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【摘 要】随着全站仪功能不断的增多、强化，使用传统的吊锤线测量方法测量大型模块垂直度已经突显出其局限性。巧妙、合理运用全站仪的无棱镜模式，通过三角高程、极坐标获取模块三维数据，计算出垂直度，完成对大型模块垂直度测量。本文阐述了全站仪在测量某核电站工程大型模块垂直度中的优越性，有效提高了工程现场施工的进度。
【关键词】大型模块；垂直度；全站仪；测量
1.前言
AP1000第三代核电技术采用模块化施工，“模块化建造”在工程建造中最大化的利用核岛厂外进行预制和组装，减少厂内作业。使厂内的施工作业从流水施工变为并行施工，明显缩短了施工工期。大型模块组装过程中质量控制是模块化施工的前提。测量是模块质量控制中的基础，起着至关重要的作用，其中垂直度是控制模块质量的一项重要指标。
模块垂直度指的是在规定的高度范围内，模块表面偏离重力线的程度。影响组装垂直度的因素主要有两个：模块组装过程中的敲打变形，焊接过程中的焊接变形。为了保证模块组装过程中模块的垂直度精度，在组装以及焊接过程中需要严格控制。
对垂直度数据的测量一般有吊锤线法、经纬仪测量法、全站仪测量无棱镜法等。全站仪无棱镜测量垂直度精度高、安全性好、设站少、受外界环境影响小、数字化等，统计测量精度分析及在模块施工中应用证明全站仪对大面积垂直度测量的先进性，弥补传统测量方式的不足。
2.传统方法局限性
吊锤线法和经纬仪测量法是施工中测量垂直度常用的方法。通过一条铅垂线和角尺可以直接量出垂直度数据。此法适用于普通的建筑建造，小型模块的组装等等。但是在大模块垂直度测量时存在局限性：
（1）模块尺寸大，工作量很大，如CA01尺寸：
25m×26m×29m；
（2）需要搭设整圈脚手架平台供测量人员站立，增加成本且影响施工进度；
（3）模块的不规则性导致传递过程中容易被模块某些突出部位遮挡；
（4）组装场地露天、且靠近海边，受风力影响大精度无法保证；
（5）尺子测量时容易产生人为误差。
3.全站仪测量法
3.1全站仪测量垂直度的原理
图1 CA01墙体垂直度测量
全站仪测量法是通过全站仪对模块进行数据采集，计算得出垂直度。其原理在于通过对墙体垂直方向建立相应坐标系，经全站仪测量墙体得出数据，并计算出相应的垂直度。
如图1所示，首先需要一个X、Y、Z三维体系，用于控制整个施工厂区的平面、标高。获取图中所示的墙体垂直度，可选取A1～An，B1～Bn两条垂线以体现该墙面垂直度，垂线数量可依情况而定，如精度要求、设计要求等。图中所示的墙体，X轴垂直于墙体，Y轴平行于墙体。
墙体垂直度偏差：偏差值△X（a1 ～a2）= Xa1-Xa2；垂直度K（a1 ～a2）=△X/H （a1- a2）；
运用此公式可以计算此墙体任意一段垂直度；此类墙体为垂直与X轴的墙体，相同方法及公式可以计算垂直与Y轴的墙体。
3.2全站仪测量垂直度精度分析
根据模块设计图纸总说明：模块墙体垂直度不大于1″（25.4mm），垂直度数据主要体现出点点之间的相对位置，故在测量过程中只需考虑全站仪自身精度。徕卡TCR1201+系列全站仪可用于无棱镜距离测量。独特的光机技术和新型的激光二极管，使激光光斑在小尺寸、圆形形状、光束传播、可见性等方面具有更好的几何特性。这些特性有利于进一步改进距离测量的性能，使之对模块的墙角、小边缘目标的无棱镜距离测量更加准确可靠。
全站仪徕卡TCR1201+标称精度：无棱镜模式下其测角精度为1″，测距精度为2mm+2ppm×D。根据模块大小及通视条件情况，选取最大误差D=50m进行分析：
测距精度：ms =±22+（2×0.05）2= ±2mm；取测角精度ma=1″，测距精度ms=±2mm；
点位精度M=±ms2+（D*maP）2= ±2mm
通过分析，无棱镜模式测点精度为±2mm。无棱镜模式测量精度不对测量成果产生影响，完全满足模块垂直度精度的要求。
4.全站仪测量法在模块组装中的运用
4.1以CA01模块结构中线为X、Y轴建立极坐标系。如图2。
图2 CA01结构中心坐标系
4.2全站仪架设地应是正对待测墙体的方位，且选择在视线良好的地方，便于观测垂直度。
4.3运用已经建立好的三维坐标系，设置仪器，利用三角高程法设置标高，后设置平面位置。采集待测点数据时可采用全站仪的无棱镜模式或有棱镜模式反射片。以下举例一组CA01模块2#组合件的其中一面墙体垂直度数据（见表1）
分析表1数据表格，可以计算出每一段墙面的垂直度。
5.结论
5.1采用全站仪无棱镜测量垂直度时，受施工、天气、场地、脚手架等因素影响小，避免了高空作业，安全性大大提高而减少了测量过程中与其它作业的协调、大大提高了垂直测量的效率。
5.2全站仪无棱镜测量垂直度，“所看即所测”，无需高空测量平台搭设、避免了高空作业，安全性大大提高；
5.3测量过程灵活、方便适用性强，测量结果精度高，可在大型模块、核岛安全壳以及高层建筑物中得到广泛运用。
5.4测量数字采集过程可以实现自动化，排除了手工记录中产生的错记、漏记情况。
5.5如若需进一步提高垂直度测量的精度可采取些方法：控制全站仪与待测点距离，避免仰角过大，尽量不使用弯管目镜；盘左和盘右两次观测取中数为最终观测值。
参考文献：
[1]张正禄 工程测量学 武汉：武汉大学出版社.
[2]GB/T 15314-94 精密工程测量规范.
作者简介：
陆海云（1972年10月—），浙江平湖人，毕业于中国地质大学测绘工程专业，本科，现从事核电站工程测量管理工作。
【关键词】大型模块；垂直度；全站仪；测量
1.前言
AP1000第三代核电技术采用模块化施工，“模块化建造”在工程建造中最大化的利用核岛厂外进行预制和组装，减少厂内作业。使厂内的施工作业从流水施工变为并行施工，明显缩短了施工工期。大型模块组装过程中质量控制是模块化施工的前提。测量是模块质量控制中的基础，起着至关重要的作用，其中垂直度是控制模块质量的一项重要指标。
模块垂直度指的是在规定的高度范围内，模块表面偏离重力线的程度。影响组装垂直度的因素主要有两个：模块组装过程中的敲打变形，焊接过程中的焊接变形。为了保证模块组装过程中模块的垂直度精度，在组装以及焊接过程中需要严格控制。
对垂直度数据的测量一般有吊锤线法、经纬仪测量法、全站仪测量无棱镜法等。全站仪无棱镜测量垂直度精度高、安全性好、设站少、受外界环境影响小、数字化等，统计测量精度分析及在模块施工中应用证明全站仪对大面积垂直度测量的先进性，弥补传统测量方式的不足。
2.传统方法局限性
吊锤线法和经纬仪测量法是施工中测量垂直度常用的方法。通过一条铅垂线和角尺可以直接量出垂直度数据。此法适用于普通的建筑建造，小型模块的组装等等。但是在大模块垂直度测量时存在局限性：
（1）模块尺寸大，工作量很大，如CA01尺寸：
25m×26m×29m；
（2）需要搭设整圈脚手架平台供测量人员站立，增加成本且影响施工进度；
（3）模块的不规则性导致传递过程中容易被模块某些突出部位遮挡；
（4）组装场地露天、且靠近海边，受风力影响大精度无法保证；
（5）尺子测量时容易产生人为误差。
3.全站仪测量法
3.1全站仪测量垂直度的原理
图1 CA01墙体垂直度测量
全站仪测量法是通过全站仪对模块进行数据采集，计算得出垂直度。其原理在于通过对墙体垂直方向建立相应坐标系，经全站仪测量墙体得出数据，并计算出相应的垂直度。
如图1所示，首先需要一个X、Y、Z三维体系，用于控制整个施工厂区的平面、标高。获取图中所示的墙体垂直度，可选取A1～An，B1～Bn两条垂线以体现该墙面垂直度，垂线数量可依情况而定，如精度要求、设计要求等。图中所示的墙体，X轴垂直于墙体，Y轴平行于墙体。
墙体垂直度偏差：偏差值△X（a1 ～a2）= Xa1-Xa2；垂直度K（a1 ～a2）=△X/H （a1- a2）；
运用此公式可以计算此墙体任意一段垂直度；此类墙体为垂直与X轴的墙体，相同方法及公式可以计算垂直与Y轴的墙体。
3.2全站仪测量垂直度精度分析
根据模块设计图纸总说明：模块墙体垂直度不大于1″（25.4mm），垂直度数据主要体现出点点之间的相对位置，故在测量过程中只需考虑全站仪自身精度。徕卡TCR1201+系列全站仪可用于无棱镜距离测量。独特的光机技术和新型的激光二极管，使激光光斑在小尺寸、圆形形状、光束传播、可见性等方面具有更好的几何特性。这些特性有利于进一步改进距离测量的性能，使之对模块的墙角、小边缘目标的无棱镜距离测量更加准确可靠。
全站仪徕卡TCR1201+标称精度：无棱镜模式下其测角精度为1″，测距精度为2mm+2ppm×D。根据模块大小及通视条件情况，选取最大误差D=50m进行分析：
测距精度：ms =±22+（2×0.05）2= ±2mm；取测角精度ma=1″，测距精度ms=±2mm；
点位精度M=±ms2+（D*maP）2= ±2mm
通过分析，无棱镜模式测点精度为±2mm。无棱镜模式测量精度不对测量成果产生影响，完全满足模块垂直度精度的要求。
4.全站仪测量法在模块组装中的运用
4.1以CA01模块结构中线为X、Y轴建立极坐标系。如图2。
图2 CA01结构中心坐标系
4.2全站仪架设地应是正对待测墙体的方位，且选择在视线良好的地方，便于观测垂直度。
4.3运用已经建立好的三维坐标系，设置仪器，利用三角高程法设置标高，后设置平面位置。采集待测点数据时可采用全站仪的无棱镜模式或有棱镜模式反射片。以下举例一组CA01模块2#组合件的其中一面墙体垂直度数据（见表1）
分析表1数据表格，可以计算出每一段墙面的垂直度。
5.结论
5.1采用全站仪无棱镜测量垂直度时，受施工、天气、场地、脚手架等因素影响小，避免了高空作业，安全性大大提高而减少了测量过程中与其它作业的协调、大大提高了垂直测量的效率。
5.2全站仪无棱镜测量垂直度，“所看即所测”，无需高空测量平台搭设、避免了高空作业，安全性大大提高；
5.3测量过程灵活、方便适用性强，测量结果精度高，可在大型模块、核岛安全壳以及高层建筑物中得到广泛运用。
5.4测量数字采集过程可以实现自动化，排除了手工记录中产生的错记、漏记情况。
5.5如若需进一步提高垂直度测量的精度可采取些方法：控制全站仪与待测点距离，避免仰角过大，尽量不使用弯管目镜；盘左和盘右两次观测取中数为最终观测值。
参考文献：
[1]张正禄 工程测量学 武汉：武汉大学出版社.
[2]GB/T 15314-94 精密工程测量规范.
作者简介：
陆海云（1972年10月—），浙江平湖人，毕业于中国地质大学测绘工程专业，本科，现从事核电站工程测量管理工作。