張娜

摘 要：自動(dòng)整平基座是一項(xiàng)全新的技術(shù)，對(duì)于如何將自動(dòng)整平基座技術(shù)應(yīng)用于底下工程測(cè)量中，是擺在發(fā)展地質(zhì)勘查面前的首要問(wèn)題。文章通過(guò)對(duì)地下工程測(cè)量的發(fā)展、自動(dòng)整平基座技術(shù)及其特點(diǎn)的介紹，對(duì)自動(dòng)整平基座技術(shù)應(yīng)用于地下工程測(cè)量的重要性進(jìn)行了分析與探討，并且一定程度的討論了自動(dòng)整平基座技術(shù)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：地下工程測(cè)量；自動(dòng)整平基座；應(yīng)用

1 地下工程測(cè)量技術(shù)的基本要求

地下工程的測(cè)量技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：測(cè)量地下和地面的聯(lián)系、測(cè)量地下通道中的竣工、測(cè)量地下通道中的施工、地下通道中控制的測(cè)量、測(cè)量地面的控制。在這些測(cè)量工作中，對(duì)測(cè)量有以下幾個(gè)要求：

（1）地下工程測(cè)量的技術(shù)原則必須符合測(cè)量工作技術(shù)的基本原則。從控制到碎部、由整體到局部、從高級(jí)到低級(jí)、每一步都要有相對(duì)應(yīng)的檢核。在具體的工作當(dāng)中，為了避免成果的認(rèn)為誤差，對(duì)每項(xiàng)測(cè)量的成果應(yīng)該應(yīng)逐項(xiàng)檢核。同時(shí)，所測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該略高于國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）在地下工程施工進(jìn)行前，為了保證地下工程的施工測(cè)量質(zhì)量，首先應(yīng)該對(duì)工程中所存在的測(cè)量誤差進(jìn)行預(yù)期計(jì)算。并且應(yīng)當(dāng)適當(dāng)分配預(yù)計(jì)中允許的竣工測(cè)基誤差。對(duì)地下測(cè)量和地面測(cè)量相比較，地下測(cè)量的條件明顯更加苛刻，所以，一般對(duì)地面測(cè)量的精確度要求更加高，而對(duì)地下測(cè)量的精確度要適當(dāng)放寬松一些。

（3）隨著電子測(cè)距儀、全球定位系統(tǒng)、陀螺全站儀等高科技測(cè)繪設(shè)備的相繼應(yīng)用，地下工程的測(cè)量技術(shù)也有了非常大的改進(jìn)。比如說(shuō)：GPS測(cè)量技術(shù)也在地面控制測(cè)量中的應(yīng)用逐步增加、陀螺定向在平面測(cè)量中的廣泛使用，幾乎所有的井下導(dǎo)線都采用光電測(cè)距導(dǎo)線。這些方面又促使地下工程測(cè)量對(duì)測(cè)憾技術(shù)提出了更加高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。而且由于地下測(cè)量環(huán)境具有復(fù)雜性，為了保證地下工程的有效進(jìn)行，這就要求我們采用國(guó)際先進(jìn)的測(cè)繪設(shè)備和技術(shù)來(lái)進(jìn)行地下工程的測(cè)量。

（4）在通道測(cè)量技術(shù)工程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榍捌诘臏y(cè)量誤差較大，最終導(dǎo)致多個(gè)相向施工的工作平面存在較大貫通誤差，造成一系列的連帶影響。所謂貫通誤差其實(shí)就是指以下幾種誤差：縱向貫通誤差（簡(jiǎn)稱：縱向誤差）、橫向貫通誤差（簡(jiǎn)稱：橫向誤差）、高程貫通誤差（簡(jiǎn)稱：高程誤差）。針對(duì)橫向誤差以及高程誤差來(lái)說(shuō)，他們都會(huì)影響隧道的貫通質(zhì)量。然而對(duì)于待貫通巷道而言，縱向誤差卻不會(huì)影響巷道的貫通效果。大部分情況下，只要保證高程的方向測(cè)量誤差不超過(guò)一定范圍，所測(cè)量出的結(jié)果一般都能夠滿足測(cè)量工程的要求。但是，對(duì)于橫向誤差而言，所需要的確截然不同。當(dāng)橫向誤差超過(guò)所規(guī)定的范圍的時(shí)候，通道中線將極易導(dǎo)致幾何形狀的改變，極有可能造成不可挽回的損失，例如使已襯砌部分拆除重建。因此，在貫通測(cè)量中特別需要看重平面測(cè)量這一方面的精確度問(wèn)題，在必要的情況下載測(cè)量時(shí)加入自動(dòng)整平基座，以保證地下工程測(cè)量的整體精確度。

2 自動(dòng)整平基座整平原理

接下來(lái)對(duì)自動(dòng)整平基座的的基本原理進(jìn)行說(shuō)明：電子自動(dòng)整平基座主要包括電子線路、傳感器、以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等基本組成部分，通過(guò)控制傾斜傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)測(cè)量?jī)x器基座的傾斜角度，采用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)于激光器的控制，來(lái)及時(shí)修正準(zhǔn)直系統(tǒng)的方向。電子自動(dòng)安平的作用能夠在10.8度到16.2度的范圍內(nèi)有效發(fā)揮，并且能夠確保安平的穩(wěn)定性與補(bǔ)償?shù)木_度。單片機(jī)是整個(gè)自動(dòng)整平系統(tǒng)的最基本的控制器，和它相連接的外部設(shè)備包括了開關(guān)按鍵、指示燈、兩個(gè)傳感器和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，以此來(lái)保證整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)整平功能的實(shí)現(xiàn)。在工作中的工程，需要將命令通過(guò)開關(guān)按鍵輸入到單片機(jī)內(nèi)部，通過(guò)對(duì)命令的分析與識(shí)別，單片機(jī)會(huì)開始執(zhí)行工作，并且使相對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。整個(gè)整平過(guò)程具體為：當(dāng)工作中的儀器發(fā)生傾斜的時(shí)候，傾角儀器會(huì)向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)信號(hào)的分析與識(shí)別來(lái)判斷儀器的傾斜狀態(tài)，再根據(jù)儀器的未整平狀態(tài)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)儀器對(duì)整個(gè)基座進(jìn)行調(diào)整，并不斷的接收和分析調(diào)整過(guò)程中傳感器發(fā)送回來(lái)的狀態(tài)信號(hào)，直到單片機(jī)認(rèn)為工作儀器的基座已經(jīng)平整為止。

3 自動(dòng)整平基座與測(cè)量?jī)x器的協(xié)同工作

在施工過(guò)程中，由于電子自動(dòng)整平基座系統(tǒng)的整平幅度較大，但是精確度存在限制，而測(cè)量系統(tǒng)本身的電子補(bǔ)償精確度很高，范圍有限。所以，在儀器受周圍環(huán)境影響較大的環(huán)境中或者在動(dòng)態(tài)工作過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器仍然需要借助自動(dòng)整平基座協(xié)同完成較精密的整平工作。對(duì)測(cè)量?jī)x器與自動(dòng)整平基座之間的配合與協(xié)同，從設(shè)計(jì)方面應(yīng)該考慮以下一些問(wèn)題：

（1）為了保證自動(dòng)整平基座能夠適應(yīng)絕大多數(shù)的測(cè)量設(shè)備；通常情況下，普通的測(cè)量?jī)x器的質(zhì)量都在幾千克到10千克內(nèi)，所以，要將自動(dòng)整平基座的最大承受壓力設(shè)計(jì)在10千克以上。

（2）一般情況下，自動(dòng)全站設(shè)備的自動(dòng)補(bǔ)償范圍存在一定限度，針對(duì)傾斜度非常大的情形，自動(dòng)全站儀基本上就不能滿足工程的施工要求，因此，這就要求自動(dòng)整平基座的整平范圍要足夠的大。要想適應(yīng)大范圍的自動(dòng)整平的要求，自動(dòng)整平基座的整平幅度至少要達(dá)到16.2°。

（3）通常情況下，自動(dòng)全站儀具有相對(duì)較高的補(bǔ)償精確度，而對(duì)自動(dòng)整平基座的精確度的要求則沒(méi)有那么苛刻。因此，自動(dòng)全站儀的電子補(bǔ)償器的補(bǔ)償幅度為3′～4′，在此幅度范圍內(nèi)只需保證0.3″～1.5″的補(bǔ)償精確度即可。自動(dòng)整平基座的整平精確度必須保持在自動(dòng)全站儀所能控制的幅度范圍內(nèi)，從而在兩者相互協(xié)同工作的情形下，即可以達(dá)到0.3″～1.5″的補(bǔ)償精確度。這就意味著自動(dòng)全站儀完全可彌補(bǔ)自動(dòng)安平基座的整平精確度的不足的缺陷，自動(dòng)全站儀和安平基座相互協(xié)同工作可以確保高精確度自動(dòng)整平的需要，所以自動(dòng)安平基座只要求±0.5′的精確度，甚至只要求更低的精確度。

（4）在通常的施工環(huán)境中，存在很多的外界影響因素，比如晃動(dòng)、灰塵、強(qiáng)的電磁場(chǎng)、濕度大等施工環(huán)境下，為了確保設(shè)備能夠長(zhǎng)期連續(xù)地工作，自動(dòng)整平基座系統(tǒng)的主要構(gòu)件就必須被密閉封裝，且需具備良好的隔塵、隔水和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章在參閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身對(duì)自動(dòng)整平基座以及地下測(cè)量工程的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)，對(duì)目前地下測(cè)量的需求分析的現(xiàn)狀作了分析，提出了問(wèn)題，并根據(jù)存在的問(wèn)題提出了將自動(dòng)整平基座應(yīng)用于地下測(cè)量中。提高地下測(cè)量的水平，進(jìn)而達(dá)到國(guó)家要求水準(zhǔn)，從而確保我國(guó)地下測(cè)量工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中可以看出，以自動(dòng)整平基座為基礎(chǔ)的地下測(cè)量自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，配合自動(dòng)測(cè)量技術(shù)與導(dǎo)向軟件技術(shù)，依托智能全站儀的平臺(tái)，在計(jì)算機(jī)的控制下解決了曲線隧道自動(dòng)測(cè)量的難題。自動(dòng)整平基座的使用使得全站儀能在動(dòng)態(tài)測(cè)量過(guò)程中可能出現(xiàn)大傾斜條件下的自動(dòng)整平得到保障，不僅提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)可靠性，而且為隧道工程貫通和順利頂進(jìn)提供了令人較為滿意的結(jié)果。目前，隨著施工自動(dòng)化和現(xiàn)代信息化技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)整平基座在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域和工程自動(dòng)測(cè)量的應(yīng)用可以日益發(fā)展。

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