徠卡三維全站掃描儀：我司優(yōu)勘測(cè)部完成風(fēng)機(jī)塔筒定期沉降監(jiān)測(cè)

近日，結(jié)構(gòu)勘測(cè)部成功完成了風(fēng)電發(fā)電廠的風(fēng)電塔筒定期監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，贏得了客戶的高度認(rèn)可。

一、聚焦高聳建筑物的傾斜量  我國(guó)風(fēng)能資源豐富，國(guó)家正不斷加大對(duì)清潔能源的開(kāi)發(fā)支持力度，一批批大型風(fēng)電項(xiàng)目落戶廣東、內(nèi)蒙古等地。隨著建設(shè)力度的不斷擴(kuò)大與時(shí)間的推移，風(fēng)機(jī)塔筒的安全性就需要建立行之有效的方案，就風(fēng)機(jī)塔筒基礎(chǔ)承臺(tái)的沉降而言，在建設(shè)之初就需要預(yù)埋沉降觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)于后期塔筒類型的高聳建筑物，特別需要關(guān)注其傾斜量的變化。

二、沉降監(jiān)測(cè)方案  

2.1首先是建立沉降觀測(cè)系統(tǒng)，包括布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，工作基點(diǎn)，沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)風(fēng)機(jī)承臺(tái)基礎(chǔ)對(duì)徑方向預(yù)埋四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)均應(yīng)埋設(shè)兩個(gè)及以上的工作基點(diǎn)，兩到三臺(tái)風(fēng)機(jī)均應(yīng)埋設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。風(fēng)機(jī)承臺(tái)沉降點(diǎn)觀測(cè)與水準(zhǔn)工作基點(diǎn)校核均按照國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行，工作基點(diǎn)首次觀測(cè)由基準(zhǔn)點(diǎn)至工作基點(diǎn)按往返共兩次觀測(cè)。風(fēng)機(jī)運(yùn)行階段，每年應(yīng)觀測(cè)一次直至風(fēng)機(jī)承臺(tái)沉降穩(wěn)定。當(dāng)風(fēng)機(jī)承臺(tái)經(jīng)歷大型臺(tái)風(fēng)或颶風(fēng)后出現(xiàn)下沉、上浮，不均勻沉降比較嚴(yán)重，或裂縫發(fā)展迅速，需進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。各個(gè)階段的復(fù)測(cè)必須按擬定的觀測(cè)周期進(jìn)行觀測(cè)，達(dá)到準(zhǔn)確掌握風(fēng)機(jī)沉降情況或規(guī)律之目的。當(dāng)承臺(tái)沉降速率低于0.02mm/d，即可認(rèn)為該承臺(tái)基礎(chǔ)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2塔筒傾斜測(cè)量方案采用圓心坐標(biāo)偏心法進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)采集同一水平面的閉合環(huán)，利用最小二乘法計(jì)算擬合出塔筒上下圓心坐標(biāo)，從而判定偏心量及方向，最后計(jì)算得到傾斜率，對(duì)于高聳建筑物，50至80米的傾斜率應(yīng)低于千分之三。三、沉降監(jiān)測(cè)的誤差來(lái)源及解決方法

3.1水準(zhǔn)測(cè)量誤差主要來(lái)源于儀器誤差，操作誤差和外界條件三個(gè)方面。

鈞測(cè)就廣東某地的風(fēng)電塔筒實(shí)際監(jiān)測(cè)中，采用徠卡LS15型電子水準(zhǔn)儀對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)承臺(tái)進(jìn)行了觀測(cè)；塔筒傾斜測(cè)量采用MS60全自動(dòng)掃描型全站儀對(duì)塔筒傾斜進(jìn)行了觀測(cè)。由于風(fēng)機(jī)多處于山區(qū)，水準(zhǔn)路線監(jiān)測(cè)工作量大，電子水準(zhǔn)儀比起傳統(tǒng)光學(xué)水準(zhǔn)儀在于效率更高，誤差更小。對(duì)于高精度水準(zhǔn)儀，儀器誤差幾乎可以忽略，此處主要針對(duì)操作和外界條件帶來(lái)的影響進(jìn)行分析并提出解決方法。首先是風(fēng)機(jī)工作基點(diǎn)間的聯(lián)測(cè)必須為偶數(shù)站，觀測(cè)順序必須為后前前后，目的是為了消除尺墊下沉帶來(lái)的影響，山區(qū)行進(jìn)的路線山高路陡，尺墊由于受到銦鋼尺下壓導(dǎo)致輕微下滑，使視線降低，從而引起高差誤差，因此采用以上方法可以減弱其影響，同時(shí)尺墊應(yīng)盡量踩牢。其次在對(duì)風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，兩點(diǎn)之間距離僅5-6米，此時(shí)不能為了設(shè)置“偶數(shù)站”而特意增加站數(shù)，一個(gè)站即可完成兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)工作，最后閉合至工作基點(diǎn)。同時(shí)在連續(xù)各測(cè)站上安置水準(zhǔn)儀的三腳架時(shí)，其中兩腳與水準(zhǔn)路線的方向平行，而第三腳輪換置于路線方向的左側(cè)與右側(cè)；除路線轉(zhuǎn)彎處外，每一測(cè)站上儀器與前后視標(biāo)尺的三個(gè)位置，基本接近一條直線；不應(yīng)為了增加標(biāo)尺讀數(shù)，而把尺墊安置在壕坑中；由往測(cè)轉(zhuǎn)向返測(cè)時(shí)，兩支標(biāo)尺應(yīng)互換位置，并應(yīng)重新整置儀器；在進(jìn)行水準(zhǔn)觀測(cè)時(shí)確定震動(dòng)源造成的震動(dòng)消失后，才能啟動(dòng)測(cè)量鍵。最后外界條件帶來(lái)的影響包括地球曲率及大氣折光、溫度等，這種因素實(shí)際對(duì)測(cè)量結(jié)果影響不大，當(dāng)前后視線長(zhǎng)度相等時(shí)，可以得到一定的消除，但風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)實(shí)際為精密水準(zhǔn)測(cè)量，應(yīng)當(dāng)要求視線高出地面50厘米，這樣可避免視線靠近地面發(fā)生不規(guī)則折射而引起的誤差，同時(shí)在嚴(yán)格遵守二等水準(zhǔn)規(guī)范的前提下，根據(jù)儀器特性，觀測(cè)前半小時(shí)，應(yīng)將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界氣溫趨于一致，設(shè)站時(shí)，應(yīng)用測(cè)傘遮蔽陽(yáng)光，這樣可以減弱溫度帶來(lái)的影響。

3.2掃描型全站儀在塔筒傾斜測(cè)量的優(yōu)勢(shì)及誤差處理方法傳統(tǒng)的高聳塔筒傾斜測(cè)量采用角度法，坐標(biāo)法進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)于地勢(shì)較陡的地方，觀測(cè)面小，往往塔筒頂部由于距離太短的緣故，導(dǎo)致儀器很難照準(zhǔn)頂部進(jìn)行觀測(cè)，也就導(dǎo)致了這兩種方法使用的局限性。而徠卡三維全站掃描儀本質(zhì)也是利用坐標(biāo)法的原理，對(duì)風(fēng)機(jī)塔筒整體進(jìn)行掃描，其掃描采集的點(diǎn)云效率可達(dá)每十分鐘數(shù)十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，同時(shí)觀測(cè)傾角從0°到90°，真正解決了地勢(shì)限制帶來(lái)的影響。其實(shí)際操作方法是根據(jù)沉降點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，采用后方交會(huì)方法，建立與塔筒一致的坐標(biāo)系統(tǒng)，儀器分別設(shè)置兩個(gè)站點(diǎn)，兩設(shè)站點(diǎn)需互相通視。內(nèi)業(yè)處理軟件使用徠卡專業(yè)軟件3DReshaper對(duì)掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理最后得到塔筒傾斜率。經(jīng)過(guò)實(shí)地操作對(duì)比，影響該掃描型全站儀測(cè)量結(jié)果的主要為設(shè)站過(guò)程中定向與儀器高度丈量帶來(lái)的誤差，為了解決該問(wèn)題，我提出一種內(nèi)業(yè)解決方法：即利用外業(yè)兩站掃描過(guò)程中的共同點(diǎn)，通過(guò)內(nèi)業(yè)圖像找出共同的部分，可以是一個(gè)點(diǎn)，也可以是一條線，然后對(duì)共同部分的高程值計(jì)算高差，以其中一個(gè)站點(diǎn)高程為準(zhǔn)，另外一站高程值批量增加或者減去該高差值，這樣操作幾乎可以完全避開(kāi)定向和儀器高度帶來(lái)的影響，減輕了外業(yè)工作量，提高了效率。

四、結(jié)語(yǔ)沉降監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)較為長(zhǎng)期的過(guò)程，每一次數(shù)據(jù)的變化是由各種因素造成，即包括沉降主體的下沉或上浮導(dǎo)致，也包括觀測(cè)過(guò)程中誤差的產(chǎn)生和積累導(dǎo)致，所以消除主觀因素的影響，才能真實(shí)的反映沉降主體的變化。隨著數(shù)字水準(zhǔn)儀的廣泛使用，監(jiān)測(cè)過(guò)程更加的簡(jiǎn)單易操作，測(cè)量數(shù)據(jù)同時(shí)也更加準(zhǔn)確，節(jié)約人力和時(shí)間。監(jiān)測(cè)需要嚴(yán)格遵守規(guī)范和技術(shù)要求外，經(jīng)驗(yàn)不可少，細(xì)心和耐心更重要。