测量技术在大型储罐制安中的应用

测量技术在大型储罐制安中的应用使用仪器说明及使用范围根据本工程特点和精度要求，选用主要测量器具及精度见表7.12.1－1：表－1主要测量器具一览表仪器名称型号数量精度用途全站仪拓普康GTS-660112’’±(2mm+2ppmm）距离和角度测量精密水准仪Ni005A2±0.5mm/1kkm沉降观测水准仪S22±2mm/1km水准测量钢卷尺5M5经检验合格垂直水平距离测量量全站仪主要用于平面控制网的布设，对储罐中心点的精确定位，罐壁板开孔方向的定位，罐壁板垂直度及椭圆度的测量等。精密水准仪主要用于高程控制网的布设，储罐冲水试验时的基础沉降观测，标尺选用铟钢尺。S2水准仪主要用于罐基础环梁标高的测量及罐壁板上口水平度的测量。前期准备工作1、平面控制网的布设按业主提供的坐标控制点，利用全站仪在整个罐区设置平面控制网。按照《工程测量规范》要求，控制网的测设精度必须符合表7.12.2－1规定：表－1控制网精度要求等级测角中误差（”）相对中误差二级±121/150002、高程控制网的测设1）根据业主提供的水准控制点布设场区高程控制网。2）高程控制网的等级及技术要求：高程控制网的等级布设为三等水准网，水准测量技术要求见表7.12.2－2：表－2水准测量技术要求等级高差中误差路线长度（km）水准仪型号水准标尺测量次数闭合差（mm）三级6mm/km＜50Ni005A双面往返各一次±12注：L为往返测段附合水准路线长度。在基础中心定位及壁板开孔放线中的应用1、罐基础中心点的精确定位在罐基础施工时，土建施工已经对罐基础中心点进行了定位，但经过级配砂石填充以及沥青砂铺设等工序后，对罐基础中心点的位置造成了很大的影响。其偏差值往往要大于±20mm的允许偏差，对以后储罐的整体定位有很大影响，特别是进出油管的方位如果偏差过大，对以后工艺管道的施工也会造成影响。所以需要重新进行定位。1）首先，用后方交会的方法对罐基础中心点进行复测，以确定偏差程度。全站仪后方交会程序会利用两个已知坐标的点计算中心点（即测站点）的坐标，并会显示测站至每一已知点测量的角度和距离并显示平距和高差的残差。如果软件不能计算新点的坐标，会显示（CalcError）信息，如接受显示的残差，下一屏幕便显示新点的坐标。把新点坐标与图纸上设计坐标相比较，如果偏差超过规范要求范围，则需重新对罐基础中心点进行放样定位。2）中心点的放样定位定位方法：利用全站仪的放样坐标点功能重新对罐基础中心点进行放样。如图—1所示，首先选定合适的测站点。选定能同时和放样点、已知坐标点（可利用平面控制网中的控制点）通视的控制点作为测站点。将仪器架设完毕后，将仪器照准后视点，输入测站点及已知后视点坐标数据，软件即能计算出后视方位角。图7.12.3－1全站仪放样示意图其中，HD：水平距离；HR：水平角（右角）设置完方位角，继续输入放样点坐标值，就会看到显示待放样点的放样角度和放样距离的界面。图7.12.3－2放样角度及距离如图7.12.3－2所示，仪器应从后视点旋转52o10’16’’才能转到放样点的方向上，平距20.234m是仪器到放样点的距离。确定好罐基础中心点后，即可进行壁板开孔方向放线。2、壁板开孔方位放线此项工作需在罐中心点精确定位后，底板铺设前进行。大型储罐由于直径过大，传统意义上的依据图纸开孔角度计算弧长，利用卷尺进行定位不仅费时费力，而且精度偏低。利用全站仪则减少了上述不利因素的影响。1）首先应结合罐区工艺管网安装图和储罐安装总图，对每台罐壁板开孔方位角度进行计算。计算时应注意，在工艺管网安装图中储罐进出油管口一般都是相对开孔，并连接到主工艺管网中的。因此每台罐在计算定位角度中，都是以工艺管网安装图中该罐进出油管口的方向作为参照物，进行定位角度计算的。一般以储罐安装总图上转动扶梯的方向为0o方向，沿顺时针方向将人孔、搅拌器口、浮顶排水管口、浮顶消防管口、进出油管口等附件开孔角度一一计算并记录。然后计算出在工艺管网安装图中0o方向与建筑北方向之间的夹角β。2）利用全站仪进行角度放线测量如图7.12.3—3所示，利用“设置水平方向方向角”功能，显示测站点C（即罐基础中心点）坐标输入与后视点坐标输入，输入坐标后仪器可计算出方位角。例：图7.12.3－3所示中，测站点C坐标为（A＝1234.567，B＝2345.678）后视点A坐标为（A＝54.321，B＝12.345）则计算所得方向角HR＝320o10’20’’。将此方位角转至0o00’00’’（即360o00’00’’），此时的角度即为建筑北方向，再转过β的角度，即可得到开孔方向定位所需的0o方向。图7.12.3－3设置水平方向方向角以此0o方向为起始点，将所需角度一一在环梁上标出，即可得到各个附件开孔的正确方位。在壁板组装中的应用测量技术在壁板组装中的主要作用是对壁板的水平度、垂直度及椭圆度进行监测及控制，提高壁板安装的整体垂直度和椭圆度。其中最关键点是对第一圈（底圈）壁板的安装精度的控制。本文在此节着重讲述第一圈壁板组装时应控制的地方。1、环梁高差的控制GB50128－2005《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》规定，有环梁时，每10m弧长内任意两点的高差不应大于6mm，且整个圆周长度内任意两点的高差不应大于12mm。本工程在进行罐基础验收时，就严格控制环梁的高差。利用S2水准仪对环梁进行水平测量，作好记录，并在基础上作上标记。对于高点利用扁铲铲平，低点则用3mm～12mm不等的扁钢垫平。力使相邻两点的高差≤5mm，任意两点的高差≤10mm。2、底圈壁板上口水平度的控制GB50128－2005《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》规定，相邻两壁板上口水平的允许误差，不应大于2mm，在整个圆周上任意两点水平的允许偏差，不应大于6mm。当储罐第一圈壁板组装完成后，利用水准仪对壁板上口水平度进行水准测量。根据现场情况，水准仪选用S2水准仪，测尺选用钢卷尺。开始测量时，以壁板0o方向为起始点，一般每块壁板测量三个测点，分别在壁板的两端和中间。测量方法采用倒挂卷尺法，将钢卷尺倒挂在要观测的壁板处，测量完一圈标高后回到起始点，对起始点进行复测，并做好测量记录。整个测量过程可视为一个闭合水准路线，以100000m3储罐为例二等水准测量闭合路线闭合差其中L为符合路线或闭合路线的长度，以公里为单位。当起始点的标高与复测结果不超过2mm时，则属于有效范围；超过这个限度应检查原因，返工重测。由于水准仪是架设在钢板上进行观测的，周边工人作业或人员走动均对观测结果有影响。因此在观测时应注意以下几点：1）水准仪在进行观测前必须进行检验和校正。2）水准仪必须架设在已铺设完毕，还没有进行焊接的底板上，即还没有和周边练成一体的底板上。以减小周边工人作业或人员走动造成的影响。3）选择钢板变形相对下凹的地方作为观测点，以减小周边工人作业或人员走动造成的影响。4）必要时利用重物（厚钢板等）作为配重压在架设仪器处，以减小钢板变形引起的误差。在观测结束后，及时将观测结果通知施工队。并督促施工队通过调节背杠、斜撑等方法调整水平度。调整时应注意同时利用线垂进行垂直度的调整。调整好后，使用水准仪对调整后的高差进行复测。直到观测结果符合规范要求为止。图－1上口水平度高差测量图7.12.4－2底圈壁板半径测量3、底圈壁板椭圆度的控制在底板施工完成后，将中心点从罐基础上引至底板上，并做好标记。当底圈壁板组装完成后，将全站仪架设在储罐中心点上，并整平对中。1）规范要求：GB50128－2005《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》规定，储罐内表面半径允许范围如表7.12－4：表7.12.4－1内表面任意点半径的允许偏差储罐直径D（m）半径允许偏差（mmm）D≤12.5±1312.5＜D≤445±1945＜D≤76±25D＞76±322）测点的选择根据现场情况确定测点数量。本工程50000m3储罐选择10个测点，100000m3储罐选择16个测点。测点应对称分布，以便计算出在直径方向上的偏差。图－350000m3储罐半径偏差值3）测量方法以50000m3储罐为例，首先确认在角度测量模式下，照准储罐0o方向将水平角置零，然后在测量时每隔36o测量一次平距。并将测量结果按图7.12－6所示记录。由一人持棱镜从0o方向开始，沿顺时针方向按测量人给定的位置，将棱镜放至壁板中间进行测量。观测时应注意以下几点：(1）观测时应避开施工高峰期，尽量在无人施工的情况下进行，以减少周边环境对测量结果的影响。(2）必要时利用重物（厚钢板等）作为配重压在架设仪器处，以减小钢板变形引起的误差。3）测量时，应注意棱镜的改正常数。拓普康仪器的棱镜改正常数为0，其他仪器则需预先设置相应的棱镜常数。在进行观测时，由于棱镜是背靠罐壁板，反射点距壁板仍有20mm的距离，所以所有观测数据均应加上20mm才是最后的观测结果。在充水试验过程沉降观测中的应用1、精度要求与使用仪器沉降观测采用几何水准测量方法执行。其测量精度要求在《工程测量规范》中有明确规定，采用不低于三级沉降观测，观测方法应采用不低于三等水准测量，往返闭合限差为±0.6（n为测站数）。测量中使用Ni005A精密水准仪，其性能指标：望远镜放大倍率40倍，估读数至0.001m，标尺使用铟钢尺。2、沉降观测点位布置在罐基础环墙上设沉降观测点24点。观测前在罐四周不受基础沉降影响的地方布设3-4个点作为三等水准网，作为观测的基准，基准点应选择在距离建筑物50～100m范围内，以基岩或坚实的土层位基础，顶部加工成圆球形状，以便于立尺。基准点的布设应保证在观测每一个沉降观测点时，至少能同时观测到一个基准点。储罐的沉降观测测量时应注意从基准点上按闭合水准路线形式进行观测。基准点的稳定性：基准点的稳定性是沉降观测工作中最重要的因素。在沉件观测前应对基准点进行联测，在沉件观测过程中，每一月应进行联测一次，基准点相互验证，选择最稳定的点作为沉降观测起始点。基准点两期检测高程之差应小于±0.2，n为两点之间联测时的测站数。3、观测方法及注意事项1）测前检查：在作业前必须对水准仪合水准尺进行全面检查，特别是i角的检验，标尺每米的真长检验，其中i角的检验在每次沉降观测前进行。2）作业技术要求基点联测：视距＜35m，前后视距差＜0.5mm，累计视距差＜1.5mm，视线高大于0.5m，两次读数差＜±0.3mm，环线闭合差＜±0.3mm，n为测站数。沉降点观测：视距＜25m，前后视距差＜0.5mm，视线高大于0.5m，两次读数差＜±0.3mm，环线闭合差＜±0.3mm，n为测站数。3）测量时间及顺序储罐充水时，第一次直接充水到罐高的1/2，进行沉降观测，并将数值与充水前的观测数值进行对照，计算不均匀沉降量；当未超过允许不均匀沉降量时，可继续充水到罐高的3/4，进行观测计算沉降量；当未超过允许的不均匀沉降量时，继续充水到最高操作液位，并分别在充水后和保持48小时后进行观测，当沉降量无明显变化，可放水；当沉降量有明显变化，则应保持最高液位，进行每天的定期观测，直至沉降稳定为止。在充水过程中，如基础发生不允许的均匀沉降量（本工程规定均匀沉降量允许值2