CN116044173A - 一种高大柱体内钢筋节段的安装方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，涉及高大墩身和塔身施工技术领域，包括步骤：三维扫描装置对已浇筑柱体节段及其预埋钢筋进行三维数据采集，并建立三维A模型；待安装钢筋节段按照设计图纸绑扎完成，并用三维扫描装置对待安装钢筋节段建立三维B模型；将三维B模型与三维A模型进行虚拟匹配，对于三维B模型中出现的偏差钢筋进行标记并输出偏差数据；重复更新待安装钢筋节段和三维B模型，直到三维B模型与三维A模型完全匹配，待安装钢筋节段调整完成；待安装钢筋节段吊运至已浇筑柱体节段的预埋钢筋上方，对位安装。本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法，解决现有技术不能实现快速化施工的问题。

Description

一种高大柱体内钢筋节段的安装方法

技术领域

本申请涉及高大墩身和塔身施工技术领域，具体涉及一种高大柱体内钢筋节段的安装方法。

背景技术

随着施工技术的跨越式发展，高大塔柱和高大墩柱越来越多，混凝土类型的高大柱体(塔身和墩身的统称)施工普遍采用的爬模、滑模和翻模等工艺进行分节段施工。随着经济的高速发展，快速化施工要求越来越普遍，而快速化施工对柱体的施工质量提出了更高的要求，其中，制约柱体快速化施工最主要因素之一就是钢筋绑扎。

相关技术中，主要采用两种钢筋绑扎的方法，第一种钢筋绑扎的方法，施工人员采用后场批量预制，起吊后单根绑扎，单根待安装钢筋对齐已浇筑成型的柱体露出的预留钢筋。第二种钢筋绑扎的方法，施工人员采用后场柱体钢筋节段整体绑扎，现场整体拼装的方式。

但是，第一种钢筋绑扎的方法，起吊后单根绑扎，随着柱体的不断增高，高空作业面临的作业平台小，吊装运输慢，人员安全风险大，效率不高等种种不利因素，极大影响和制约高大柱体的快速化施工。

第二种钢筋绑扎的方法，因柱体已浇筑节段钢筋数量多，浇筑后其三维姿态相对设计状态发生变化，安装精度底；采用后场柱体钢筋节段整体绑扎，吊装至预定位置，与已浇筑节段预留钢筋容易发生对位不准确的问题，高度、位置或两者同时产生偏移，对位安装时再对钢筋进行调整，难度非常大，效率非常底，安全风险也变大，极大影响和制约高大柱体的快速化施工。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，解决现有技术不能实现快速化施工的问题。

为达到以上目的，采取的技术方案是：一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，包括步骤：

三维扫描装置对已浇筑柱体节段及其预埋钢筋进行三维数据采集，并建立三维A模型；待安装钢筋节段按照设计图纸绑扎完成，并用三维扫描装置对待安装钢筋节段建立三维B模型；

将三维B模型与三维A模型进行虚拟匹配，对于三维B模型中出现的偏差钢筋进行标记并输出偏差数据；根据偏差数据，更新待安装钢筋节段和三维B模型，再次进行虚拟匹配；

重复更新待安装钢筋节段和三维B模型，直到三维B模型与三维A模型完全匹配，待安装钢筋节段调整完成；待安装钢筋节段吊运至已浇筑柱体节段的预埋钢筋上方，对位安装。

在上述技术方案的基础上，三维扫描装置对预埋钢筋进行三维数据采集并建立三维A模型，包含：

在预埋钢筋上安置四个标靶，三维扫描装置分区扫描预埋钢筋，相邻区间扫描涵盖至少两个相同标靶作为公共参照点，将所有扫描结果进行拼接形成三维A模型。

在上述技术方案的基础上，四个所述标靶呈平行四边形分布，且每个标靶的高度超过所有预埋钢筋的高度。

在上述技术方案的基础上，分区扫描预埋钢筋，拼接形成三维A模型，包含：

不同区采集到的三维数据全部输送至中央处理器，中央处理器利用标靶作为公共参照点，进行拼接，建立预埋钢筋的三维A模型。

在上述技术方案的基础上，待安装钢筋节段按照设计图纸绑扎完成，并用三维扫描装置对待安装钢筋节段建立三维B模型，包含：

根据设计图纸预制钢筋，并整体绑扎，形成待安装钢筋节段；

在钢筋加工场地内，定点定向安装若干三维扫描装置，建立覆盖一定范围的独立控制网；

将待安装钢筋节段吊运至独立控制网内，若干三维扫描装置采集并拼接得到三维B模型。

在上述技术方案的基础上，建立覆盖一定范围的独立控制网，包含：

建立独立控制网的坐标系，设置若干已知坐标的控制点，控制点用于安装三维扫描装置；

每个三维扫描装置独立扫描并获取待安装钢筋节段的部分三维坐标，拼接得到三维B模型。

在上述技术方案的基础上，所述钢筋加工场地还包含用于支撑待安装钢筋节段的支撑架以及用于吊运待安装钢筋节段的吊具。

在上述技术方案的基础上，所述控制点的数目为4个，且4个控制点形成平行四边形。

在上述技术方案的基础上，对于三维B模型中出现的偏差钢筋进行标记并输出偏差数据，包含：

以邻近的控制点为基准，对偏差钢筋进行颜色标记。

在上述技术方案的基础上，所述三维扫描装置采用三维激光扫描仪和近景摄影测量仪器。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法，以三维A模型为基准，先根据设计图纸绑扎实际的待安装钢筋节段，根据待安装钢筋节段建立三维B模型，通过三维A模型和三维B模型匹配发现偏差钢筋及偏差数据，指导调整并消除偏差，重复上述过程直到两者完全匹配，继而保证待安装钢筋节段整体绑扎精度，大大提高了工作效率，有效减少了施工人员高空作业的时间，降低了安全风险，满足高大柱体快速化施工需求，有良好的经济效益和社会效益。

相对于现有技术中单根起吊绑扎的方法，本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法更能满足快速化施工需求，大大提高了工作效率。相对于现有技术中后场按照设计图纸整体绑扎然后直接吊运拼装，本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法大大提高了施工精度，降低了安装难度，提高了施工效率。相对于现有技术中在已浇筑柱体节段施工完成后，采用全站仪等设备进行前期采集预留钢筋，然后再去后场根据采集坐标整体绑扎待安装钢筋节段；本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法，获取预留钢筋模型和绑扎待安装钢筋节段同时进行，比上述现有技术中先采集预留钢筋后整体绑扎待安装钢筋节段，效率更高，更能满足快速化施工要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的获取已浇筑柱体节段及预留钢筋的三维A模型的示意图；

图2为本申请实施例提供的钢筋场地内建立独立控制网；

图3为本申请实施例提供的待安装钢筋节段的俯视图；

图4为本申请实施例提供的获取待安装钢筋节段的三维B模型的示意图；

图5为本申请实施例提供的三维A模型和三维B模型进行预匹配的示意图；

图6为本申请实施例提供的偏差调整后三维A模型与三维B模型匹配图；

附图标记：1、三维A模型；2、三维B模型；10、待安装钢筋节段；11、标靶；12、控制点；21、偏差钢筋。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1至图5所示，本申请公开了一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，包括步骤：

三维扫描装置对已浇筑柱体节段的预埋钢筋进行三维数据采集，并建立三维A模型1，即将已浇筑柱体节段的预埋钢筋从实体装置转化为虚拟模型。按照设计图纸绑扎实体的待安装钢筋节段10，三维扫描装置对实体的待安装钢筋节段10进行扫描，并建立虚拟的三维B模型2。三维B模型2基于实际的待安装钢筋节段10的形状得到的三维模型，不同于待安装钢筋节段10的设计图纸。

将三维B模型2与三维A模型1进行虚拟匹配，对于三维B模型2中相对于三维A模型1出现的偏差钢筋21进行标记，并输出偏差数据。具体地，偏差数据包含钢筋本身的尺寸偏差以及钢筋的位置偏差。之后根据偏差数据，更新实际的待安装钢筋节段10，钢筋本身尺寸不对的，更正尺寸，钢筋安装位置不准确的，更正钢筋的安装位置，并在调整待安装钢筋节段10后，三维扫描装置对待安装钢筋节段10重新建立三维B模型2，更新三维B模型2；再次将三维B模型2与三维A模型1进行虚拟匹配。

重复更新待安装钢筋节段10和三维B模型2，直到三维B模型2与三维A模型1完全匹配，待安装钢筋节段10调整完成。待安装钢筋节段10被吊运至与已浇筑柱体节段的预埋钢筋上方，进行实体对位安装。

本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法，已浇筑柱体节段的预埋钢筋，作为待安装钢筋节段10的基础，在施工过程中预埋钢筋受绑扎精度、混凝土浇筑振捣等外界因素影响，其三维姿态已经发生改变，与预埋钢筋原有的设计图纸存在一定偏差，采用三维扫描装置对已浇筑柱体节段的预埋钢筋的三维姿态数据进行采集，能够快速获取预埋钢筋的真实三维姿态，建立真实的三维A模型1，为待安装钢筋节段10的调整提供可靠依据。

重要的是，建立三维A模型1、以及绑扎待安装钢筋节段10并建立三维B模型2，两者完全相互独立，可以分开进行，大大节省了时间，满足快速化施工的要求。

本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法，以三维A模型1为基准，先根据设计图纸绑扎实际的待安装钢筋节段10，根据待安装钢筋节段10建立三维B模型2，通过三维A模型1和三维B模型2匹配发现偏差钢筋21及偏差数据，指导调整并消除偏差，重复上述过程直到两者完全匹配，继而保证待安装钢筋节段10整体绑扎精度，大大提高了工作效率，有效减少了施工人员高空作业的时间，降低了安全风险，满足高大柱体快速化施工需求，有良好的经济效益和社会效益。

相对于现有技术中单根起吊绑扎的方法，本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法更能满足快速化施工需求，大大提高了工作效率。相对于现有技术中后场按照设计图纸整体绑扎然后直接吊运拼装，本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法大大提高了施工精度，降低了安装难度，提高了施工效率。

相对于现有技术中在已浇筑柱体节段施工完成后，采用全站仪等设备进行前期采集预留钢筋，然后再去后场根据采集坐标整体绑扎待安装钢筋节段10；本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法，获取预留钢筋模型和绑扎待安装钢筋节段10同时进行，比上述现有技术中先采集预留钢筋后整体绑扎待安装钢筋节段10，效率更高，更能满足快速化施工要求。值得说明的是，先按照设计图纸绑扎待安装钢筋节段10，然后慢慢调整，不用担心过大，若调整量非常大，说明上一节柱体节段浇筑不合格。反之，只要上一节柱体节段浇筑合格，后期的调整量，相比于现有技术整个待安装钢筋节段10在完成预留钢筋测量后整体绑扎，工作量大大减小，所需时间更短，效率更高。在实际工作过程中，一根30米的高大柱体，采用本申请的安装方法，相比于现有技术能提前一个月的时间。

如图1所示，在一个实施例中，三维扫描装置对预埋钢筋进行三维数据采集并建立三维A模型1，包含：

在预埋钢筋上安置四个标靶11，凸出显眼点，三维扫描装置分区扫描预埋钢筋，相邻区间扫描涵盖至少两个相同标靶11作为公共参照点，将所有的扫描结果进行拼接形成三维A模型1。在拼接过程中，重复的部分直接进行重叠处理即可。

具体地，高大柱体的柱截面尺寸一般较大，预埋钢筋繁多，一次扫描可能无法全部完成，引入标靶11后便于分区扫描后再进行拼接，而标靶11充当拼接过程的基准点。

在其余实施例中，若高大柱体的柱截面尺寸不是特别大，也可以一次性扫描完成。

具体地，分区的数目根据待安装钢筋节段10的尺寸大小和紧密程度来划分。

进一步地，四个标靶11呈平行四边形分布，即邻近的标靶11之间相互连线呈平行四边形。每个标靶11的高度超过所有预埋钢筋的高度，突出的标靶11便于后续作为基准。

进一步地，分区扫描预埋钢筋，拼接形成三维A模型1，包含：

不同区采集到的三维数据全部输送至中央处理器，中央处理器利用标靶11作为公共参照点，进行拼接，建立预埋钢筋的三维A模型1。

优选地，三维扫描装置分四个区扫描预埋钢筋，每个区对应于标靶11形成的平行四边形的一条边。

在一个实施例中，待安装钢筋节段10按照设计图纸绑扎完成，并用三维扫描装置对待安装钢筋节段10建立三维B模型2，包含：

根据设计图纸进行待浇筑柱体节段的待施工钢筋的预制，并整体绑扎，形成待安装钢筋节段10；

在钢筋加工场地内，定点定向安装若干三维扫描装置，建立覆盖一定范围的独立控制网；

将待安装钢筋节段10吊运至独立控制网内，若干三维扫描装置采集并拼接得到三维B模型2。

具体地，独立控制网的若干三维扫描装置能够扫描覆盖整个待安装钢筋节段10。

本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法，设置独立控制网，能够一次建立，重复使用，整体成本低，能够扫描一个个待安装钢筋节段10，提高建模效率，进一步整体施工效率。

如图2所示，进一步地，建立覆盖一定范围的独立控制网，若干三维扫描装置采集并拼接得到三维B模型2，包含：

建立独立控制网的坐标系，该坐标系区别于设计图纸的坐标系，专门在场外使用；设置若干已知坐标的控制点12，控制点12用于安装三维扫描装置；

每个三维扫描装置独立扫描并获取待安装钢筋节段10的部分三维坐标，拼接得到三维B模型2。

优选地，控制点12的三维坐标通过全站仪和水准仪事先测量好。

进一步地，钢筋加工场地还包含用于支撑待安装钢筋节段10的支撑架以及用于吊运待安装钢筋节段10的吊具。钢筋加工场地一次设置，能够重复使用。

优选地，控制点12的数目为4个，且4个控制点12同样形成平行四边形。

进一步地，将三维B模型2与三维A模型1进行虚拟匹配，对于三维B模型2中出现的偏差钢筋21进行标记并输出偏差数据，包含：

以邻近的控制点12为基准，对偏差钢筋21进行颜色标记。标记之后，对应在实际的待安装钢筋节段10中找到相应的偏差钢筋21，进行更正。

在一个实施例中，三维扫描装置采用三维激光扫描仪。在另一个实施例中，三维扫描装置还可以采用近景摄影测量仪器。

综上所述，本申请的高大柱体内钢筋节段的安装方法，区别于现有技术中的测量方案，创新性的采用三维激光扫描仪或近景摄影测量仪，对已浇筑柱体节段的预埋钢筋实体进行建模得到三维A模型1，通过三维A模型1和三维B模型2匹配比较，对绑扎完成的待安装钢筋节段10的三维姿态调整提供数据支撑，指导待安装钢筋节段10进行偏差调整，确保了待安装钢筋节段10整体预制的精确度，构造出一整套精确高效的钢筋节段整体安装质量控制方案，提高了高大柱体施工钢筋绑扎效率，减少了人员高空作业时间，打通了高大柱体快速化施工的瓶颈，带来良好的经济效益和社会效益。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于，包括步骤：

三维扫描装置对已浇筑柱体节段及其预埋钢筋进行三维数据采集，并建立三维A模型(1)；待安装钢筋节段(10)按照设计图纸绑扎完成，并用三维扫描装置对待安装钢筋节段(10)建立三维B模型(2)；

将三维B模型(2)与三维A模型(1)进行虚拟匹配，对于三维B模型(2)中出现的偏差钢筋(21)进行标记并输出偏差数据；根据偏差数据，更新待安装钢筋节段(10)和三维B模型(2)，再次进行虚拟匹配；

重复更新待安装钢筋节段(10)和三维B模型(2)，直到三维B模型(2)与三维A模型(1)完全匹配，待安装钢筋节段(10)调整完成；待安装钢筋节段(10)吊运至已浇筑柱体节段的预埋钢筋上方，对位安装。

2.如权利要求1所述的一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于，三维扫描装置对预埋钢筋进行三维数据采集并建立三维A模型(1)，包含：

在预埋钢筋上安置四个标靶(11)，三维扫描装置分区扫描预埋钢筋，相邻区间扫描涵盖至少两个相同标靶(11)作为公共参照点，将所有扫描结果进行拼接形成三维A模型(1)。

3.如权利要求2所述的一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于：四个所述标靶(11)呈平行四边形分布，且每个标靶(11)的高度超过所有预埋钢筋的高度。

4.如权利要求2所述的一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于，分区扫描预埋钢筋，拼接形成三维A模型(1)，包含：

不同区采集到的三维数据全部输送至中央处理器，中央处理器利用标靶(11)作为公共参照点，进行拼接，建立预埋钢筋的三维A模型(1)。

5.如权利要求1所述的一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于，待安装钢筋节段(10)按照设计图纸绑扎完成，并用三维扫描装置对待安装钢筋节段(10)建立三维B模型(2)，包含：

根据设计图纸预制钢筋，并整体绑扎，形成待安装钢筋节段(10)；

在钢筋加工场地内，定点定向安装若干三维扫描装置，建立覆盖一定范围的独立控制网；

将待安装钢筋节段(10)吊运至独立控制网内，若干三维扫描装置采集并拼接得到三维B模型(2)。

6.如权利要求5所述的一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于，建立覆盖一定范围的独立控制网，包含：

建立独立控制网的坐标系，设置若干已知坐标的控制点(12)，控制点(12)用于安装三维扫描装置；

每个三维扫描装置独立扫描并获取待安装钢筋节段(10)的部分三维坐标，拼接得到三维B模型(2)。

7.如权利要求5所述的一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于，所述钢筋加工场地还包含用于支撑待安装钢筋节段(10)的支撑架以及用于吊运待安装钢筋节段(10)的吊具。

8.如权利要求6所述的一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于，所述控制点(12)的数目为4个，且4个控制点(12)形成平行四边形。

9.如权利要求6所述的一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于，对于三维B模型(2)中出现的偏差钢筋(21)进行标记并输出偏差数据，包含：

以邻近的控制点(12)为基准，对偏差钢筋(21)进行颜色标记。

10.如权利要求1-9任意一项所述的一种高大柱体内钢筋节段的安装方法，其特征在于：所述三维扫描装置采用三维激光扫描仪和近景摄影测量仪器。

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