大型水箱结构拼装测量技术应用

蔡启娜 张宝刚

摘要：本论文主要闡述某大型水箱（截面形状为梯形的筒形）拼装测量方法，以建立大型工程控制网、拼装特征点测量、垂直度测量等方面内容作为切入点，对大型水箱拼装测量进行概述。

关键词：大型水箱;筒形;拼装;组装;测量

某大型水箱，是一个多部件组合体，截面形状为梯形的筒形结构模块，外径25.934米，内径10.642米，高度10.292米。外型尺寸大，且为环形结构，由112个子模块组装而成，外圈环向板分四层、内圈环向板分两层拼装，其垂直度控制是重点也是难点。由于测量精度要求较高，且内环与外环施工顺序导致现场通视条件较差等原因，均加大了测量的难度（如下图）;

由于水箱模块外型尺寸大，结构复杂，在整体组装过程中模块重量的增加可能会产生沉降变形，需进行沉降观测，根据施工测量的便利性，结合场地的现场实际情况，在组装平台周围布设相应的高程控制点，采用Leica生产的精密水准仪：NA2+GPM3+铟钢水准尺，以厂房周边测量高程点作为起算数据，采取往返闭合路线引测出基准点高程，并形成报告作为基准数据。

一、准备工作

组装过程中使用的全站仪TS11一套、徕卡水准仪一套、天顶天底仪1/30000一套、精密铟钢尺、钢盘尺50m，设备均经过相关的检校，各项指标符合要求，并在标定的有效期内;需要配备测工程师一人，测量工三人。组装场地具备以下条件：

（一）组装场地已移交，现场整齐无过多杂物堆放，无安全事故隐患;

（二）测量人员及测量仪器设备已经到位;

（三）测量基准点已经移交完毕，其他相关部门均具备开工条件;

（四）测量期间，核实天气信息，测量过程中，温度一般不得高于40℃，不得低于-10℃。

二、拼装场地基准点的建立

根据现场的实际情况在水箱拼装场地布设测量平面控制点，由于模块组装的独立性，组装时在组装平台上建立独立测量坐标系，在模块内圈布设3个平面坐标控制点（0，1，2，），2个高程控制点;在模块外围布设4个平面控制点（3，4，5，6），3个高程控制点。全面控制水箱模块在整体组装平台的定位测量。

在组装平台周边布设控制点形成多边形网，确定起点和起始方向，用三联架法进行各点边角全测，数据采集时强制约束方向采用三测回，其余角度观测二测回，归零差小于6″，2C互差小于9″，测回差小于6″，测距采用往返测量，测距测回差小于±√2×0.6mm，往返小于±2×0.6mm，边长测距往返各二个测回，并进行温度、气压、加常数改正，采用武汉测绘科技大学地面测量工程控制测量数据处理软件，平差后最终点位误差相对于起算点应不大于±2 mm。

三、水箱组件拼装测量

（一）在整体组装开始之前，对模块组装平台的钢梁标高进行测量。测量原则：对平台上每跨钢梁沿自身长度方向测量钢平台上表面，如平面度不满足设计要求时进行调整，确保平台的平面度;

（二）采用极坐标放样方式，将全站仪架设在控制网点上，根据水箱模块示意图将底部环向板内、外圈边缘轮廓线、子模块边界线、中线角度控制线放出;在拼装平台上做好永久标识;

（三）待底部环向板焊接完成后，在底部板上间隔5.625°放出角度控制线，以样冲作为标记，施工队根据此角度控制线来进行斜向板、外圈板、内圈板的调整组对;

（四）根据模块示意图将外圈环向板内、外圈边缘轮廓线、子模块边界线、中线角度控制线放出;在拼装平台上做好永久标识;

（五）同时在平台上放出轮廓线外50mm定位检查线，便于检查模块组装过程中是否移动;

（六）在模块组对过程中，各组件子模块根据轴线及模块边线对齐安放，根据轮廓线、角度线进行定位及调整在要求允许范围内;

（七）在模块组装焊接前后，跟踪测量平面位置和垂直度变化情况，形成数据比对;

（八）由于整个模块外形尺寸大，需要对每组模块进行垂直度的测量，在组件就位过程中，全程跟踪，安放后即要求对其准直度进行测量;

（九）根据偏差值进行多次调整直至达到组装要求，垂直度精度要求根据图纸设计要求。

四、垂直度测量

（一）组装过程中，垂直度测量方法有多种，受现场条件影响，将选择适应方法进行测量;

（二）方法一垂直度测量采用全站仪，在子模块正面位置设站，对模块的正面和侧面同时进行垂直度观测，垂直度精度根据图纸要求而定，垂直度测量采用全站仪无棱镜模式，正向面对模块架设仪器，保持水平角不变，自上而下测量点位（A，B）三维坐标（X，Y，Z）。倾斜度α计算公式为：

则模块整体垂直度偏差计算公式为：

△=H×COSα，H为模块整体高度尺寸。

（三）方法二：采用线坠方法，在模块的被测面上，靠近两端头附近选取测量点，以下端测量点为参考点，利用线坠从上垂下，分别量取测量点到垂线的水平距离，比较上下端距离的差即为模块被测面垂直度。

五、模块拼装沉降观测

（一）在整体组装平台相对对称点建立沉降观测点（具体点位分布参考现场实际情况）， 2点间距离超过15m在中间相对对称加密沉降观测点;

（二）在沉降观测的基准点和观测点安置完毕待其稳定后，实施沉降观测，建立初始数据;

（三）每次沉降观测必须固定测量人员，固定测量仪器和固定路线，以保证观测精密;

（四）模块拼装场地监测的频率要随着平台作业变化情况、天气变化情况而定;

（五）在拼装完成后，如长时间不安装，根据现场实际情况，定期对拼装平台进行沉降观测。

六、质量保证措施

（一）测量记录必须使用统一、正规、宜保存的专业记录手簿;

（二）外业原始记录数据不允许涂改与抄写，如需改动应将要改动的部分划掉，并在上面重新填写;

（三）现场作业观测、记录、检查不得同时为一个人，观测必须要有检核条件尽量使用第三方检查;

（四）外业测量过程应严格按照规范、仪器操作及相关技术要求进行施测;

七、施工安全措施

（一）正确佩戴安全防护用品，安全帽、劳保鞋、劳保服。

（二）进入施工现场必须佩带好劳动防护用品，高处作业必须正确系挂安全带;

（三）施工现场划分工作区，禁止无关人员进入。

八、成果提交

过程之中需要形成过程数据，对过程数据严格把控，必要时需申请外部单位审核数据，合格后方可进行下一步工序，当焊接完成后要对整体形状外表部分满足设计要求进行符合性检查，出具成果报告报外部审核;待工程完工后对成果数据进行会交。