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极坐标法施测在设备安装工程中的应用

0185建筑材料2021-07-18 12:02:47

　在大型工业建筑、安装工程中，多年来一般都采用矩形控制网作为施工测量控制网，并依此进行厂房定位、厂房柱子行列线、设备基础的细部放样。并用该控制网来敷设若干相应的基础施工用的高架中心线板。有时也根据设计施工图的工艺生产中心线来测设一条主轴线，在主轴线上加设若干条主要设备的中心线作“十”字垂线，形成主轴线控制系统。

　　在济钢（马）钢板有限公司设备安装工程的施工测量中，设备基础已大部分竣工，原有的施工控制网点已不存在，部分设备已经基本就位，如再施测矩形控制网也已不可能。为了使设备安装达到规范的要求，在对已竣工的设备基础进行了详细的调查实测之后，根据对现有设备基础中心线和关键设备（如三辊轧机、三辊轧机连接机、三辊轧机主电机，四辊轧机，四辊轧机的上、下位主电机等）的预埋大型地脚螺栓中心线点的实测数据，依据生产工艺设计总平面图纸的设计要求，在满足生产工艺要求和设备安装规范要求的条件下，对设备基础土建施工中的误差进行了合理的配赋，决定设计和测设主轴线系统作为设备安装工程施工测量的控制系统（见图1）。

　　1—下位电机中心线；2—上位电机中心线；3—三辊主电机中心线；4—减速机中心线；5—连接机中心线；

　　6—三辊轧机列中心线；7—四辊轧机列中心线

图1 主轴线系统示意

　　由于设备已基本就位，在中心线上无法或很难牢靠地架设仪器，设备安装就位精度的检测难度更大。若以主轴线上之中心线点靠悬挂垂球线加千分尺或钢板尺来检测时，则会产生诸多误差，如架线板投点、标注、架线板震动、挂线偏差、垂点偏差、量计误差等等，要想达到高精度的安装标准难度很大。经研究分析后，决定采用极坐标法施测。

　　极坐标法施测与矩形控制网施测和主轴线施测的不同之处在于，不必完全在中心线点上设站（架设仪器）进行施工放样和设备就位后的检查复测。此方法可以在任意一个可观测到测点的位置对测点直接进行实测，利用极径和极角（距离、坐标方位角）计算出测点的坐标值，以实测值和设计值进行对照，即可计算出偏差值进行改正或确认。

1 极坐标法施测的主要步骤

　　（1）依据设计施工图，根据实际需要设计矩形控制网图或主轴线控制系统图，并标注控制点位。

　　（2）将上述设计的控制网点全部代入一个坐标系中，并将坐标值予以标注。坐标系可按施工图坐标也可用假定坐标系统代替，以计算和标注方便为原则。坐标系的主轴线以生产工艺线的主要设备中心线、点为坐标轴和坐标原点。

　　（3）根据坐标轴、坐标原点和设计图纸上工艺设计要求的诸项尺寸即可推算出各相关主要设备或设备基础中心线上的纵、横坐标值（X、Y）。也可依据生产设备的主要工艺线设计一套假定坐标系统，以主要工艺线上的设备中心线为“十”字坐标轴的“原点和基线”，根据设计工艺尺寸计算出其余诸设备及有关尺寸的坐标值。并分别代入相应的X、Y值。

　　（4）尽量避开施工区域、施工的基础和生产工艺线，选定若干点，使选定的点距大致相等并连线后成一严密的闭合导线。所选点埋桩设点必须稳固和不易碰动。

　　（5）对选点线进行施测、计算、平差。其平差后的成果应高于《冶金建筑工程施工测量规范》（YBJ212—88）第二章第三节和第三章第四节的有关规定。用全站仪施测并不困难。

　　（6）与矩形控制网或主轴线进行严格校核后，将选点成果整理成册，归档备用。

　　（7）为防止在选点时纵、横坐标记录和使用时混淆，同时也为了方便今后使用和记录，可将纵、横坐标的数值用不同的数字位数加以区分。如X值在小数点前设4位数，Y值在小数点前设5位数（此处可根据施工测量控制范围大小予以确定），小数点后的位数（取值）可根据实际需要予以设计。2 极坐标法施测实例

　　以济钢（马）钢板有限公司四辊轧机、四辊轧机横移拉出换辊装置、四辊轧机主电机上位电机，下位电机的安装检测为例（见图2）

　　设站B点，X=850.0000，Y=1362.0000后视A点αBA=180°00′00″校核四辊轧机中心X=843.2500，Y=1344.0000测站B点至四辊轧机中心α=249°26′38.2″检查校核标定方向无误后，即可分别对设备中心线的各点位如图2所示的横向中心线上的d1、d3、d5、d7和纵向中心线上的d2、d4、d6、d8诸点进行实测。也可以直接对设备本体上的中心点进行实测。

　　实测d1时Xd1=XB+DBd1.cosαBd1，Yd1=YB+DBd1.sinαΒBd1（注：Xd1为d1点的纵坐标，Yd1为d1点的横坐标，DBd1为测站B点至d1点的距离，αBd1为测站B点至d1点的坐标方位角）。如所测得实测坐标值与原设计坐标值不符，则根据坐标差ΔY值的正负予以调整（改点）即可，ΔY=Y实-Y设。d3、d5、d7横向中心线的调整同上，以此类推。d2、d4、d6、d8纵向中心线的调整则根据上法测得的坐标差ΔX值的正负予以调整即可，ΔX=X实-X设。

　　以图2之四辊轧机上位主电机找正为例：根据轧制中心线和四辊轧机机列中心线数据计算，上位主电机中心坐标值为X=866.7450，Y=1343.9940；经对上位主电机d1点与d3点横向中心线两点和d2点与d4点纵向中心线两点分别进行实测后，其改正（调整设备就位）值如表1所示。

表1 坐标数据分析表

　　如表1及图2所示，d1点至d3点的中心线点只需改正ΔY值即可，X坐标值可以不予考虑；d2点至d4点的中心线点只需改正ΔX值即可，Y坐标值同样可以不予考虑。此处也可以依图2所示用d1点至d3点两点和d2点至d4点两点分别挂线后予以调整设备。

　　若使用全站仪施测，上述公式的坐标计算又可省去，全站仪的显示屏可根据内置程序直接显示出坐标值，此时只须对照ΔX、ΔY的不符值予以调整（找正）设备即可。其他需实测的点位，与上述方法相同。

　　此种方法与直线投点相比，直线投点偏差方向直观，但是测点差值须投点后用尺实量，还受测站和视线限制，极坐标法施测测点后差值不用现场再量，只须对照坐标值之差，就可以得出偏差值，且不受上述限制，布设测站灵活。

　　此种方法可用于设备基础施工前的放样和设备基础开挖后的检查复测，也可用于大型连续生产设备检修改造的施工测量。在济钢总公司一炼钢厂小方坯连铸机改造工程中，由于有的设备需改造更换，有的设备需保留，施测时通视条件极差，本人也采用此方法进行设备中心线的施测及设备安装的施工测量，同样取得了满意的效果。

中心线轧机设备