CN112726686A - 一种海上大直径单桩沉桩测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种海上大直径单桩沉桩测量方法，其包括以下步骤：稳桩平台定位及标高调平、塔筒门方向测量、单桩垂直度测量、法兰水平度测量、单桩标高测量和测量验收。该海上大直径单桩沉桩测量方法，提高钢管桩单桩基础沉桩过程中的精度要求，准确控制钢管桩平面定位、桩身垂直度、法兰平整度和塔筒门方向，满足单桩施工设计及规范要求。
Description
技术领域
本发明涉及海上风电工程的技术领域，特别是涉及一种海上大直径单桩沉桩测量方法。
背景技术
海上大直径单桩沉桩前使用GPS对稳桩平台平面坐标进行定位，海上施工区域主要集中在大陆架深水区，这些地区信号较差，使用GPS等信号接收类测量仪器时会出现信号延迟或无法接收信号等问题，无法实时对稳桩平台的平面位置进行调整。
另外，由于海上施工的单桩桩径较大，桩长达到100m左右，桩重在1600t左右，自沉前使用千斤顶限制桩身位置，会引起整个稳桩平台的震动，全站仪在稳桩平台震动的情况下无法对桩身垂直度进行测量，稳桩平台的震动同时对全站仪自身的精度会造成影响。
此外，使用水准仪进行测量验收时，风浪对桩身的作用使整个测量平台有小范围的起伏，海风同时会引起测量仪器的震动从而影响测量精度。
发明内容
本发明提供一种海上大直径单桩沉桩测量方法，解决了上述现有技术中存在的技术问题，该海上大直径单桩沉桩测量方法，提高钢管桩单桩基础沉桩过程中的精度要求，准确控制钢管桩平面定位、桩身垂直度、法兰平整度和塔筒门方向，满足单桩施工设计及规范要求。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种海上大直径单桩沉桩测量方法，其包括以下步骤S1:在稳桩平台安装下放前，使用GPS设备对所述稳桩平台所设的两个测量点进行测量，以调整所述稳桩平台的平面位置，达到实际位置与设计位置偏差小于500mm；S2:所述稳桩平台下放后，利用所述稳桩平台的所述实际位置的坐标在CAD上计算出塔筒门方向的实际偏移量，利用钢卷尺标出所述塔筒门方向将所述塔筒门方向进行调整，达到实际角度与设计角度偏差不大于5°；S3:单桩自沉及被锤击过程中使用两台全站仪，采用瞄边法对钢管桩进行垂直度检测，达到实际垂直度偏差不大于3‰；S4:在桩顶的法兰平台上使用水准仪测量四个千斤顶方向的法兰四个点的平整度，利用所述千斤顶进行调整达到所述单桩施工设计要求的法兰水平度不大于3‰；S5:所述桩顶距离设计标高到2m时，使用所述GPS设备及所述全站仪进行所述桩顶标高精确测量，实现最终沉桩高程不高于设计高程50mm的误差；S6:所述单桩验收时，使用所述水准仪测量平均分布的法兰顶8个点的高差，计算对应垂直度，校核垂直度偏差值不大于3‰。
进一步，所述S1包括：S11：在所述稳桩平台的纵轴中线上选取两个测量点，并用油漆标记出来；S12：根据施工现场上所述稳桩平台走向及设计桩中心坐标，在CAD中标注对应所述两个测量点的设计坐标，并在所述稳桩平台上使用所述GPS设备对两个放样点进行放样；S13：测量所述两个放样点的平面坐标，预留调平后所述稳桩平台的平面位置的变化；S14：将所述稳桩平台需要移动的数值传给驾驶室，驾驶室控制移动所述稳桩平台，当所述稳桩平台与设计位置偏差小于施工要求，则控制放下所述稳桩平台；S15：所述稳桩平台下放完成后，测量所述稳桩平台的四角标高。
进一步，所述S2包括：S21：塔筒门设计方向与左方、后方千斤顶设计中线重合，调整所述塔筒门方向以所述左方、后方千斤顶中线为参考；S22：所述稳桩平台定位完成后，在CAD上标出所述稳桩平台的实际纵轴线与设计纵轴线的夹角，计算出所述左方、后方千斤顶实际中线方位角；S23：根据所述方位角，计算出所述塔筒门方向与所述左方、后方千斤顶的相对位置；S24：用钢卷尺量出所述塔筒门方向的设计位置，把所述塔筒门方向调整好。
进一步，所述S3包括：S31：在所述稳桩平台两个垂直方向上对中所述两个测量点架设好所述全站仪，实时监测自沉和打桩过程中所述单桩的倾斜度；S32：实际监测时，采用所述全站仪的竖丝观测所述单桩的边线，当所述竖丝与所述边线重合时，则所述单桩是垂直的；S33：当所述单桩的上端与下端不在一条垂直线上，则需要计算偏差差值；S34：当监测到所述单桩倾斜度不满足垂直度要求时，暂停自沉或打桩，根据测量计算上下端偏差值，将数值报给指挥人员；S35：所述指挥人员根据所述上下偏差值，通过调节所述千斤顶，将所述单桩垂直度调整到3‰以内再继续下桩。
进一步，所述S4包括：S41：自沉结束，测量人员使用所述水准仪在所述桩顶的所述法兰平台，对所述四个千斤顶方向的法兰顶四个点平整度进行测量；S42：将测量数据报给所述指挥人员，所述指挥人员根据所述测量数据调整所述单桩的垂直度。
进一步，所述S5包括：S51：所述测量人员用长钢尺在离所述桩顶3米的位置做好标记；S52：用所述GPS设备测量出强制对中墩的标高，再在所述强制对中墩摆上所述全站仪，计算并输入仪器标高；S53：测量所述单桩做好标记的标高，并把它误差控制在50mm以内通知所述指挥人员停锤。
进一步，所述S6包括：S61：用所述水准仪对所述桩顶的法兰顶平均分布的8个点进行测量；S62：计算出所述法兰顶8个点高差对应的垂直度，校核其误差小于3‰完成垂直度验收。
本发明的有益效果：
本发明提供的海上大直径单桩沉桩测量方法，其包括以下步骤S1:在稳桩平台安装下放前，使用GPS设备对所述稳桩平台所设的两个测量点进行测量，以调整所述稳桩平台的平面位置，达到实际位置与设计位置偏差小于500mm；S2:所述稳桩平台下放后，利用所述稳桩平台的所述实际位置的坐标在CAD上计算出塔筒门方向的实际偏移量，利用钢卷尺标出所述塔筒门方向将所述塔筒门方向进行调整，达到实际角度与设计角度偏差不大于5°；S3:单桩自沉及被锤击过程中使用两台全站仪，采用瞄边法对钢管桩进行垂直度检测，达到实际垂直度偏差不大于3‰；S4:在桩顶的法兰平台上使用水准仪测量四个千斤顶方向的法兰四个点的平整度，利用所述千斤顶进行调整达到所述单桩施工设计要求的法兰水平度不大于3‰；S5:所述桩顶距离设计标高大约2m时，使用所述GPS设备及所述全站仪进行所述桩顶标高精确测量，实现最终沉桩高程不高于设计高程50mm的误差；S6:所述单桩验收时，使用所述水准仪测量平均分布的法兰顶8个点的高差，计算对应垂直度，校核垂直度偏差值不大于3‰。该海上大直径单桩沉桩测量方法，提高钢管桩单桩基础沉桩过程中的精度要求，准确控制钢管桩平面定位、桩身垂直度、法兰平整度和塔筒门方向，满足单桩施工设计及规范要求。
附图说明
图1为本发明实施例中稳桩平台示意图；
图2为本发明实施例中桩心偏差图；
图3为本发明实施例中塔筒门方向示意图；
图4为本发明实施例中塔筒门方向示意图；
图5为本发明实施例中全站仪观察垂直度示意图；
图6为本发明实施例中高程测量示意图；
图7为本发明实施例中平整度测量示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
参见图1-图7，图1为本发明实施例中稳桩平台示意图，图2为本发明实施例中桩心偏差图，图3为本发明实施例中塔筒门方向示意图，图4为本发明实施例中塔筒门方向示意图，图5为本发明实施例中全站仪观察垂直度示意图，图6为本发明实施例中高程测量示意图，图7为本发明实施例中平整度测量示意图。
本发明提供的海上大直径单桩沉桩测量方法，提高钢管桩单桩基础沉桩过程中的精度要求，准确控制钢管桩平面定位、桩身垂直度、法兰平整度和塔筒门方向，满足单桩施工设计及规范要求。
具体参加图1和图2，稳桩平台定位及标高调平：S1:在稳桩平台安装下放前，使用GPS设备对稳桩平台所设的两个测量点进行测量，以调整稳桩平台的平面位置，达到实际位置与设计位置偏差小于500mm。
具体地，步骤S1包括下述步骤，S11：在稳桩平台纵轴中线上选取两个测量点，并用油漆标记出来。
S12：施工员根据施工需要定出的稳桩平台方位走向以及设计桩中心坐标，画出稳桩平台的CAD图纸，在CAD中标出选取的对应两个测量点的设计坐标，使用GPS设备对两个放样点进行放样。
S13：测量两放样点的平面坐标，稳桩平台的纵轴方向由于稳桩平台的抱臂部分轻于操作平台部分，下放之后稳桩平台会向抱臂方向滑移，稳桩平台的横轴方向脱钩后会向塔吊方向滑移，需预留调平后平面位置变化空间。
S14：将稳桩平台需要移动的数值报告驾驶室人员，驾驶室人员通过绞锚移船移动稳桩平台，当稳桩平台到达偏离设计位置500mm以内，指挥驾驶台下放平台。
S15：稳桩平台下放完成后，测量平台四角标高，提供给指挥人员调平平台。
具体参加图3和图4，塔筒门方向测量：S2:稳桩平台下放后，利用稳桩平台的实际位置的坐标在CAD上计算出塔筒门方向的实际偏移量，利用钢卷尺标出塔筒门方向将塔筒门方向进行调整，达到实际角度与设计角度偏差不大于5°。
具体地，步骤S2包括下述步骤，S21：本项目塔筒门设计方向为北偏西45°，根据计算，与左后千斤顶设计中线重合，方位角都为315°，因此，调塔筒门方向以左后千斤顶中线为参照。
S22：稳桩平台定位完成后，在CAD上标出稳桩平台实际纵轴线与设计纵轴线的夹角，计算出千斤顶实际中线方位角。
S23：根据计算，方位角1°的桩周长差值约为6.5公分，计算出设计塔筒门中线与千斤顶的相对位置。
S24：用钢卷尺量出塔筒门方向线的设计位置，把塔筒门方向调整好，控制其误差小于5°。
具体参见图5，单桩垂直度测量：S3:单桩自沉及被锤击过程中使用两台全站仪，采用瞄边法对钢管桩进行垂直度检测，达到实际垂直度偏差不大于3‰。
具体地，步骤S3包括下述步骤：S31：在稳桩平台两个垂直方向上的强制对中控制点架设好全站仪，强制对中控制点设置在抱桩状态时顶推油缸的反向延长线上，实时监测自沉和打桩过程中单桩的倾斜度。
S32：实际监测时，采用全站仪的竖丝观测单桩的边线，当竖丝与边线重合时，说明钢管桩是垂直的。
S33：当桩上端与下端不在一条垂直线上，出现方位角角度偏差，则需要计算偏差差值，计算公式为：D＝L*tan(A)，D为上下端边线偏差值，L为全站仪至观测点平距，A为上下方位角角度差。
S34：当监测到单桩倾斜度不满足垂直度要求时，应通知指挥人员暂停自沉或打桩，根据测量计算上下端偏差值，将数值报给指挥人员。
S35：指挥人员根据上下偏差值，通过调节液压千斤顶，将单桩垂直度调到3‰以内再继续下桩。
法兰水平度测量：S4:在桩顶的法兰平台上使用水准仪测量四个千斤顶方向的法兰四个点的平整度，利用千斤顶进行调整达到单桩施工设计要求的法兰水平度不大于3‰。
具体地，步骤S4包括下述步骤：S41：自沉结束，测量人员使用水准仪在桩顶替打法兰平台对四个千斤顶方向的法兰四个点平整度进行测量。
S42：将测量数据报给指挥人员，指挥人员根据数据调整装的垂直度。
具体参见图6，单桩标高测量：S5:桩顶距离设计标高大约2m时，使用GPS设备及全站仪进行桩顶标高精确测量，实现最终沉桩高程不高于设计高程50mm的误差。
具体地，步骤S5包括下述步骤：S51：因为沉桩过程中桩顶需套振动锤，全站仪无法测到桩顶标高，因此，运驳船到达现场以后，测量人员用长钢尺在离桩顶3米的位置做好标记，本项目单桩桩顶设计标高为18m，所以需要将做标记位置标高控制到15m。
S52：用GPS设备测量出强制对中墩的标高，再在强制对中墩摆上全站仪，计算并输入仪器标高。
S53：测量单桩做好标记的标高，并把它控制到15-15.05以内通知指挥人员停锤。
具体参见图7，测量验收：S6:单桩验收时，使用水准仪测量平均分布的法兰顶8个点的高差，计算对应垂直度，校核垂直度偏差值不大于3‰。
具体地，步骤S6包括下述步骤：S61：用水准仪对钢管桩桩顶法兰顶平均分布的8个点进行测量。
S62：测量完成之后共获得8例数据(编号1～8)，分为四组(1与5、2与6、3与7、4与8)依次求其差值的绝对值，并以四组数据绝对值除以桩顶直径，计算出4组垂直度数据，取四组数据中最大值与施工要求的3‰进行比较，校核其误差小于3‰完成垂直度验收。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围的方案，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (7)
1.一种海上大直径单桩沉桩测量方法，其特征在于：其包括以下步骤
S1:在稳桩平台安装下放前，使用GPS设备对所述稳桩平台所设的两个测量点进行测量，以调整所述稳桩平台的平面位置，达到实际位置与设计位置偏差小于500mm；
S2:所述稳桩平台下放后，利用所述稳桩平台的所述实际位置的坐标在CAD上计算出塔筒门方向的实际偏移量，利用钢卷尺标出所述塔筒门方向将所述塔筒门方向进行调整，达到实际角度与设计角度偏差不大于5°；
S3:单桩自沉及被锤击过程中使用两台全站仪，采用瞄边法对所述单桩进行垂直度检测，达到实际垂直度偏差不大于3‰；
S4:在桩顶的法兰平台上使用水准仪测量四个千斤顶方向的法兰四个点的平整度，利用所述千斤顶进行调整达到所述单桩施工设计要求的法兰水平度不大于3‰；
S5:所述桩顶距离设计标高到2m时，使用所述GPS设备及所述全站仪进行所述桩顶标高精确测量，实现最终沉桩高程不高于设计高程50mm的误差；
S6:所述单桩验收时，使用所述水准仪测量平均分布的法兰顶8个点的高差，计算对应垂直度，校核垂直度偏差值不大于3‰。
2.根据权利要求1所述的海上大直径单桩沉桩测量方法，其特征在于：所述S1包括：
S11：在所述稳桩平台的纵轴中线上选取两个测量点，并用油漆标记出来；
S12：根据施工现场上所述稳桩平台走向及设计桩中心坐标，在CAD中标注对应所述两个测量点的设计坐标，并在所述稳桩平台上使用所述GPS设备对两个放样点进行放样；
S13：测量所述两个放样点的平面坐标，预留调平后所述稳桩平台的平面位置的变化；
S14：将所述稳桩平台需要移动的数值传给驾驶室，驾驶室控制移动所述稳桩平台，当所述稳桩平台与设计位置偏差小于施工要求，则控制放下所述稳桩平台；
S15：所述稳桩平台下放完成后，测量所述稳桩平台的四角标高。
3.根据权利要求1所述的海上大直径单桩沉桩测量方法，其特征在于：所述S2包括：
S21：塔筒门设计方向与左方、后方千斤顶设计中线重合，调整所述塔筒门方向以所述左方、后方千斤顶中线为参考；
S22：所述稳桩平台定位完成后，在CAD上标出所述稳桩平台的实际纵轴线与设计纵轴线的夹角，计算出所述左方、后方千斤顶实际中线方位角；
S23：根据所述方位角，计算出所述塔筒门方向与所述左方、后方千斤顶的相对位置；
S24：用钢卷尺量出所述塔筒门方向的设计位置，把所述塔筒门方向调整好。
4.根据权利要求1所述的海上大直径单桩沉桩测量方法，其特征在于：所述S3包括：
S31：在所述稳桩平台两个垂直方向上对中所述两个测量点架设好所述全站仪，实时监测自沉和打桩过程中所述单桩的倾斜度；
S32：实际监测时，采用所述全站仪的竖丝观测所述单桩的边线，当所述竖丝与所述边线重合时，则所述单桩是垂直的；
S33：当所述单桩的上端与下端不在一条垂直线上，则需要计算偏差差值；
S34：当监测到所述单桩倾斜度不满足垂直度要求时，暂停自沉或打桩，根据测量计算上下端偏差值，将数值报给指挥人员；
S35：所述指挥人员根据所述上下偏差值，通过调节所述千斤顶，将所述单桩垂直度调整到3‰以内再继续下桩。
5.根据权利要求1所述的海上大直径单桩沉桩测量方法，其特征在于：所述S4包括：
S41：自沉结束，测量人员使用所述水准仪在所述桩顶的所述法兰平台，对所述四个千斤顶方向的法兰顶四个点平整度进行测量；
S42：将测量数据报给所述指挥人员，所述指挥人员根据所述测量数据调整所述单桩的垂直度。
6.根据权利要求1所述的海上大直径单桩沉桩测量方法，其特征在于：所述S5包括：
S51：所述测量人员用长钢尺在离所述桩顶3米的位置做好标记；
S52：用所述GPS设备测量出强制对中墩的标高，再在所述强制对中墩摆上所述全站仪，计算并输入仪器标高；
S53：测量所述单桩做好标记的标高，并把它误差控制在50mm以内通知所述指挥人员停锤。
7.根据权利要求1所述的海上大直径单桩沉桩测量方法，其特征在于：所述S6包括：
S61：用所述水准仪对所述桩顶的法兰顶平均分布的8个点进行测量；
S62：计算出所述法兰顶8个点高差对应的垂直度，校核其误差小于3‰完成垂直度验收。
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