CN116988500A - 一种沉井结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种沉井结构，包括有内侧板，及设置于内侧板外的外侧板，及设置于内侧板与外侧板之间的围护结构，该围护结构包括有呈交替设置的灌注桩和角度调节件，该灌注桩包括有一根以上的、呈环形布置的竖向桩体，该角度调节件设有一个以上、且竖向桩体上呈上下交错设置，该角度调节件包括有定位座，安装于定位座内的定位臂，及安装于定位座上的、与定位臂形成联动配合的调节旋钮，及安装于定位臂两侧的左调节杆和右调节杆，与现有技术相比，本发明能够对沉井结构内部进行加强，避免沉井在施工后出现倾斜偏移情况。

Description

一种沉井结构及其施工方法

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体而言，涉及一种沉井结构及其施工方法。

背景技术

沉井结构是一种常见的水下工程结构，用于在水下创建空心结构物或基础。它通常由混凝土或钢材制成，具有一定的承载能力和稳定性。沉井结构的主要特点是先在陆地上进行预制，然后通过吊装或拖曳的方式将其沉入水中，最后沉井结构在水底安放并固定。

沉井结构可以应用于各种水下工程，例如：

桥梁墩台：在河流、湖泊或海洋中，沉井结构可以作为桥梁墩台的基础。它提供了固定的支撑点，使得建造桥梁成为可能。

海底隧道：海底隧道通常需要在水下进行施工。沉井结构可以用于创造一个水密工作区，使得工人可以在隧道建设过程中工作。

海上浮动平台：沉井结构可以被用作海上浮动平台的基础。它提供了坚固的基础，以容纳各种设备和建筑物。

海洋石油平台：沉井结构广泛应用于海洋石油平台的建设。它可以用作石油钻井平台、生产平台或储存设施的基础。

现有的沉井结构在施工时由于沉井周围土体的抗剪切变形能力较差，沉井周围土体对沉井的侧向压力加大，这样，往往很容易导致沉井出现倾斜、偏移的情况。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能够对沉井结构内部进行加强，避免沉井在施工后出现倾斜偏移情况的沉井结构及其施工方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种沉井结构，包括有内侧板，及设置于内侧板外的外侧板，及设置于内侧板与外侧板之间的围护结构，该围护结构包括有呈交替设置的灌注桩和角度调节件，该灌注桩包括有一根以上的、呈环形布置的竖向桩体，该角度调节件设有一个以上、且竖向桩体上呈上下交错设置，该角度调节件包括有定位座，安装于定位座内的定位臂，及安装于定位座上的、与定位臂形成联动配合的调节旋钮，及安装于定位臂两侧的左调节杆和右调节杆。

作为优选，该定位臂的中部安装有调节套管，该调节套管与定位臂之间采用螺纹连接。

作为优选，该调节套管外设有第一斜螺纹，该调节旋钮还连有插入于定位座内的调节臂，该调节臂上设有与第一斜螺纹相啮合的第二斜螺纹。

作为优选，该定位臂上设有外螺纹，该调节套管内设有与外螺纹相配合的内螺纹，该调节套管容置于定位座内。

作为优选，该左调节杆与右调节杆分别卡持于两根相邻的灌注桩之间，该左调节杆和右调节杆皆为抱箍状设置。

作为优选，相邻的角度调节件之间具有高低位差。

本发明所要解决的另一技术问题为提供一种沉井结构的施工方法，包括以下步骤：

确认需要建造的沉井结构参数，并按照确认的参数进行灌注桩的布置；

在各个竖向桩体上呈上下交错设置多个角度调节件，每个角度调节件包括定位座、定位臂、调节旋钮以及左调节杆和右调节杆，定位座安装在两竖向桩体之间，左调节杆和右调节杆则卡持在相邻的两根灌注桩之间；

通过无人机拍摄各个灌注桩的俯视图，并通过俯视图确定灌注桩的偏移角度；

基于灌注桩偏移角度，控制旋转调节旋钮，调节套管和定位臂之间的螺纹连接位置，从而改变角度调节件的位置，从而使各个灌注桩保持竖直状态；

重复以上步骤直至各个灌注桩皆处于竖直状态后，进行内侧板的安装，然后拆出角度调节件，并进行外侧板的安装；

在安装完成的内侧板和外侧板之间灌注混凝土等材料建造沉井结构。

作为优选，通过无人机拍摄各个灌注桩的俯视图，并通过俯视图确定灌注桩的偏移角度的方法为：

使用搭载相机的无人机，在各个灌注桩的上方进行飞行并拍摄沉井结构区域的俯视图多组照片，确保照片清晰、光线良好，并涵盖整个结构区域；

使用图像处理软件打开照片，进行图像校正和标定；

在处理后的俯视图照片中，使用软件工具，标定出每个灌注桩的位置，通过选取灌注桩上的特征点，来确定其准确位置；

根据灌注桩的位置信息，计算灌注桩之间的相对角度，使用三角测量原理，通过已知的位置坐标计算灌注桩之间的角度差，从而获取每个灌注桩的偏移角度。

作为优选，使用图像处理软件进行图像校正和标定的方法为：

在拍摄之前，收集一组用于校准的棋盘格图像，该棋盘格图像包含已知尺寸的点和线段；

使用图像处理软件，在棋盘格图像中检测并提取出棋盘格的角点；

利用棋盘格图像中提取的角点坐标，使用张正友标定法计算相机的内外参数；

使用计算得到的相机参数，对其他需要校正的图像进行校正。

作为优选，在棋盘格图像中检测并提取出棋盘格的角点的方法为：

将图像转换为灰度图像；

使用Sobel算子计算图像在水平和垂直方向上的梯度；

根据图像的梯度信息，计算每个像素位置的结构张量；

使用结构张量计算每个像素位置的Harris响应函数；

在Harris响应图像中，应用非极大值抑制算法，保留具有最大响应值的角点，并抑制其他低响应值的点；

设置根据角点响应值对角点进行筛选；

根据筛选后的角点位置，在图像上提取出对应的角点坐标。

有益效果：

通过内侧板、外侧板和围护结构的组合设计，提供了良好的结构稳定性，交替设置的灌注桩和角度调节件能够提供支撑和固定作用，增加整个沉井结构的承载能力；通过角度调节件的设计，可以对竖向桩体进行角度调整，定位座、定位臂和调节旋钮的联动配合使得调节更加灵活，可以根据实际需求进行微调和精确控制；调节套管与定位臂之间采用螺纹连接，提供了可靠的连接性能，调节套管外设有第一斜螺纹，与插入于定位座内的调节臂上的第二斜螺纹相啮合，进一步增强了连接的牢固性。

附图说明

图1为本发明的一种沉井结构的整体结构图；

图2为本发明的一种沉井结构的围护结构示意图；

图3为本发明的一种沉井结构的俯视图；

图4为本发明的一种沉井结构的角度调节件结构示意图；

图5为本发明的一种沉井结构的角度调节件的内部结构示意图。

具体实施方式

为进一步对本发明的技术方案进行公开说明，下面结合附图对一种沉井结构进行清楚、完整的说明。

需要说明的是，本说明书中所引用的如“内”、“中”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴，合先叙明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参照图1至5，一种沉井结构，包括有内侧板1，及设置于内侧板1外的外侧板2，及设置于内侧板1与外侧板2之间的围护结构3，该围护结构3包括有呈交替设置的灌注桩31和角度调节件32，该灌注桩31包括有一根以上的、呈环形布置的竖向桩体311，该角度调节件32设有一个以上、且竖向桩体311上呈上下交错设置，该角度调节件32包括有定位座321，安装于定位座321内的定位臂322，及安装于定位座321上的、与定位臂322形成联动配合的调节旋钮323，及安装于定位臂322两侧的左调节杆324和右调节杆325。

通过内侧板1、外侧板2和围护结构3的组合设计，提供了较高的结构稳定性。交替设置的灌注桩31和角度调节件32能够增强整个沉井结构的承载能力和抗倾覆性能；角度调节件32的设计使得竖向桩体311能够进行角度调整，定位座321、定位臂322和调节旋钮323的联动配合提供了方便的调节性能，可以根据实际需要进行精确的角度控制；采用螺纹连接的调节套管326和定位臂322之间建立了牢固的连接，调节套管326外设有第一斜螺纹327，与安装在定位座321内的调节臂328上的第二斜螺纹329相互啮合，确保了连接的可靠性和稳定性；左调节杆324和右调节杆325的抱箍状设计使得安装过程更加简便快捷，节约了时间和成本。

该定位臂322的中部安装有调节套管326，该调节套管326与定位臂322之间采用螺纹连接，该调节套管326外设有第一斜螺纹327，该调节旋钮323还连有插入于定位座321内的调节臂328，该调节臂328上设有与第一斜螺纹327相啮合的第二斜螺纹329。

采用螺纹连接的调节套管326和定位臂322之间建立了牢固的连接，这种连接方式具有较高的抗拉强度和承载能力，确保了结构的稳定性和安全性；通过调节旋钮323和调节臂328之间的联动配合，可以实现对竖向桩体311角度的精确调整，第一斜螺纹327和第二斜螺纹329的相互啮合使得调节更加灵活顺畅，可以根据实际需要进行微调和精确控制。

该定位臂322上设有外螺纹，该调节套管326内设有与外螺纹相配合的内螺纹，该调节套管326容置于定位座321内，该左调节杆324与右调节杆325分别卡持于两根相邻的灌注桩31之间，该左调节杆324和右调节杆325皆为抱箍状设置，相邻的角度调节件32之间具有高低位差。

通过调节套管326的容置于定位座321内，可以实现对竖向桩体311角度的精确调整。左调节杆324和右调节杆325的抱箍状设置使得安装和调节过程更加便捷，可以根据实际需要进行灵活的角度调整，抱箍状的左调节杆324和右调节杆325使得安装过程更加简单方便，节约了施工时间和成本。

一种沉井结构的施工方法，包括以下步骤：

确认需要建造的沉井结构参数，并按照确认的参数进行灌注桩31的布置；

在各个竖向桩体311上呈上下交错设置多个角度调节件32，每个角度调节件32包括定位座321、定位臂322、调节旋钮323以及左调节杆324和右调节杆325，定位座321安装在两竖向桩体311之间，左调节杆324和右调节杆325则卡持在相邻的两根灌注桩31之间；

通过无人机拍摄各个灌注桩31的俯视图，并通过俯视图确定灌注桩31的偏移角度；

基于灌注桩31偏移角度，控制旋转调节旋钮323，调节套管326和定位臂322之间的螺纹连接位置，从而改变角度调节件32的位置，从而使各个灌注桩31保持竖直状态；

重复以上步骤直至各个灌注桩31皆处于竖直状态后，进行内侧板1的安装，然后拆出角度调节件32，并进行外侧板2的安装；

在安装完成的内侧板1和外侧板2之间灌注混凝土等材料建造沉井结构。

通过使用角度调节件32和调节旋钮323，可以根据灌注桩31的偏移角度来精确调节沉井结构，这种方法能够有效地保持每个灌注桩31的竖直状态，从而确保整个沉井结构的稳定性和安全性；使用无人机进行俯视图拍摄能够快速获取灌注桩31的偏移角度，从而指导调节旋钮323的控制，这种无人机辅助的施工方法提高了施工效率，减少了人力资源和时间成本；在确认灌注桩31偏移角度后，只需通过调节旋钮323改变角度调节件32的位置，而无需对灌注桩31进行重新布置或修整，这种方法可以减少额外的工作量和材料浪费，使安装过程更加简便和高效；在调节完成后，安装内侧板1和外侧板2，并灌注混凝土等材料来建造沉井结构，这种方法可以确保沉井结构的整体完整性和稳定性，提供了良好的承载能力和抗震性能。

通过无人机拍摄各个灌注桩31的俯视图，并通过俯视图确定灌注桩31的偏移角度的方法为：

使用搭载相机的无人机，在各个灌注桩31的上方进行飞行并拍摄沉井结构区域的俯视图多组照片，确保照片清晰、光线良好，并涵盖整个结构区域；

使用图像处理软件打开照片，进行图像校正和标定；

在处理后的俯视图照片中，使用软件工具，标定出每个灌注桩31的位置，通过选取灌注桩31上的特征点，来确定其准确位置；

根据灌注桩31的位置信息，计算灌注桩31之间的相对角度，使用三角测量原理，通过已知的位置坐标计算灌注桩31之间的角度差，从而获取每个灌注桩31的偏移角度。

使用无人机进行俯视图拍摄，无需接触灌注桩31，避免了传统测量方法中可能引起干扰和损坏的问题，这种非接触性测量方法可以保证测量结果的准确性和可靠性；使用图像处理软件对照片进行校正和标定，可以提高测量的精度和准确性。通过选取灌注桩31上的特征点进行标定，可以确定其准确位置，并计算出灌注桩31之间的相对角度；相比传统的手工测量方法，使用无人机进行拍摄和图像处理可以大大提高测量的速度，无人机可以快速飞行并拍摄多组照片，而图像处理软件可以快速处理和分析照片，从而迅速获取灌注桩31的偏移角度；无人机可以在空中自由飞行，并且可以覆盖较大的沉井结构区域。通过拍摄多组俯视图照片，可以涵盖整个结构区域，获取更全面的灌注桩31偏移角度信息；无人机的使用减少了施工人员的高空作业风险，提高了施工的安全性，同时，图像处理软件的应用可以保证测量结果的可靠性和一致性。

使用图像处理软件进行图像校正和标定的方法为：

在拍摄之前，收集一组用于校准的棋盘格图像，该棋盘格图像包含已知尺寸的点和线段；

使用图像处理软件，在棋盘格图像中检测并提取出棋盘格的角点；

利用棋盘格图像中提取的角点坐标，使用张正友标定法计算相机的内外参数；

使用计算得到的相机参数，对其他需要校正的图像进行校正。

在棋盘格图像中检测并提取出棋盘格的角点的方法为：

将图像转换为灰度图像；

使用Sobel算子计算图像在水平和垂直方向上的梯度；

根据图像的梯度信息，计算每个像素位置的结构张量；

使用结构张量计算每个像素位置的Harris响应函数；

在Harris响应图像中，应用非极大值抑制算法，保留具有最大响应值的角点，并抑制其他低响应值的点；

设置根据角点响应值对角点进行筛选；

根据筛选后的角点位置，在图像上提取出对应的角点坐标。

使用棋盘格图像进行角点检测和提取，可以获取准确的角点坐标，这些角点坐标是校正和标定的关键信息，对于后续的图像处理和测量具有重要作用；通过使用已知尺寸的棋盘格图像进行校准和标定，可以提高图像处理的稳定性，棋盘格图像具有规律的结构和标定点，相比其他图像，更容易进行特征提取和计算；张正友标定法是一种广泛应用的相机标定方法，已经被证明在实际应用中非常可靠，通过计算得到的相机内外参数，可以准确地对其他需要校正的图像进行校正，确保测量结果的准确性和可靠性；使用图像处理软件进行角点检测和提取的过程可以自动化完成，大大提高了处理的效率和准确性。相比传统的手工方法，节省了人力和时间成本。

本发明并不局限于上述实施形式，如果本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明权利要求和等同技术范围内，本发明也包括这些变形和改动。

Claims (10)

1.一种沉井结构，包括有内侧板，及设置于内侧板外的外侧板，及设置于内侧板与外侧板之间的围护结构，其特征在于：该围护结构包括有呈交替设置的灌注桩和角度调节件，该灌注桩包括有一根以上的、呈环形布置的竖向桩体，该角度调节件设有一个以上、且竖向桩体上呈上下交错设置，该角度调节件包括有定位座，安装于定位座内的定位臂，及安装于定位座上的、与定位臂形成联动配合的调节旋钮，及安装于定位臂两侧的左调节杆和右调节杆。

2.根据权利要求1所述的沉井结构，其特征在于：该定位臂的中部安装有调节套管，该调节套管与定位臂之间采用螺纹连接。

3.根据权利要求3所述的沉井结构，其特征在于：该调节套管外设有第一斜螺纹，该调节旋钮还连有插入于定位座内的调节臂，该调节臂上设有与第一斜螺纹相啮合的第二斜螺纹。

4.根据权利要求4所述的沉井结构，其特征在于：该定位臂上设有外螺纹，该调节套管内设有与外螺纹相配合的内螺纹，该调节套管容置于定位座内。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的沉井结构，其特征在于：该左调节杆与右调节杆分别卡持于两根相邻的灌注桩之间，该左调节杆和右调节杆皆为抱箍状设置。

6.根据权利要求5所述的沉井结构，其特征在于：相邻的角度调节件之间具有高低位差。

7.一种沉井结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

确认需要建造的沉井结构参数，并按照确认的参数进行灌注桩的布置；

在各个竖向桩体上呈上下交错设置多个角度调节件，每个角度调节件包括定位座、定位臂、调节旋钮以及左调节杆和右调节杆，定位座安装在两竖向桩体之间，左调节杆和右调节杆则卡持在相邻的两根灌注桩之间；

通过无人机拍摄各个灌注桩的俯视图，并通过俯视图确定灌注桩的偏移角度；

基于灌注桩偏移角度，控制旋转调节旋钮，调节套管和定位臂之间的螺纹连接位置，从而改变角度调节件的位置，从而使各个灌注桩保持竖直状态；

重复以上步骤直至各个灌注桩皆处于竖直状态后，进行内侧板的安装，然后拆出角度调节件，并进行外侧板的安装；

在安装完成的内侧板和外侧板之间灌注混凝土等材料建造沉井结构。

8.根据权利要求7所述的沉井结构的施工方法，其特征在于：

通过无人机拍摄各个灌注桩的俯视图，并通过俯视图确定灌注桩的偏移角度的方法为：

使用搭载相机的无人机，在各个灌注桩的上方进行飞行并拍摄沉井结构区域的俯视图多组照片，确保照片清晰、光线良好，并涵盖整个结构区域；

使用图像处理软件打开照片，进行图像校正和标定；

在处理后的俯视图照片中，使用软件工具，标定出每个灌注桩的位置，通过选取灌注桩上的特征点，来确定其准确位置；

根据灌注桩的位置信息，计算灌注桩之间的相对角度，使用三角测量原理，通过已知的位置坐标计算灌注桩之间的角度差，从而获取每个灌注桩的偏移角度。

9.根据权利要求8所述的沉井结构的施工方法，其特征在于：

使用图像处理软件进行图像校正和标定的方法为：

在拍摄之前，收集一组用于校准的棋盘格图像，该棋盘格图像包含已知尺寸的点和线段；

使用图像处理软件，在棋盘格图像中检测并提取出棋盘格的角点；

利用棋盘格图像中提取的角点坐标，使用张正友标定法计算相机的内外参数；

使用计算得到的相机参数，对其他需要校正的图像进行校正。

10.根据权利要求9所述的沉井结构的施工方法，其特征在于：

在棋盘格图像中检测并提取出棋盘格的角点的方法为：

将图像转换为灰度图像；

使用Sobel算子计算图像在水平和垂直方向上的梯度；

根据图像的梯度信息，计算每个像素位置的结构张量；

使用结构张量计算每个像素位置的Harris响应函数；

在Harris响应图像中，应用非极大值抑制算法，保留具有最大响应值的角点，并抑制其他低响应值的点；

设置根据角点响应值对角点进行筛选；

根据筛选后的角点位置，在图像上提取出对应的角点坐标。