道的贯通质量。然而对于待贯通巷道而言，纵向误差却不会影响巷道的贯通效果。大部分情况下，只要保证高程的方向测量误差不超过一定范围，所测量出的结果一般都能够满足测量工程的要求。但是，对于横向误差而言，所需要的确截然不同。当横向误差超过所规定的范围的时候，通道中线将极易导致几何形状的改变，极有可能造成不可挽回的损失，例如使已衬砌部分拆除重建。因此，在贯通测量中特别需要看重平面测量这一方面的精确度问题，在必要的情况下载测量时加入自动整平基座，以保证地下工程测量的整体精确度。

2 自动整平基座整平原理

接下来对自动整平基座的的基本原理进行说明：电子自动整平基座主要包括电子线路、传感器、以及执行机构等基本组成部分，通过控制倾斜传感器来实现调节测量仪器基座的倾斜角度，采用伺服电机实现对于激光器的控制，来及时修正准直系统的方向。电子自动安平的作用能够在10.8度到16.2度的范围内有效发挥，并且能够确保安平的稳定性与补偿的精确度。单片机是整个自动整平系统的最基本的控制器，和它相连接的外部设备包括了开关按键、指示灯、两个传感器和两个步进电机，以此来保证整个系统自动整平功能的实现。在工作中的工程，需要将命令通过开关按键输入到单片机内部，通过对命令的分析与识别，单片机会开始执行工作，并且使相对应的指示灯点亮。整个整平过程具体为：当工作中的仪器发生倾斜的时候，倾角仪器会向单片机发出信号，单片机经过对信号的分析与识别来判断仪器的倾斜状态，再根据仪器的未整平状态信号，驱动相应仪器对整个基座进行调整，并不断的接收和分析调整过程中传感器发送回来的状态信号，直到单片机认为工作仪器的基座已经平整为止。

3 自动整平基座与测量仪器的协同工作

在施工过程中，由于电子自动整平基座系统的整平幅度较大，但是精确度存在限制，而测量系统本身的电子补偿精确度很高，范围有限。所以，在仪器受周围环境影响较大的环境中或者在动态工作过程中，实时监测仪器仍然需要借助自动整平基座协同完成较精密的整平工作。对测量仪器与自动整平基座之间的配合与协同，从设计方面应该考虑以下一些问题：

（1）为了保证自动整平基座能够适应绝大多数的测量设备；通常情况下，普通的测量仪器的质量都在几千克到10千克内，所以，要将自动整平基座的最大承受压力设计在10千克以上。

（2）一般情况下，自动全站设备的自动补偿范围存在一定限度，针对倾斜度非常大的情形，自动全站仪基本上就不能满足工程的施工要求，因此，这就要求自动整平基座的整平范围要足够的大。要想适应大范围的自动整平的要求，自动整平基座的整平幅度至少要达到16.2°。

（3）通常情况下，自动全站仪具有相对较高的补偿精确度，而对自动整平基座的精确度的要求则没有那么苛刻。因此，自动全站仪的电子补偿器的补偿幅度为3′～4′，在此幅度范围内只需保证0.3″～1.5″的补偿精确度即可。自动整平基座的整平精确度必须保持在自动全站仪所能控制的幅度范围内，从而在两者相互協同工作的情形下，即可以达到0.3″～1.5″的补偿精确度。这就意味着自动全站仪完全可弥补自动安平基座的整平精确度的不足的缺陷，自动全站仪和安平基座相互协同工作可以确保高精确度自动整平的需要，所以自动安平基座只要求±0.5′的精确度，甚至只要求更低的精确度。

（4）在通常的施工环境中，存在很多的外界影响因素，比如晃动、灰尘、强的电磁场、湿度大等施工环境下，为了确保设备能够长期连续地工作，自动整平基座系统的主要构件就必须被密闭封装，且需具备良好的隔尘、隔水和系统稳定性。

4 结束语

文章在参阅大量文献的基础上，结合自身对自动整平基座以及地下测量工程的学习和认识，对目前地下测量的需求分析的现状作了分析，提出了问题，并根据存在的问题提出了将自动整平基座应用于地下测量中。提高地下测量的水平，进而达到国家要求水准，从而确保我国地下测量工程项目的顺利进行。在实际应用的过程中可以看出，以自动整平基座为基础的地下测量自动导向系统，配合自动测量技术与导向软件技术，依托智能全站仪的平台，在计算机的控制下解决了曲线隧道自动测量的难题。自动整平基座的使用使得全站仪能在动态测量过程中可能出现大倾斜条件下的自动整平得到保障，不仅提高了整个系统的稳定性和动态可靠性，而且为隧道工程贯通和顺利顶进提供了令人较为满意的结果。目前，随着施工自动化和现代信息化技术的发展，自动整平基座在动态监测领域和工程自动测量的应用可以日益发展。

参考文献

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