2022年全站仪对边测量在跨河水准测量中的应用.docx

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1、_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司QC成果全站仪对边测量 在跨河水准中的应用中铁二十四局集团福建公司测量 QC小组2022 年 2 月 20 日_精品资料_ - - - - - - -第 1 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果全站仪对边测量在跨河水准中的应用一、 课题介绍目录 1 二、 小组概况 2 三、 选题理由 3 四、 确定目标 3 五、 方案挑选 4 六、 制定计策 7 七、 实施阶段 8 八、 成效检查 12 九、 巩固措施和标准化 13 十、 总结及今后的准

2、备 14 十一、附录：小组活动记录一览表 15 第 1 页 共 1 页_精品资料_ - - - - - - -第 2 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果一、 课题介绍1、 名词说明全站仪对边测量在跨河水准中的应用1 全站仪对边测量 ：依据三角高程测量原理和余弦定理,用全站仪间接地测定远处两测点间的斜距、平距、高差,如图 1 所示；在 P 点安置全站仪,测量 P 至 P1、P2 的斜距 S1、S2和竖直角 1、 2,以及水平角 ,即可求得 P1P2 的平距 D 和高差 h；2 2 2 2D S 1 cos 1 S 2 cos

3、2 2 S 1 S 2 cos 1 cos 2 cosh S 2 sin 2 v 2 S 1 sin 1 v 1 P2PS11P1V1S2SV2 h2D图 1对边测量原理制 图：洪 淮 斌 日 期：2022 年 12 月 16 日2 跨河水准 ：利用各种技术测量江河两岸水准点间高差的过程；2、 工程概况福州市湾边大桥是福（州）至厦（门）高速大路复线工程的配套控制工程,是福建省重点工程；大桥位于福州市湾边和闽侯县南屿,跨过第 1 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 3 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果

4、福州市两大河流之一的乌龙江,大桥全长主航道宽约 500m；全站仪对边测量在跨河水准中的应用1874m,其中跨江部分 1500m,该桥桥位靠近闽江口,每天受两次潮汐影响,退潮时除主航道外均为沙滩,徒步可通行；主航道水深且急,徒步无法通行；为了保证大桥施工放样的精度,保证大桥顺当合龙,必需对设置在两岸上的水准基点进行联测；3、 课题难点和特点1 河面宽：既使在完全退潮期间,河面宽度仍有 500m 左右；2 精度高：规范规定桥梁高程施工掌握网中,跨河两水准点间高差的中误差 2mm；3 仪器少：公司没有跨河水准测量所需的高精度水准仪和特制觇牌；4 时间紧：建设单位要求在 1 月 28 日前举办开工典礼

5、, 为此项目部要求在 1 月 21 日前完成大桥的平面、高程掌握测量及施工复测工作；二、 小组概况1、 小组概况小 组 名 称 中铁二十四局集 团福建公司 测量 QC小组注 册 号 FTJS:2022-010-012 小 组 类 型 创 新 型登 记 日 期 2022 年 12 月 1 日成 立 日 期 2022 年 12 月 1 日重新登记日期 2022 年 1 月 10 日小 组 人 数 5 人 QC 教 育 时 间 平均 48 小时以上活 动 时 间 2022.12.10 2022.3.10 活 动 次 数 8 次制 表： 洪 淮 斌 日 期：2022 年 12 月 1 日第 2 页 共

6、 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 4 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果2、 主要成员全站仪对边测量在跨河水准中的应用序姓名性别年龄职称文化程度组内职务及分工1 洪淮斌男32 工程师高校组长王澄男2 28 助工高校副 组 长林凡男3 29 助工中专计策实施记录整理戴天荣男4 34 工程师大专计策实施资料收集刘传标男5 62 高工高校技术顾问制 表： 洪 淮 斌日 期：2022 年 12 月 1 日三、 选题理由1 湾边大桥是福建省重点工程,业主、公司、项目部对该工程的施工提出了很高的要求；2 湾边大桥主桥

7、为 45+90+106+90+45m单肋拱加劲 V 型撑刚构连续梁,引桥为预应力连续箱梁,高程掌握是施工的关键之一；3规范对跨河水准点间高差提出了很高的要求；4 公司目前没有配备跨河水准测量所需的高精度水准仪；四、 确定目标1、 活动目标活动目标精确 ： 跨河水准点间高差中误差2mm 高效 ： 按业主要求的时间完成测量制 图：洪 淮 斌 日 期：2022 年 12 月 13 日第 3 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 5 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果2、 可行性分析全站仪对边测量在跨河水准中的

8、应用1小组成员具有丰富的工程测量体会,扎实的理论基础；并且在人员、小组成员具有良好的团队精神和很强的创新才能；2公司和项目部领导特别重视工程实施的每一个环节,3设备等方面赐予大力支持；经过分析论证,小组成员一样认为此目标能够实现；五、 方案挑选1、 制定方案通过熟读规范、查阅各种专业测量书籍、向兄弟单位询问,结合 现场地势条件和以往的施工测量体会,我们初步拟定了三种可行的跨河 水准测量方案；跨河水准测量方案编号测 量 方 案所 需 的 仪 器 设 备一传统的跨河水准测量S1或 S0.5 高精度水准仪,特制觇牌二光电测距三角高程测量全站仪或光电测距仪三全站仪对边测量全站仪制 表：王澄日 期：20

9、22 年 12 月 17 日2、 方案比选为了保证跨河水准测量方案经济可行、结果精确牢靠,并能如期完 成,我们运用头脑风暴法,对三个方案的优、缺点进行细致、全面的分 析争论,为下一步方案评估以及确保方案顺当实施打下坚实的基础；第 4 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 6 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果全站仪对边测量在跨河水准中的应用跨河水准测量方案优、缺点对比表方优点缺点. 规范及各专业书籍中对观. 需购置两台高精度水准仪；测的等级、方法、限差均有明确. 需特地制作观测用的觇牌；案规定,按部就班

10、即可顺当完成测. 需两台仪器同步对向观测；量任务；. 测量操作较为繁琐, 而且要求一. 有成熟的体会可供借鉴；严格,对观测者、立尺者均有较高要求；. 结果的牢靠性和精确性较高；. 需对向观测, 要求对向观测的 方 大气条件相同或相近,受天气尤. 不需要另购仪器, 可直接利用其是大气折光的影响很大；案公司现有的仪器；. 测量时间较长；二. 可收集到相关的体会供参考；. 测角的精度要求很高, 远距离的高差精度很难保证；. 可供参考的胜利体会不多；. 不需要另购仪器, 可直接利用方公司现有的仪器；. 可供参考的资料很少；案. 一次置镜即可完成观测, 受天. 棱镜高度的量取误差较大；气和环境条件的影响

11、小；. 对全站仪的精度、稳固性、可三. 结果直接显示,人为误差小；靠性要求较高；. 测量操作简洁、快捷；. 结果的牢靠性和精确性较高；制 表：洪 淮 斌 日 期：2022 年 12 月 23 日3、 方案分析及评估为了保证测量结果精确牢靠,并用最经济的方案顺当完成跨河水准测量任务,我们在对三个测量方案的优、缺点进行比较的基础上,进一第 5 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 7 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果全站仪对边测量在跨河水准中的应用步对其可行性进行分析,并在小组内采纳民主的方法对这三个方案

12、进行 评估,由此得出最终的结论；方案评估时我们借鉴了加权平均的做法,经过充分的争论,我们筛 选出下 4 个因素作为测量方案评估的主要因素,并依据测量专业的特点 确定了各因素的权重, 具体如下：a牢靠性, 权重为 5；b精确性,权重为 4；c易操作性,权重为2；d经济性,权重为1；每个因素的满分为 5 分；跨河水准测量方案评估表方可行性分析评估结论. 多年总结形成的成熟的测量方洪王林戴刘得分案,结果的牢靠性、精确性都较a 5 5 4 4 5 115高,是跨河水准测量的首选；案b 5 5 4 4 5 92备选. 购置仪器需投入23 万元,仍c 2 2 1 2 4 22一要制作专用的观测觇牌；. 测

13、量过程较为繁琐；d 1 1 1 1 2 6方. 公司缺少这方面的胜利体会；合计235 . 在理论上是可行的,但影响因洪王林戴刘得分素太多,包括大气条件等；a 3 3 3 2 2 65. 测量结果的误差与距离成正b 3 3 3 3 2 56否定案比,测量结果的精度不易保证；c 4 3 3 3 2 30二. 测量过程最为繁琐；d 5 5 5 5 4 24方. 无需增加投入；合计175 . 在理论上是可行的；洪王林戴刘得分. 各影响因素的影响值可掌握在a 5 4 4 3 3 95案肯定范畴内；b 5 5 4 4 3 84首选. 测量结果牢靠性、 精确性较高；c 5 5 4 5 3 44三. 测量方案

14、简洁,易于把握；d 5 5 5 5 4 24. 无需增加投入；合计247 制 表：洪 淮 斌日 期：2022 年 12 月 23 日第 6 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 8 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果4、 结论全站仪对边测量在跨河水准中的应用经过综合分析和民主评估,方案三即全站仪对边测量方案以其较高 的牢靠性和精确性、实施简洁、无需增加投入,并可充分挖掘全站仪的 潜力等优点受到了小组成员的青睐,一样同意将该方案定为首选方案；六、 制定计策方案确定后,我们应用5W1H 方法,分析论证该方案

15、实施中存在的问题和难点,并制定了相应的计策,具体如下表：全站仪对边测量方案计策表序问题对策目标措施负责人时间1 测角精提高角测角精度使用经检定合格洪淮斌2022.12.31 的影响值的高精度的全站度对测度测量掌握在可仪；挑选合适的量结果林凡精度接受的范天气和地势；减2022. 1.20 影响大围内少仪器系统误差2 棱镜高提高棱误差掌握采纳水准仪测量洪淮斌2022.12.31 镜量高棱镜高度；观测度误差精度,在 1mm过程中多次量取大、棱王澄降低下以内棱镜高；优化对2022. 1.20 镜下沉沉影响边测量观测次序3 大气折降低影将影响降通过查阅资料、洪淮斌2022.12.31 光、地现场调查,借

16、鉴球曲率响的程低到可接他人胜利体会；戴天荣及环境度受的程度2022. 1.10 优化跨河位置；的影响第 7 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 9 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果全站仪对边测量在跨河水准中的应用序问题对策目标措施负责人时间4 应观测确定观保证测量从理论上分析计多少测测的测算所需测回数；2022.12.31 结果的准回,限回数和通过查阅资料,洪淮斌确性和可差如何限差计确定观测限差的2022. 1.20 靠性掌握算公式运算公式制 表：林凡日 期：2022 年 12 月 31 日七、 实

17、施阶段1、 实施一：制定措施,提高测角精度,保证成果精度为了保证所制定的措施更有针对性,我们第一从对边测量的原理入手,运用误差理论对其进行分析；依据全站仪对边测量原理,由误差传播定律可得,全站仪对边测量高差的中误差公式如下：2 22 2 2 2 D 1 D 2 2 2m h sin 1 sin 2 m S 2 m 2 m v其中,D 1 S 1 cos 1,D 2 S 2 cos 2；就由此可知,高差误差的主要来源是距离 D 、D 和测角精度 m ,为此我们实行了如下措施：1 使用公司拥有的测角精度为 1 的全站仪 TOPCON GTS601；2 确保仪器处于正常的合格状态：该仪器 1 个前刚

18、刚经省计量检定站检定合格,各项技术指标均符合其标称值；3 挑选合适的天气施测对边测量：挑选在风力柔弱以及气温变化较小、呈像清楚稳固的阴天进行；4 挑选正确的地势：经过多次实地踏勘,我们奇妙地利用北岸河堤第 8 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 10 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果全站仪对边测量在跨河水准中的应用丁坝和码头这些有利地势 （如图 2）,不仅缩短了跨河的距离, 而且使前、后视边长接近,两岸暂时水准点高程相近且与置镜点的高差都很小；这 防止了观测过程中全站仪多次调焦所带来的影响,提高了测

19、角、测距的北岸 福州丁坝码头置镜点乌龙江主航道 LBM2LBM 1 沙滩 退潮期间 南岸 闽侯图 2 湾边特大桥跨主航道水准测量方案示意图精度；制 图： 戴 天 荣 日 期：2022 年 1 月 12 日5 观测时, 全站仪微调螺旋最终旋转方向均为“ 旋进”,并严格按有 关操作要求进行作业；2、 实施二：采纳水准仪量高法,提高棱镜高测量精度假如采纳钢尺按斜量法量取棱镜高度,其精度约为23mm,对于 高精度的跨河水准来说,这个精度明显是无法接受的；同时,主航道南 侧的暂时水准点设在沙滩上,观测过程中棱镜的下沉是在所难免的,如第 9 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 11

20、 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果全站仪对边测量在跨河水准中的应用何削减这方面的影响这也是我们应考虑和争论的问题；1 经过查阅资料和论证,我们采纳水准仪法测量棱镜的高度,将其精度提高到0.2mm；具体做法如下：在离棱镜 2.53.5m 处安置水准仪, 用直尺（毫米刻划） 的零点对准棱镜觇牌中心,用水准仪读出直尺上的读数,估读至 0.1mm；对边观测前、后及观测半数测回时各读取一次直尺的读数,取其平均值；移去棱镜后,立刻在转点上立水准尺,并用直尺对准水准尺的整数刻划,用水准仪读出直尺上的读数,估读到 两个数值之差即为棱镜高；

21、0.1mm,再加上水准尺的整数刻划；这2 对边测量观测前、后及观测到半数测回时各用水准仪测量一次棱镜,取其平均值；3 对边测量的观测次序进行优化调整：奇数测回的观测次序为“ 后前前后” ,偶数测回的观测次序为“ 前后后前”；3、 实施三：优化跨河方案,削减大气、环境的影响全站仪对边测量的基本原理仍是三角高程测量,因此大气折光、地球曲率等因素对测量结果的影响是不容忽视的；为此,我们实行了如下措施：1 查阅大量的资料,借鉴三角高程测量的胜利体会；2 采纳举荐的大气折光系数 0.13,并输入全站仪中实时进行改正；3 测量全站仪仪器中心邻近的温度（读记至 0.2）和大气压（读记至 1Pa）,并输入全站

22、仪中实时进行改正；4 观测前打开仪器箱半小时以上,以使仪器温度与环境温度一样；5 前后视边长、高差相近,削减地球曲率、大气折光的影响；第 10 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 12 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果全站仪对边测量在跨河水准中的应用6 两岸的暂时水准点到水边的距离、距水面的高度相近,保证前后视线通过的环境相近,降低环境条件的影响；4、 实施四：理论分析运算,确定对边测量的测回数和限差由于规范中没有全站仪对边测量用于跨河水准测量的资料,仅有光电测距三角高程应用于四、五等测量的资料；为

23、了保证测量成果的牢靠性和精确性,我们从理论上进行分析运算；1 测回数的确定：我们拟采纳的全站仪测角精度为 1 ,测距精度为 2mm+2ppm,根据现场情形,前、后视的竖直角均不会大于 5 ,距离均不大于 600m,分析时我们取 1 2 5,D 1 D 2 600 m,依据对边测量高差的中误差计算公式有：mh2sin2522.0 5 2 22 6002 120 2.24 . 14 mm2206 . 265也就是说,在此条件下,全站仪对边测量观测一测回的高差值的中误差为 4.14mm,假如观测 5 个测回,其高差中误差为4. 1451 .85mm,就完全能够满意规范中“ 桥梁高程施工掌握网中,跨河

24、两水准点间高差的中误差不应大于 2mm” 的要求；2 测量限差的确定规范规定光电测距三角高程对向观测较差的限差为：dh 限30D30.0521 . 2 mm规范规定水准仪跨河水准测量各测回高差互差的限差为：dh 限4MNS43 .04.0 516 . 97mm经过分析比较,我们采纳后者作为高差观测一测回较差的限差；第 11 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 13 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果八、 成效检查 1、 实测结果全站仪对边测量在跨河水准中的应用依据分析论证结果,我们于 2022 年 1

25、 月 20 日组织实测,经过运算和验证,测量取得了胜利；测量结果如表 1 所示；湾边大桥对边测量 跨河水准 成果表测回1 2 3 4 5 6 均值dD 对 边 测 量 结 果高差棱 镜 高 度高 差dh 高 差 互 差LBM1 LBM2 （m）均值402.6840 1.3912 -10.0 1.3962 402.6748 -1.4012 402.6766 1.3948 -6.0 1.3978 402.6672 -1.4008 402.6840 1.3900 -8.6 1.3943 402.6772 -1.3986 402.6814 1.3880 -9.2 1.3926 402.6770 -1.

26、3972 402.6792 1.3930 -9.6 1.3978 402.6762 -1.4026 402.6798 1.3986 -9.4 1.4033 402.6802 -1.4080 402.6781 19.8 1.3970 1.4265 1.5092 1.3143 制 表： 林凡日 期：2022 年 1 月 20 日实测 D1501.3638m,D2458.6422m,101 634,200735,就实测的高差中误差为：mh2 sin01 63 46sin2073 5225.022 501 . 3638458 .2 64222 122 .0 22 206 265m h.3 31 mm.

27、3311 . 35 mm2mmm h6第 12 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 14 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果全站仪对边测量在跨河水准中的应用运算结果说明,测量结果满意规范要求,达到了我们预期的目标；我们的测量结果同时也通过了监理单位的验证；2、 经济效益通过此次 QC 活动,一方面节约了购置高精度水准仪的费用 2 万多 元；另一方面,本方案大大缩短了水准路线的长度,仅用时一个半小时 就完成了全桥的高程掌握测量,大大提高了工作效率；3、 技术效益通过此次 QC 活动,我们对全站仪的应用有

28、了进一步的熟悉,转变 了一些组员“ 全站仪就是测角、测距和坐标放样的工具” 的片面看法；同时,总结出一种新的跨河水准测量方法,这让我们在今后的工程实践 中又多一种挑选；4、 社会效益我们的跨河水准测量方案得到了监理单位的好评,监理单位对我们 的工作态度、业务才能赐予了充分确定；本次 QC 活动的胜利,极大地激励了小组的每一个成员,增强了大 家的自信心,也进一步增强了团队的凝结力和制造力,培养了小组成员 勇于开拓、敢于创新的精神；九、 巩固措施与标准化 我们已将本次测量的方案形成 作业指导书,并被收编到公司的 工 程施工测量指导书中,在公司内推广；另外仍撰写发表论文一篇“ 全站仪对边测量技术在跨

29、河水准中的应用”,具体介绍了测量的实施、精度的掌握以及测量中应留意的事项,供广大同行在类似工程中借鉴；第 13 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 15 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果十、 总结及今后准备全站仪对边测量在跨河水准中的应用通过本次 QC 活动,完成了我们制定的“ 精确、高效” 的目标,为 湾边大桥的如期顺当开工制造了有利条件；进一步挖掘和发挥了施工单 位的常规武器全站仪的功能；增强了小组成员对 QC 学问的明白和 应用,以及综合运用专业学问的才能；从小组的自我评分表也可以看出 每个组

30、员对本次活动的真正体会；小组自我评分表自我项目质 量 改解 决 问QC 学问顾 客 满团队进 意 识题 能 力水平意 程 度精神活动前（分）2 2 2 4 3 评判活动后（分）4 4 4 5 5 制 表： 洪 淮 斌日 期：2022 年 3 月 10 日这次 QC 活动虽然达到了预期的目标,结果令人中意,但我们在实 施过程中也发觉了一些问题,比如：棱镜高度的量取方式虽然精度高,但操作略嫌麻烦,而且这各方法需要的人员、工具也较多,有没有更合适的方法呢？仍有能否采纳 量呢？这些将是我们测量GPS（全球卫星定位系统）实现跨河水准测 QC 小组今后要重点攻关课题；第 14 页 共 15 页_精品资料_

31、 - - - - - - -第 16 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 中铁二十四局集团福建公司QC 成果附：全站仪对边测量在跨河水准中的应用小组活动记录一览表序活动时间活动内容参与主持人号人数1 2022.12.10 确定课题、人员分工、活动方案5 洪淮斌2 2022.12.13 确定活动目标及目标可行性分析5 洪淮斌3 2022.12.17 提出各种测量方案5 洪淮斌4 2022.12.23 争论、分析、确定正确测量方案5 洪淮斌5 2022.12.31 制定计策,争论实施方案5 洪淮斌6 2022. 1.20 方案实施5 洪淮斌7 2022. 1.21 实施成效检查5 洪淮斌8 2022. 3.10 制定巩固措施及活动总结5 洪淮斌制 表： 洪 淮 斌日 期：2022 年 3 月 10 日第 15 页 共 15 页_精品资料_ - - - - - - -第 17 页,共 17 页