CN114964161A - 沉管安装平面精度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沉管安装平面精度检测方法，属于沉管隧道技术领域，具体包括以下步骤：选取特征点，在管节内部首尾端分别对应布设特征点SB1和特征点WB1；安装测量塔，在预制好的管节顶部与特征点SB1、特征点WB1相对应的位置处分别安装测量塔；测量特征点SB1和特征点WB1的坐标；架设垂准仪，管节沉放完成后，在特征点SB1和特征点WB1分别架设垂准仪，并将特征点SB1和特征点WB1的位置垂直投射至测量塔塔顶，以在测量塔塔顶得到对应点ST1和对应点WT1；测量测量塔塔顶对应点ST1和对应点WT1的坐标；结果分析，通过分析比较特征点SB1和特征点WB1的坐标与对应点ST1和对应点WT1的坐标即可得到沉管安装平面精度。该沉管安装平面精度检测方法能够直观反映测量结果且测量精度高。

Description

沉管安装平面精度检测方法

技术领域

本发明属于沉管隧道技术领域，尤其涉及一种沉管安装平面精度检测方法。

背景技术

沉管隧道施工，是将半潜驳或者干坞内预制好的沉管管节浮运到预定位置按顺序沉放对接，相邻管节之间需要满足非常高的轴线精度要求，以保证沉管管节能够顺利对接。沉管管节在沉放时不可避免地会受到海水流速等因素的影响，使得原本应该水平放置的管节在水平面内发生轴线偏移，导致相邻管节的中心轴线不共线，因此，沉管管节安装平面精度的测量对管节对接施工具有重要意义。

现阶段，人们大多采用在管节洞内贯通测量的方法检验管节的平面轴线精度，虽然这一测量方法可以有效测量管节的平面精度，但是，由于沉管隧道贯通距离较长，再加上海上观测条件等因素的影响，仅依靠隧道洞内贯通测量方法无法保证沉管管节轴线的测量精度，不利于沉管管节的安装施工，给沉管隧道施工顺利贯通带来较大风险。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种沉管安装平面精度检测方法，以简化沉管安装平面精度检测过程，使测量过程简单可靠，且测量精度高。

本发明提供一种沉管安装平面精度检测方法，包括以下步骤：

选取特征点：在管节内部首尾端分别对应布设特征点SB1和特征点WB1；

安装测量塔：管节预制完成后，在管节顶部与特征点SB1、特征点WB1相对应的位置处分别安装测量塔；

测量特征点坐标：分别测量特征点SB1和特征点WB1的坐标；

架设垂准仪：管节沉放完成后，在特征点SB1和特征点WB1分别架设垂准仪，并将特征点SB1和特征点WB1的位置垂直投射至测量塔塔顶，以在测量塔塔顶得到对应点ST1和对应点WT1；

测量对应点坐标：分别测量测量塔塔顶对应点ST1和对应点WT1的坐标；

结果分析：通过分析比较特征点SB1和特征点WB1的坐标与对应点ST1和对应点WT1的坐标即可得到沉管安装平面精度。

本技术方案通过对管节沉放前后特征点的坐标进行比较分析，以得到沉管安装平面精度，利用测量塔和垂准仪在测量塔塔顶得到与管内特征点SB1和特征点WB1位置对应的对应点ST1和对应点WT1，在管节沉放后，将测量特征点SB1和特征点WB1的坐标转化为测量对应点ST1和对应点WT1的坐标，以简化测量过程；通过比较特征点SB1和特征点WB1的坐标与对应点ST1和对应点WT1的坐标，可以较为直观反映沉管安装精度且测量过程简单，整个测量过程影响测量精度的因素少、测量精度高。

在其中一些实施例中，在选取特征点步骤中，需要从管节首尾端的人孔井进行投点，以使特征点SB1和特征点WB1与安装在管节首尾端的测量塔的位置对应。

在其中一些实施例中，在人孔井顶部采用天顶天底仪或者激光设备向管节内部投点，以确定特征点SB1和特征点WB1。

本技术方案通过天顶天底仪或者激光设备进行投点，以确定特征点SB1和特征点WB1，利用天顶天底仪或者激光投点可以实现快速投点，且投点误差小。

在其中一些实施例中，在测量特征点坐标步骤中，利用全站仪与棱镜测量特征点SB1和特征点WB1的坐标，具体步骤包括：

安装棱镜：在管节内部的特征点SB1和特征点WB1分别安装棱镜；

全站仪测量：全站仪根据棱镜位置，测量特征点SB1和特征点WB1的坐标。

本技术方案通过在特征点SB1和特征点WB1的位置处设置棱镜，利用全站仪与棱镜的配合，快速且精确测量特征点SB1和特征点WB1的坐标。

在其中一些实施例中，在测量对应点坐标步骤中，利用全站仪与棱镜测量对应点ST1和对应点WT1的坐标，具体步骤包括：

安装棱镜：在测量塔塔顶对应点ST1和对应点WT1分别安装棱镜；

全站仪测量：全站仪根据棱镜位置，测量对应点ST1和对应点WT1的坐标。

本技术方案通过在对应点ST1和对应点WT1的位置处设置棱镜，利用全站仪与棱镜的配合，快速且精确测量对应点ST1和对应点WT1的坐标。

在其中一些实施例中，在测量对应点坐标步骤中，全站仪放置在海中的测量平台。

本技术方案通过将全站仪放置在海中的测量平台，以避免全站仪放置在距离较远的岸边测量而引起的测量误差。

在其中一些实施例中，特征点SB1、特征点WB1、对应点ST1和对应点WT1均仅需测量x轴坐标和y轴坐标。

在其中一些实施例中，在结果分析步骤中，具体分析过程包括：

将测量的特征点SB1的x轴坐标和y轴坐标分别与特征点WB1的x轴坐标和y轴坐标作差值，分别记为ζ_x1和ζ_y1；

将测量的对应点ST1的x轴坐标和y轴坐标分别与对应点WT1的x轴坐标和y轴坐标作差值，分别记为ζ_x2和ζ_y2；

将ζ_x1与ζ_x2作差值以及将ζ_y1与ζ_y2作差值，分别记为Δζ_x、Δζ_y；

比较Δζ_x与x轴允许误差ε_x的关系、Δζ_y与y轴允许误差ε_y的关系：

若Δζ_x≤ε_x且Δζ_y≤ε_y，则沉管安装精准，沉管安装平面精度高；

若Δζ_x＞ε_x和/或Δζ_y＞ε_y，则沉管安装偏斜，沉管安装平面精度低。

基于上述技术方案，本发明实施例中沉管安装平面精度检测方法能够较为直观反映沉管安装精度且测量过程简单，误差影响因素少、测量精度高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明沉管安装平面精度检测方法一个实施例的工作原理图。

图中：

1、垂准仪；2、人孔井；3、棱镜；4、测量塔；5、全站仪；6、测量平台；

A、沉管管节首端；B、沉管管节尾端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1所示，在本发明沉管安装平面精度检测方法的一个示意性实施例中，该沉管安装平面精度检测方法包括以下步骤：

S1选取特征点：在沉管管节首尾端A、B内部分别对应布设特征点SB1和特征点WB1；

S2安装测量塔：管节预制完成后，在管节顶部与特征点SB1和特征点WB1相对应的位置处分别安装测量塔4；

S3测量特征点坐标：分别测量特征点SB1和特征点WB1的坐标；

S4架设垂准仪：管节沉放完成后，在特征点SB1和特征点WB1分别架设垂准仪1，并将特征点SB1和特征点WB1的位置垂直投射至测量塔4塔顶，以在测量塔4塔顶得到对应点ST1和对应点WT1；

S5测量对应点坐标：分别测量测量塔4塔顶对应点ST1和对应点WT1的坐标；

S6结果分析：通过分析比较特征点SB1和特征点WB1的坐标与对应点ST1和对应点WT1的坐标即可得到沉管安装平面精度。

为了减小管节沉放后对应点与特征点的位置误差，在S1选取特征点步骤中，需要从管节首尾端的人孔井2进行投点，以使特征点SB1和特征点WB1与安装在管节首尾端的测量塔4的位置对应。由于管节人孔井2的位置在管节预制过程中早已确定，而测量塔4需要根据人孔井2安装，先选定特征点SB1和特征点WB1再安装测量塔4，可以根据实际安装状况对测量塔4进行微调。需要说明的是，由于特征点SB1和特征点WB1位置选定精度是沉管安装平面精度精确检测的重要因素，因此，在人孔井2顶部优选采用天顶天底仪或者激光设备向管节内部投点，以确定特征点SB1和特征点WB1。采用天顶天底仪投点精度高，投点稳定性好，而激光投点，精度虽然不如天顶天底仪，但是成本低。在实际施工中，可以同时采用两种方式，并将结果进行比对，以进一步提高投点精度。

上述沉管安装平面精度检测方法能够较为直观反映沉管安装精度且测量过程简单，误差影响因素少、测量精度高。管节沉放后特征点SB1和特征点WB1坐标不方便测量，通过将测量管节沉放后特征点SB1和特征点WB1坐标转化为测量对应点ST1和对应点WT1的坐标，简化了测量过程。

为了提高特征点SB1和特征点WB1坐标的测量精度，在S3测量特征点坐标步骤中，利用全站仪5与棱镜3测量特征点SB1和特征点WB1的坐标，具体步骤包括：

S301安装棱镜：在管节内部的特征点SB1和特征点WB1分别安装棱镜3；

S301全站仪测量：全站仪5根据棱镜3位置，测量特征点SB1和特征点WB1的坐标。

需要说明的是，在S301安装棱镜3步骤中，特征点SB1和特征点WB1坐标测量完成后，棱镜3即可被拆卸，一方面，防止管节沉放过程中，损坏棱镜3；另一方面，特征点SB1和特征点WB1坐标已经测量完成，管节沉放到海底后无需再次测量特征点SB1和特征点WB1坐标。

为了提高对应点ST1和对应点WT1坐标的测量精度，在S4测量对应点坐标步骤中，利用全站仪5与棱镜3测量对应点ST1和对应点WT1的坐标，具体步骤包括：

S401安装棱镜：在测量塔4塔顶对应点ST1和对应点WT1分别安装棱镜3；

S402全站仪测量：全站仪5根据棱镜3位置，测量对应点ST1和对应点WT1的坐标。

需要说明的是，在S402全站仪5测量步骤中，全站仪5放置在海中的测量平台6。

为了简化测量过程，特征点SB1、特征点WB1、对应点ST1和对应点WT1均仅需测量x轴坐标和y轴坐标。在S6结果分析步骤中，具体分析过程包括：

S601将测量的特征点SB1的x轴坐标和y轴坐标分别与特征点WB1的x轴坐标和y轴坐标作差值，分别记为ζ_x1和ζ_y1；

S602将测量的对应点ST1的x轴坐标和y轴坐标分别与对应点WT1的x轴坐标和y轴坐标作差值，分别记为ζ_x2和ζ_y2；

S603将ζ_x1与ζ_x2作差值以及将ζ_y1与ζ_y2作差值，分别记为Δζ_x、Δζ_y；

S604比较Δζ_x与x轴允许误差ε_x的关系、Δζ_y与y轴允许误差ε_y的关系：

若Δζ_x≤ε_x且Δζ_y≤ε_y，则沉管安装精准，沉管安装平面精度高；

若Δζ_x＞ε_x和/或Δζ_y＞ε_y，则沉管安装偏斜，沉管安装平面精度低。

需要说明的是，在实际测量中，由于设备以及人工操作等因素的影响，测量结果不可避免的存在误差，ζ_x1与ζ_x2数值很难完全相等，同样ζ_y1和ζ_y2数值也很难完全相等，因此，ζ_x1与ζ_x2数值的差值Δζ_x以及ζ_y1与ζ_y2数值的差值Δζ_y分别在误差允许范围内，即可认为管节精准安装。还需要说明的是，Δζ_x与ε_x差值越大，说明管节在x轴方向发生的偏移越大；Δζ_y与ε_y差值越大，说明管节在y轴方向发生的偏移越大。此外，还需要说明的是，x轴允许误差ε_x和y轴允许误差ε_y范围是根据实际施工确定，并非是一定值，而且ε_x与ε_y的数值也并非一定相同，可以确定的是，Δζ_x与ε_x的差值以及Δζ_y与ε_y的差值越小，说明管节安装越精准。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.沉管安装平面精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

选取特征点：在管节内部首尾端分别对应布设特征点SB1和特征点WB1；

安装测量塔：管节预制完成后，在所述管节顶部与所述特征点SB1、所述特征点WB1相对应的位置处分别安装测量塔；

测量特征点坐标：分别测量所述特征点SB1和所述特征点WB1的坐标；

架设垂准仪：管节沉放完成后，在所述特征点SB1和所述特征点WB1分别架设垂准仪，并将所述特征点SB1和所述特征点WB1的位置垂直投射至测量塔塔顶，以在测量塔塔顶得到对应点ST1和对应点WT1；

测量对应点坐标：分别测量测量塔塔顶所述对应点ST1和所述对应点WT1的坐标；

结果分析：通过分析比较所述特征点SB1和所述特征点WB1的坐标与所述对应点ST1和所述对应点WT1的坐标即可得到沉管安装平面精度。

2.根据权利要求1所述的沉管安装平面精度检测方法，其特征在于，在所述选取特征点步骤中，需要从管节首尾端的人孔井进行投点，以使所述特征点SB1和所述特征点WB1与安装在管节首尾端的所述测量塔的位置对应。

3.根据权利要求2所述的沉管安装平面精度检测方法，其特征在于，在所述人孔井顶部采用天顶天底仪或者激光设备向管节内部投点，以确定所述特征点SB1和所述特征点WB1。

4.根据权利要求1所述的沉管安装平面精度检测方法，其特征在于，在所述测量特征点坐标步骤中，利用全站仪与棱镜测量所述特征点SB1和所述特征点WB1的坐标，具体步骤包括：

安装棱镜：在管节内部的所述特征点SB1和所述特征点WB1分别安装棱镜；

全站仪测量：全站仪根据棱镜位置，测量所述特征点SB1和所述特征点WB1的坐标。

5.根据权利要求1所述的沉管安装平面精度检测方法，其特征在于，在所述测量对应点坐标步骤中，利用全站仪与棱镜测量所述对应点ST1和所述对应点WT1的坐标，具体步骤包括：

安装棱镜：在测量塔塔顶所述对应点ST1和所述对应点WT1分别安装棱镜；

全站仪测量：全站仪根据棱镜位置，测量所述对应点ST1和所述对应点WT1的坐标。

6.根据权利要求5所述的沉管安装平面精度检测方法，其特征在于，在所述测量对应点坐标步骤中，全站仪放置在海中的测量平台。

7.根据权利要求1所述的沉管安装平面精度检测方法，其特征在于，所述特征点SB1、所述特征点WB1、所述对应点ST1和所述对应点WT1均仅需测量x轴坐标和y轴坐标。

8.根据权利要求7所述的沉管安装平面精度检测方法，其特征在于，在所述结果分析步骤中，具体分析过程包括：

将测量的所述特征点SB1的x轴坐标和y轴坐标分别与所述特征点WB1的x轴坐标和y轴坐标作差值，分别记为ζ_x1和ζ_y1；

将测量的所述对应点ST1的x轴坐标和y轴坐标分别与所述对应点WT1的x轴坐标和y轴坐标作差值，分别记为ζ_x2和ζ_y2；

将ζ_x1与ζ_x2作差值以及将ζ_y1与ζ_y2作差值，分别记为Δζ_x、Δζ_y；

比较Δζ_x与x轴允许误差ε_x的关系、Δζ_y与y轴允许误差ε_y的关系：

若Δζ_x≤ε_x且Δζ_y≤ε_y，则沉管安装精准，沉管安装平面精度高；

若Δζ_x＞ε_x和/或Δζ_y＞ε_y，则沉管安装偏斜，沉管安装平面精度低。

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