CN113818486A - 一种钢壳管节分段拼接精度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢壳管节分段拼接精度控制方法，包括以下步骤：步骤S10、根据施工场地的平面图，在施工场地上设置管节安装区域和多个固定测量点，并设置至少一个测量点的定位坐标；步骤S20、在设置有定位坐标的测量点上布置测量装置，测量装置通过定位坐标测量其他测量点的坐标，建立测控网系统，计算出管节所有分段的理论坐标；步骤S30、将分段吊装至管节安装区域内进行粗定位，测量装置测量所有分段的实际坐标；步骤S40、将分段的理论坐标和实际坐标进行对比，确定分段的定位精度；步骤S50、若定位精度位于指定精度范围内，不需要做调整，若定位精度超出指定精度范围，调整分段位置，再进行对比。此方法能够减少测量误差，提高管节拼接的定位精度。

Description

一种钢壳管节分段拼接精度控制方法

技术领域

本发明涉及沉管隧道建造技术领域，尤其涉及一种钢壳管节分段拼接精度控制方法。

背景技术

沉管隧道是将隧道管段分段预制，沉放在预先挖好的基槽内，完成管段间的水下连接，从而形成一个完整的水下通道。

单个管节的尺寸较大，在实际操作时，会将管节分为多个节段进行制作，将多个节段搭载成完整的管节，沉管隧道管节中节段搭载的合拢精度要求高。为保证相邻节段的对接缝能够很好的对接，一般采用地样格子线作为基准，地样格子线与节段上的定位基准的偏差，来判断节段搭载的精度。此方法存在以下缺陷：

1、地样格子线不固定，每次分段拼接一个新的管节需要重新戡划格子线，格子线戡划的基准不统一，误差较大；

2、地样格子线容易被管节及其他设备遮挡或破坏；

3、地样格子线作为二维的测量基准，系统误差大，不够精确，不能满足管节的分段拼接精度要求。

发明内容

本发明实施例的目的在于：提供一种钢壳管节分段拼接精度控制方法，其操作简单，能够提高管节的分段在分段拼接过程中的精度，且测量点能够重复使用，通用性高。

为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

提供一种钢壳管节分段拼接精度控制方法，包括以下步骤：

步骤S10、根据施工场地的平面图，在所述施工场地上设置多个固定的测量点和管节安装区域，并设置至少一个所述测量点的定位坐标；

步骤S20、提供测量装置，在所述测量点上布置所述测量装置，所述测量装置通过所述测量点的定位坐标测量其他所述测量点的坐标，建立测控网系统，并根据所述测控网系统，计算出管节的所有分段的理论坐标值；

步骤S30、将所述分段吊装至所述管节安装区域内进行粗定位，所述测量装置测量所有所述分段的实际坐标值；

步骤S40、将所述分段的理论坐标值和实际坐标值进行对比，确定所述分段的定位精度；

步骤S50、当所述定位精度位于指定的精度范围内时，不需要做调整，当所述定位精度超出指定的精度范围时，调整所述分段位置，再进入步骤S40。

作为一种钢壳管节分段拼接精度控制方法的一种优选方案，还包括步骤S31，将所述分段上的定位基准线投影至所述管节安装区域上，绘制得到辅助基准。

作为一种钢壳管节分段拼接精度控制方法的一种优选方案，当所述测量装置在所述测量点上因部分区域被遮挡而无法测量时，则使用所述辅助基准进行辅助测量。

作为一种钢壳管节分段拼接精度控制方法的一种优选方案，在步骤S40中，所述指定的精度范围为±5mm。

作为一种钢壳管节分段拼接精度控制方法的一种优选方案，所述测量装置和计算机连接，所述测量装置进行测量时，同步将所述测量装置测得测量数据输入到所述计算机内，所述计算机自动处理测量数据，建立所述测控网系统。

作为一种钢壳管节分段拼接精度控制方法的一种优选方案，所述测量点包括第一子测量点和第二子测量点，在所述施工场地的外周围间隔布置多个所述第一子测量点，以满足测量需求。

作为一种钢壳管节分段拼接精度控制方法的一种优选方案，所述管节安装区域至少设置两个所述第二子测量点，所述第二子测量点分别临近于所述管节的安装区域的长度方向的两端。

作为一种钢壳管节分段拼接精度控制方法的一种优选方案，所述测量点均为测量墩，所述测量墩的顶端设有对中盘，用于架设所述测量装置。

作为一种钢壳管节分段拼接精度控制方法的一种优选方案，所有所述测量点上均设置有棱镜，所述测量装置为全站仪，所述全站仪发出的检测光纤经过所述棱镜反射回所述全站仪，测量出所述测量点的坐标。

作为一种钢壳管节分段拼接精度控制方法的一种优选方案，在使用所述测量装置进行测量前，还需要对所述测量装置进行校准，包括以下步骤：

步骤S201、任取具有所述定位坐标的所述测量点，使用所述测量装置测量其他所述测量点，得到测量坐标；

步骤S202、将所述测量点的所述测量坐标与所述定位坐标进行对比，若所述测量坐标和所述定位坐标的差值在±1mm以内,则使用所述测量装置进行测量工作，若超过在1mm，则需要重新架设所述测量装置。

本发明实施例的有益效果为：通过设置固定的测量点，以测量点为基准建立三维测控网系统，三维测控网系统也是固定的，实现管节在分段拼接的基准统一，有利于减少测量误差；三维测控网系统相比于二维测量基准，操作简单，测量覆盖空间广，能够更全面，更精准反应管节分段拼接的拼接精度，以控制管节的拼接精度。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例的测量点在施工场地的分布图。

图2为本发明实施例的辅助基准在管节安装区域的分布图。

图3为本发明实施例的测量点的俯视图。

图中：

1、施工场地；2、测量点；21、第一子测量点；22、第二子测量点；23、对中盘；3、管节安装区域；4、辅助基准。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1至图3所示，本发明的实施例提供一种钢壳管节分段拼接精度控制方法，包括以下步骤：

步骤S10、根据施工场地1的平面图，在施工场地1上设置多个固定的测量点2和管节安装区域3，并设置至少一个测量点2的定位坐标；

步骤S20、提供测量装置，在测量点2上布置测量装置，测量装置通过测量点2的定位坐标测量其他测量点2的坐标，建立测控网系统，并根据测控网系统，计算出管节的所有分段的理论坐标；

步骤S30、将分段吊装至管节安装区域3内进行粗定位，测量装置测量所有分段的实际坐标；

步骤S40、将分段的理论坐标和实际坐标进行对比，确定分段的定位精度；

步骤S50、当定位精度位于指定的精度范围内时，不需要做调整，当定位精度超出指定的精度范围时，调整分段位置，再进入步骤S40。测量点2的布置满足测量装置能够测量到整个施工场地1和管节的测量点2，即以适用所有管节的分段拼接要求为原则布置，能够用于不同管节的拼接，通用性好；通过设置固定的测量点2，以测量点2为基准建立三维测控网系统，三维测控网系统也是固定的，能够实现管节在分段拼接的基准统一，进而避免因基准不统一而产生的测量误差；三维测控网系统相比于地样格子线的二维测量基准，三维测控网系统能够重复使用，不需要每次管节分段拼接前都建立定位基准，操作简单，测量覆盖空间广，能够更全面，更精准反应管节分段拼接的拼接精度，以满足管节的拼接精度要求，而且三维测控网系统不会因为在拼接过程中被擦拭掉而需要重新建立测量基准。

优选地，测量装置安装在任意一个测量点2，并确定安装有测量装置的测量点2的定位坐标，以测量点2的定位坐标测量确定其他测量点2的坐标，然后通过所有测量点2的坐标建立三维测控网系统。

具体地，在步骤S40中，指定的精度范围为±5mm。在将分段的理论坐标和实际坐标进行对比时，通过计算各个分段的理论坐标和实际坐标的X、Y、Z的差值在±5mm内，则符合拼接要求。

参照图2所示，在本实施例中，钢壳管节分段拼接精度控制方法还包括步骤S31，将分段上的定位基准线投影至管节安装区域3上，绘制得到辅助基准4。具体地，辅助基准4为网格线，网格线覆盖整个管节安装区域3，网格线上选取多个辅助测量点，并在三维测控网系统内计算出所有辅助测量点的理论坐标，同时通过测量装置测量所有辅助测量点的实际坐标，将辅助测量点的理论坐标和实际坐标进行对比，确定辅助测量点的定位精度是否在±5mm内。若符合定位精度要求，则使用辅助基准4与分段上的定位基准对齐，起到快速将分段定位到管节安装区域3内的作用。

具体地，当测量装置在测量点2上因部分区域被遮挡而无法测量时，则使用辅助基准4进行辅助测量。三维测控网系统是以适用所有管道的分段拼接要求为原则设置的，使用测量点2测量管节分段的实际坐标时，可能因管节的尺寸不同，测量时会被遮挡，无法测量出全部管节分段的实际坐标，通过设置辅助基准4能够测量被遮挡的区域的分段实际坐标，与测量点2相互配合得到所有管节分段的实际坐标。

优选地，测量装置和计算机连接，测量装置进行测量时，同步将测量装置测得测量数据输入到计算机内，计算机自动处理测量数据，建立测控网系统。通过计算机自动建立测控网系统，能够减少人为计算的误差，且计算机能够记录测量数据并重复多次使用测控网系统，也便于测控网系统的维护。

参照图1所示，在本实施例中，测量点2包括第一子测量点21和第二子测量点22，在施工场地1的外周围间隔布置多个所述第一子测量点21，以满足测量需求。第一子测量点21间隔布置在施工场地1的外周围，以使测量装置能够测量到施工场地1上的所有测量点2的坐标。

进一步地，管节安装区域3至少设置两个第二子测量点22，第二子测量点22分别临近于管节安装区域3的长度方向的两端，管节安装区域3的长度方向为整个管节的长度方向的两端。通过在管节安装区域3的长度方向的两端上设置第二子测量点22，第二子测量点22与第一子测量点21配合，测量装置能够测量到管节分段上的坐标，以便确定管节分段的实际坐标。

在本实施例中，测量点2均为测量墩，测量墩的顶端设有对中盘23，用于架设测量装置。测量墩与地面固定连接，在测量墩的顶端设置对中盘23，测量仪器能够安装在测量点2上，且所有的测量墩上的对中盘23均统一尺寸设置，能够统一测量装置的安装基准，避免测量装置在不同的测量点2上测量时因测量装置的安装基准不统一而产生测量误差。

具体地，所有测量点2上均设置有棱镜，测量装置为全站仪，全站仪发出的检测光纤经过棱镜反射回全站仪，以测量出测量点2的坐标。全站仪，即全站型电子测距仪，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。全站仪安置一次就可完成该测站上全部测量工作。棱镜能够反射光线被全站仪接收，全站仪配合棱镜能够实现位置的测量。

优选地，在使用测量装置进行测量前，还需要对测量装置进行校准，包括以下步骤：

步骤S201、任取具有定位坐标的所述测量点2，使用测量装置测量其他测量点2，得到测量坐标；

步骤S202、将测量点2的测量坐标与定位坐标进行对比，若测量坐标和定位坐标的差值在±1mm以内,则使用测量装置进行测量工作，若超过在1mm，则需要重新架设测量装置。测量点2的对中盘23在制作安装时可能会出现尺寸误差，测量装置在不同的测量点2安装时，可能因安装失误导致测量基准不准确，通过对测量装置进行校准，可能减少测量装置的安装误差和测量点2的对中盘23的尺寸误差。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”等的描述意指结合该实施例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10、根据施工场地的平面图，在所述施工场地上设置管节安装区域和多个固定的测量点，并设置至少一个所述测量点的定位坐标；

步骤S20、提供测量装置，在设置有定位坐标的所述测量点上布置所述测量装置，所述测量装置通过所述测量点的定位坐标测量其他所述测量点的坐标，建立测控网系统，并根据所述测控网系统，计算出管节的所有分段的理论坐标；

步骤S30、将所述分段吊装至所述管节安装区域内进行初步定位，所述测量装置测量所有所述分段的实际坐标；

步骤S40、将所述分段的理论坐标和实际坐标进行对比，确定所述分段的定位精度；

步骤S50、当所述定位精度位于指定的精度范围内时，不需要做调整，当所述定位精度超出指定的精度范围时，调整所述分段位置，再进入步骤S40。

2.根据权利要求1所述的钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，还包括步骤S31，将所述分段上的定位基准线投影至所述管节安装区域上，绘制得到辅助基准。

3.根据权利要求2所述的钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，当所述测量装置在所述测量点上因部分区域被遮挡而无法测量时，则使用所述辅助基准进行辅助测量。

4.根据权利要求1所述钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，在步骤S40中，所述指定的精度范围为±5mm。

5.根据权利要求1所述的钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，所述测量装置和计算机连接，所述测量装置进行测量时，同步将所述测量装置测得测量数据输入到所述计算机内，所述计算机自动处理测量数据，建立所述测控网系统。

6.根据权利要求1所述钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，所述测量点包括第一子测量点，在所述施工场地的外周围间隔布置多个所述第一子测量点，以满足测量需求。

7.根据权利要求1所述钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，所述测量点还包括第二子测量点，所述管节安装区域内至少设置两个所述第二子测量点，所述第二子测量点分别临近于所述管节安装区域的长度方向的两端。

8.根据权利要求1所述的钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，所述测量点为测量墩，所述测量墩的顶端设有对中盘，用于架设所述测量装置。

9.根据权利要求1所述的钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，所有所述测量点上均设置有棱镜，所述测量装置为全站仪，所述全站仪发出的检测光纤经过所述棱镜反射回所述全站仪，以测量出所述测量点的坐标。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种钢壳管节分段拼接精度控制方法，其特征在于，在使用所述测量装置进行测量前，还需要对所述测量装置进行校准，包括以下步骤：

步骤S201、任取具有所述定位坐标的所述测量点，使用所述测量装置测量其他所述测量点，得到测量坐标；

步骤S202、将所述测量点的所述测量坐标与所述定位坐标进行对比，若所述测量坐标和所述定位坐标的差值在±1mm以内,则使用所述测量装置进行测量工作，若超过在1mm，则需要重新架设所述测量装置。

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