CN108221975A - 海上钢管复合桩高精度测量定位装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

海上钢管复合桩高精度测量定位装置及使用方法，包括栈桥；所述栈桥上设有第一全站仪、第二全站仪、经纬仪和激光测距仪，所述栈桥一侧还设有打桩船；经纬仪、激光测距仪和打桩船位于同一直线上，且激光测距仪位于经纬仪与打桩船之间；打桩船上设有桩基钢护筒，且打桩船前端设有与桩基钢护筒相适配的桩架；所述第一全站仪和第二全站仪位于打桩船的两侧；与现有技术相比，取消了钢套桩的施工，可以直接架设测量仪器进行桩基平面定位测量，缩短了钢护筒的施工时间，大大的提高了工作效率，节约成本，通过对测量控制流程的优化，使施工变得快捷，缩短了施工工期，减少了施工人员和设备投入数量，从而节约了施工成本。

Description

海上钢管复合桩高精度测量定位装置及使用方法

技术领域

本发明属于测量定位技术领域，尤其是涉及一种海上钢管复合桩高精度测量定位装置及使用方法。

背景技术

近年来，在我国沿海地区连岛工程项目日益增多，由于部分海域气候条件较恶劣，施工过程中受到风力、海浪冲击、潮汐冲刷等因素影响较大，控制点布设的位置稳定性条件极差，在桥梁桩基施工时，桩基钢护筒的平面测量定位控制精度是一个难题。为降低桩基础施工的安全风险、减少自然条件对测量控制的影响，提高平面定位的精度，海上桩基础工程施工在桩基钢护筒下沉前需下沉钢套桩，用于解决桩基钢护筒平面定位测量精度控制的问题。但是钢套桩的打桩设置耗时较长，这种控制测量方法工效极低，如何能确保桩基钢护筒平面定位的精度并且快捷的进行定位成为了测量控制的一个难题。

在实际工业生产中，鱼山大桥主体工程连接舟山本岛及岱山岛，其中岱山侧1#-26#钢管复合桩桩基位于浅覆盖层区域，桩基平面测量定位采用的是，搭设施工平台安装导向架进行控制的方法，27#～30#桩基进入深水区域，测量控制采用预先下沉钢套桩对平面位置进行控制。钢套桩对平面定位精度能起到非常好的控制作用，但是钢套桩的沉放和拔出时间就需要接近4个小时，严重影响工程的施工进度。

深水超大直径钢管复合桩桩基的一般测量定位方法为使用打桩船控制系统集成的GPS测量软件对钢套桩平面进行定位，打桩船的GPS定位精度一般在±10cm左右，钢套桩直径比桩基钢护筒直径大50cm，打桩船的GPS定位精度可以保证钢套桩下沉完成后有足够的空间进行桩基钢护筒的施工。钢套桩下沉完成后，再利用GPS或全站仪在栈桥上布设控制点，通过在钢套桩上放出桩基钢护筒中心十字轴线，计算放样点到钢护筒中心的距离，用于打桩船进行桩基钢护筒下沉时定位控制，钢护筒下沉完成后，及时进行桩位的复测。

这种通过GPS测量软件对钢套桩平面进行定位的方式，由于需要预先将钢套桩定位，极大的加大的工作人员的操作流程，同时钢套桩的定位需要较长的时间，增加了工程的施工时间，不利于施工的高效进展。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种操作简单，施工时间段，安全可靠的海上钢管复合桩高精度测量定位装置及使用方法。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：海上钢管复合桩高精度测量定位装置，包括栈桥；所述栈桥上设有第一全站仪、第二全站仪、经纬仪和激光测距仪，所述栈桥一侧还设有打桩船；经纬仪、激光测距仪和打桩船位于同一直线上，且激光测距仪位于经纬仪与打桩船之间；打桩船上设有桩基钢护筒，且打桩船前端设有与桩基钢护筒相适配的桩架；所述第一全站仪和第二全站仪位于打桩船的两侧。

作为本发明的一种优选方案，所述第一全站仪和第二全站仪位于打桩船与激光测距仪之间。

作为本发明的一种优选方案，所述第一全站仪和第二全站仪分别以第一全站仪和第二全站仪处为后视进行设站。

作为本发明的一种优选方案，所述第一全站仪、第二全站仪、经纬仪和激光测距仪均朝向打桩船。

作为本发明的一种优选方案，所述打桩船上设有用于升降桩基钢护筒的升降油缸。

海上钢管复合桩高精度测量定位使用方法，包括如下步骤：

步骤A：在合适位置处搭设栈桥，在栈桥上设置第一全站仪、第二全站仪、经纬仪和激光测距仪；

步骤B：将桩基钢护筒在打桩船的作用下移动至指定位置；

步骤C：通过经纬仪实时监控桩基钢护筒的垂直度情况，并指挥打桩船对桩基钢护筒进行调整；

步骤D：将桩基钢护筒进行下沉，下沉过程中通过第一全站仪测量桩基钢护筒设计里程与实测里程的偏差，通过第二全站仪负责控制下沉过程中垂直度的变化和左右方向的切边变化，通过经纬仪观测桩基钢护筒大小里程方向的垂直度及桩基钢护筒的切边变化，通过激光测距仪测量桩基钢护筒左右方向距离的实际变化值。

步骤E：当观测过程中发现桩基钢护筒偏差大于10mm时，通过打桩船对桩基钢护筒进行调整。

步骤F：桩基钢护筒下沉后，将桩基钢护筒中心位置与设计坐标进行比较。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤D当桩基钢护筒下沉过程中，随着桩基钢护筒进入海水深度的增加，桩基钢护筒受到的浮力逐渐增大，打桩船承受的桩基钢护筒重量减小，造成船体前部上浮，下沉过程中B点的仪器根据垂直度的变化及时的进行调整。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤D观测过程中第一全站仪测量的桩基钢护筒里程偏差和经纬仪用切角法观测的里程偏差互相起到复核的作用，但具体控制仍以第一全站仪器测量的数据指导现场施工；同理观测过程中激光测距仪测量的桩基钢护筒左右距离偏差和第二全站仪用切角法观测的偏差互相起到复核的作用，但具体控制时以激光测距仪器测量的数据指导现场施工。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，由于钢护筒平面定位测量控制方法核心的改变，使用激光测距来替代光学仪器切边的控制方法，极大的提高了钢护筒定位的精度，取消了钢套桩的施工，可以直接架设测量仪器进行桩基平面定位测量，缩短了钢护筒的施工时间，大大的提高了工作效率，节约成本，通过对测量控制流程的优化，使施工变得快捷，缩短了施工工期，减少了施工人员和设备投入数量，从而节约了施工成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中附图标记：打桩船1，桩基钢护筒2，栈桥3，第一全站仪4，第二全站仪5，经纬仪6，激光测距仪7，桩架8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作详细说明。

如图1所示，在进行桩基钢护筒2施工前需要对设计单位移交的首级控制网进行全面细致的复测，首先需明确移交的控制点坐标系和施工坐标系是否一致，其次需复核移交的各个控制点数据是否准确无误、中央子午线、投影面高度、GPS网尺度、基准面精度等满足设计及规范要求后方可用于测量控制。

在桩基钢护筒2下沉前需在栈桥3上提前布设好控制点，共分为A、B、C、D四个控制点，对于布设的控制点，在放样前必须进行复核，首先在A点和B点分别架设第一全站仪4和第二全站仪5，在C点架设J2-2型经纬仪6，第一全站仪4和第二全站仪5分别以第一全站仪4和第二全站仪5处为后视进行设站，测站设置完成后分别对A、B、C、D四个控制点的坐标进行测量复核，确保控制点数据准确无误。控制点数据复核完成后，在经纬仪6下方的C点安设激光测距仪7，调整好水平气泡，机身的限位标记对准控制点，激光测距仪7的激光束前端确保准确的通过D点，在D点安放测量靶标，对C、D点之间的距离进行复核。

桩基钢护筒2尺寸在加工及运输过程中有可能会出现轻微的变化，导致实际尺寸和设计尺寸不符，在进行测量放样数据计算时，桩基钢护筒2的尺寸需在驳船运输到现场时进行量测，根据实际量测的尺寸，计算各测站点到钢护筒的放样数据，为了确保各站点到桩基钢护筒2放样数据的一致性和可靠性，缩短数据计算的时间，内业数据的计算统一使用CASIO计算器进行计算，计算器提前编好相应的程序，计算数据经复核无误后方可用于现场放样。

海上钢管复合桩高精度测量定位装置，包括打桩船1和桩基钢护筒2，桩基钢护筒2位于打桩船1上，且打桩船1前端设有与桩基钢护筒2相适配的桩架8，包括栈桥3；栈桥3上设有第一全站仪4、第二全站仪5、经纬仪6和激光测距仪7，经纬仪6、激光测距仪7和打桩船1位于同一直线上，且激光测距仪7位于经纬仪6与打桩船1之间；所述第一全站仪4和第二全站仪5位于打桩船1的两侧。

桩基钢护筒2运输到现场后，利用打桩船1前端的桩架8将桩基提升并进行移动，移动前需对桩基钢护筒2的垂直度进行观测，判断打桩船1自身是否存在倾斜情况，确认打桩船1正常后，利用船上自带的GPS将钢护筒移动至桩基位置。

打桩船1将桩基钢护筒2移动至指定位置后，左右方向的垂直度偏位由第一全站仪4和第二全站仪5进行实时监控，并指挥打桩船1通过对起重架油缸升降进行控制，前后方向的垂直度偏差由经纬仪6实时监控并指挥打桩船1进行调整。前后左右的垂直度可以通过给打桩船1箱体内加水或通过升降油缸来进行相应的调整，垂直度的控制过程中还需注意观察风力、潮水、波浪的大小以及钢管桩入水深度引起的浮力变化等因素。

第一全站仪4和第二全站仪5位于打桩船1与激光测距仪7之间，第一全站仪4、第二全站仪5、经纬仪6和激光测距仪7均朝向打桩船1。

桩基钢护筒2在下沉过程中，随着桩基钢护筒2进入海水深度的增加，桩基钢护筒2受到的浮力逐渐增大、打桩船承受的桩基钢护筒2重量减小，造成船体前部上浮，打桩架的倾角随之发生后仰，下沉过程中第二全站仪4根据垂直度的变化及时的进行调整。

海上钢管复合桩高精度测量方法，包括如下步骤：

在合适位置处搭设栈桥3，在栈桥3上设置第一全站仪4、第二全站仪5、经纬仪6和激光测距仪7；将桩基钢护筒2在打桩船1的作用下移动至指定位置；通过经纬仪6实时监控桩基钢护筒2的垂直度情况，并指挥打桩船1对桩基钢护筒2进行调整；将桩基钢护筒2进行下沉，下沉过程中通过第一全站仪4测量桩基钢护筒2设计里程与实测里程的偏差，通过第二全站仪5负责控制下沉过程中垂直度的变化和左右方向的切边变化，通过经纬仪6观测桩基钢护筒2大小里程方向的垂直度及桩基钢护筒2的切边变化，通过激光测距仪7测量桩基钢护筒2左右方向距离的实际变化值。当观测过程中发现桩基钢护筒2偏差大于10mm时，通过打桩船1对桩基钢护筒2进行调整。桩基钢护筒2下沉后，将桩基钢护筒2中心位置与设计坐标进行比较。

监控过程中发现钢护筒偏差大于10mm时，要及时进行调整，在桩基钢护筒2进入泥层前，桩基钢护筒2在风力、潮汐、海浪的作用会左右摆动，下沉过程中要注意摆动的幅度，从而计算出桩基钢护筒2的偏差修正值，在桩基钢护筒2进入泥层时，及时进行观测，如果超过规定值，提起桩基钢护筒2，进行适当的调整后，确保桩基钢护筒2入泥时桩位精度满足要求，再将桩基钢护筒2进入泥层。

当桩基钢护筒2下沉过程中，随着桩基钢护筒2进入海水深度的增加，桩基钢护筒2受到的浮力逐渐增大，打桩船1承受的桩基钢护筒2重量减小，造成船体前部上浮，下沉过程中B点的仪器根据垂直度的变化及时的进行调整。

观测过程中第一全站仪4测量的桩基钢护筒2里程偏差和经纬仪6用切角法观测的里程偏差互相起到复核的作用，但具体控制仍以第一全站仪4测量的数据指导现场施工；同理观测过程中激光测距仪7测量的桩基钢护筒2左右距离偏差和第二全站仪5用切角法观测的偏差互相起到复核的作用，但具体控制时以激光测距仪7测量的数据指导现场施工。

钢护筒下沉完成后，为了保证工程质量，对下沉后的钢护筒中心位置要及时的进行检测，并与设计坐标进行比较，其偏差应满足规范或设计要求，圆心归算引用如下公式：

在工程过程中，至少需要七个人员，一个测量负责人，负责桩基钢护筒2平面定位总体控制，两个测量组长，分别负责第一全站仪4和第二全站仪5的控制和指挥，三个测量员，一个负责经纬仪6的控制和指挥，一个负责激光测距仪7的控制和指挥，一个负责后视棱镜及布设控制点，还有一个交通管制员，用于负责现场来往车辆的临时管控。

栈桥3周围设置防护栏杆，栏杆上配备救生圈、警示牌、消防设施，测量人员戴安全帽、穿救生衣，穿平底防滑软底鞋，用户保护测量人员的人身安全。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

尽管本文较多地使用了图中附图标记：打桩船1，桩基钢护筒2，栈桥3，第一全站仪4，第二全站仪5，经纬仪6，激光测距仪7，桩架8等术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.海上钢管复合桩高精度测量定位装置，其特征在于，包括栈桥(3)；所述栈桥(3)上设有第一全站仪(4)、第二全站仪(5)、经纬仪(6)和激光测距仪(7)，所述栈桥(3)一侧还设有打桩船(1)；经纬仪(6)、激光测距仪(7)和打桩船(1)位于同一直线上，且激光测距仪(7)位于经纬仪(6)与打桩船(1)之间；打桩船(1)上设有桩基钢护筒(2)，且打桩船(1)前端设有与桩基钢护筒(2)相适配的桩架(8)；所述第一全站仪(4)和第二全站仪(5)位于打桩船(1)的两侧。

2.根据权利要求1所述的海上钢管复合桩高精度测量定位装置，其特征在于，所述第一全站仪(4)和第二全站仪(5)位于打桩船(1)与激光测距仪(7)之间。

3.根据权利要求2所述的海上钢管复合桩高精度测量定位装置，其特征在于，所述第一全站仪(4)和第二全站仪(5)分别以第一全站仪(4)和第二全站仪(5)处为后视进行设站。

4.根据权利要求3所述的海上钢管复合桩高精度测量定位装置，其特征在于，所述第一全站仪(4)、第二全站仪(5)、经纬仪(6)和激光测距仪(7)均朝向打桩船(1)。

5.根据权利要求1所述的海上钢管复合桩高精度测量定位装置，其特征在于，所述打桩船(1)上设有用于升降桩基钢护筒(2)的升降油缸。

6.海上钢管复合桩高精度测量定位使用方法，包括如下步骤：

步骤A：在合适位置处搭设栈桥(3)，在栈桥(3)上设置第一全站仪(4)、第二全站仪(5)、经纬仪(6)和激光测距仪(7)；

步骤B：将桩基钢护筒(2)在打桩船(1)的作用下移动至指定位置；

步骤C：通过经纬仪(6)实时监控桩基钢护筒(2)的垂直度情况，并指挥打桩船(1)对桩基钢护筒(2)进行调整；

步骤D：将桩基钢护筒(2)进行下沉，下沉过程中通过第一全站仪(4)测量桩基钢护筒(2)设计里程与实测里程的偏差，通过第二全站仪(5)负责控制下沉过程中垂直度的变化和左右方向的切边变化，通过经纬仪(6)观测桩基钢护筒(2)大小里程方向的垂直度及桩基钢护筒(2)的切边变化，通过激光测距仪(7)测量桩基钢护筒(2)左右方向距离的实际变化值；

步骤E：当观测过程中发现桩基钢护筒(2)偏差大于10mm时，通过打桩船(1)对桩基钢护筒(2)进行调整；

步骤F：桩基钢护筒(2)下沉后，将桩基钢护筒(2)中心位置与设计坐标进行比较。

7.根据权利要求6所述的海上钢管复合桩高精度测量方法，其特征在于，所述步骤D当桩基钢护筒(2)下沉过程中，随着桩基钢护筒(2)进入海水深度的增加，桩基钢护筒(2)受到的浮力逐渐增大，打桩船(1)承受的桩基钢护筒(2)重量减小，造成船体前部上浮，下沉过程中B点的仪器根据垂直度的变化及时的进行调整。

8.根据权利要求7所述的海上钢管复合桩高精度测量方法，其特征在于，所述步骤D观测过程中第一全站仪(4)测量的桩基钢护筒(2)里程偏差和经纬仪(6)用切角法观测的里程偏差互相起到复核的作用，但具体控制仍以第一全站仪(4)测量的数据指导现场施工；同理观测过程中激光测距仪(7)测量的桩基钢护筒(2)左右距离偏差和第二全站仪(5)用切角法观测的偏差互相起到复核的作用，但具体控制时以激光测距仪(7)测量的数据指导现场施工。