工程测量放线装置的研制

2013-10-29王兆伟赵海新朱四化

石油工程建设 2013年5期

王兆伟，赵海新，朱四化，田甜

（中石化胜利油建工程有限公司，山东东营 257073）

1 研制背景

测量放线是管道铺设、土建等工程施工中一道非常重要的工序，测量放线的精准度直接影响管道施工路由的准确性。以往工程测量放线的做法是采用测量设备进行桩点定位，然后人工在桩点间拉线绳，撒石灰定线。由于线绳具有弹性，受到外力影响会出现偏差，测量放线距离愈大，误差愈明显，影响了施工质量；且此种方法使用劳动力过多，现场测量放线人员劳动强度大，施工效率低，进而增加了施工成本。为此，有必要研制一种能够减少现有技术缺点且设计合理的工程测量放线装置，旨在解决传统测量放线技术在工程施工中存在的问题。

2 工作原理

由于人眼的 “视觉残留”，可见光点快速直线移动在人眼中可呈现出一条直线，工程测量放线装置就是根据此原理进行工作的。将多个激光器安装在转盘之上，转动转盘使其作圆周运动，激光器打出的光点在地面上形成一条直线，利用此段光线代替传统测量放线中的人工拉绳，可大大提高测量放线的效率和精准度，不仅能够节约劳动力，还可实现降低成本、提高工程质量的目标。

3 装置结构

工程测量放线装置主要由脚架、托架、转盘、发光装置、驱动装置、水平调节装置等部件组成，如图1所示。

3.1 脚架

图1 工程测量放线装置结构示意

装置脚架采用水准仪或经纬仪用脚架。在测量放线施工中，可根据工作环境采用不同材质的脚架，当该装置用于站场土建测量放线施工时，由于测量精度要求高且周围存在较多不确定因素，宜选用较稳重的木制或者铝合金脚架；若该装置用于长距离管道工程的测量放线，则宜采用较轻便的碳素或者铝合金制脚架，以方便携带。

3.2 托架、转盘、驱动装置

如图2所示，托架置于脚架之上，托架为转盘的支撑架，转盘与齿轮II组合在一起并通过轴承置于托架之上。驱动系统包括微型直流减速电机和电源，微型直流减速电机嵌合在托架之上。微型直流减速电机和齿轮I组合，并带动齿轮II，继而带动转盘通过轴承在托架上转动。

托架采用铸铁材质或者合金材质，转盘采用木质或者合金材质。

图2 托架、转盘、驱动和发光装置示意

3.3 发光装置

发光装置为核心工作装置，由24组（72只）50 mW微型激光发射器组成，如图2所示，激光发射器以螺纹连接的方式均匀置于转盘之上。

激光发射器电源内置于转盘内，激光发射器组开关置于转盘上。

3.4 水平调节装置

水平调节装置包括脚架上的调节螺栓及托架上的液泡指示计，如图3所示。水平调节装置调节方法与经纬仪、全站仪方法相同。

图3 水平调节装置示意

4 技术参数

工程测量放线装置适用于管道工程及站场土建工程的测量放线，其技术参数见表1。

5 使用方法

如图4所示，工程测量放线装置使用方法如下。

表1 工程测量放线装置技术参数

图4 工程测量放线装置使用示意

（1）将该装置的脚架撑开，并将其置于已测定桩点1，并对准已测定桩点2。

（2）利用水平调节螺栓将激光发射装置调至左右水平，并使用液泡水平指示计检验，再次对准桩点2，依次循环调节，直至发光装置对准桩点2并且左右水平。

（3）打开发光装置电源开关。

（4）打开电机电源开关，微型直流减速电机带动齿轮开始转动，通过两齿轮传动，使转盘转动，并通过发光装置上的发光点发出的光线在地面上打出光点。

6 应用前景分析

6.1 管道工程中的应用

在管道工程施工过程中，测量放线是一道非常重要的工序，精准的测量放线不仅保证了管道路由的正确，而且保证了征地赔偿工作的顺利进行。在以往的管道工程施工中，经常会遇到由于测量精度不够而导致征地赔偿数额增加的事例。例如，如图5所示，由桩1至桩2的路由用实线表示，施工方需按规定支付乙户相应数额的征地赔偿款，但由于外部不确定因素导致传统测量放线用线绳发生歪斜，实际放线结果则变为虚线所示路由，将甲户土地也包含在内，因此会产生很多后续问题，降低了施工效率，增加了工程成本。

图5 传统测量放线方法效果示意

由此可以看出，工程测量放线中较小的误差有可能产生大问题，而利用工程测量放线装置则可以有效避免此类问题的发生。工程测量放线装置中采用的激光发射器有效射程可达200～300 m，适用于长距离管道工程的放线测量。

对于应用于长距离管道工程的测量放线装置，在保证装置强度和精确度的前提下应尽量轻便，各部件宜选用轻质材料，以方便携带。

6.2 站场土建工程中的应用

在站场土建工程中，工程测量放线装置宜应用于较长距离的测量放线中，例如较长的轴线和边线等，也可用于对已测定线的校准、验线，使用方法及原理与管道工程测量放线相同。

7 工程应用实践

笔者所在的施工单位于2011年研究制造了一台简易测量放线装置（如图6所示），也就是本文所述工程测量放线装置的雏形，并于当年应用于广东湛江港至廉江原油管道工程第I标段施工中。该装置在本工程测量放线实际应用中，晴朗天气下在地面上形成了可见的光点，最初使用的激光发射器功率仅5 mW，故有效射程仅为50 m，之后更换为50 mW激光发射器，光点在200 m处未见衰减，达到了预期的效果。应用该装置累计用15 d完成了第I标段（51 km）的测量放线工作，若仍采取传统测量放线方法，据测算约需25～30 d，由此可见工程测量放线装置可大大提高工作效率。

目前，工程测量放线装置正在紧张改进中，以期尽快在工程中推广应用。