利用全站仪和三维激光扫描仪辅助的龙骨安装的方法与流程

本发明涉及利用全站仪和三维激光扫描仪辅助的龙骨安装的方法，属于竖井和隧道工程中复杂预埋件群的安装领域。

背景技术：

消音板龙骨群的安装施工，精度要求高、单体重量且柔度较大、安装过程及安装后整体精度检测难度大，是竖井工程建设的重点和难点工作。传统方法通常是在安装过程中使用全站仪进行测量控制，到位后一次焊接完成，安装精度难以达到设计要求。同时，在安装完毕后，无法对数量极大的龙骨群进行全面而精确的整体型面精度测量，制约着消音板的加工和安装，增加了大量材料、时间和人工成本。

三维激光扫描技术不断发展，已被逐渐应用在地形测绘、基坑检测、工业测量等领域。三维激光扫描能快速获取目标物体表面大量采样点的空间位置坐标，得到一个描述三维实体的点集合，即点云。对获取的点云数据进行处理，可得到物体的完整空间几何尺寸和特征参数，并可将点云模型与标准模型进行对比，以可视化的偏差色谱云图显示对比结果。因此，三维激光扫描技术为解决消音板龙骨群的高精度安装问题提供了新的思路。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用全站仪和三维激光扫描仪辅助的龙骨安装的方法，可实现“点+面”双高精度测量，对龙骨群进行全面而精确的整体型面高精度测量。而且通过“初步定位点焊、后期调整满焊”的两步焊接安装方法，避免了一次满焊完成后难以调整的问题。该方法测量精度高，节省了大量的人工成本和时间成本，并可为后期消音板安装提供基础数据支持。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的利用全站仪和三维激光扫描仪辅助的龙骨安装的方法，包括如下步骤：

(a)将全站仪放置在竖井中的钢结构施工平台上，找到底部竖井圆心，通过激光铅垂仪，将底部圆心投射至接收靶，将全站仪定位。根据施工图纸，利用全站仪确定每个单体龙骨在竖井内壁上的位置，将单体龙骨11中轴线投放在竖井混凝土内壁上；单层放线完毕后，利用行吊向下移动钢结构平台，重复上述步骤，完成下一层的放线工作，直至整个竖井放线完毕；

(b)放线完毕后，通过全站仪进行水平测量，检查龙骨安装区域混凝土型面是否存在误差，对安装区域混凝土面进行预处理，剔除突出的混凝土；

(c)利用全站仪将单体龙骨初步定位，将单体龙骨点焊固定在环形基础预埋件上；

(d)每层龙骨安装完毕后，利用三维激光扫描仪对该层龙骨群内型面进行扫描，通过后处理软件获取每个单体龙骨的安装误差；

(e)根据具体的误差值和偏差部位，利用全站仪对单体龙骨进行二次调整；

(f)待全部龙骨安装完毕后，利用三维激光扫描仪获取整个龙骨群的内型面误差，为消音板安装提供数据支持。

作为优选，所述步骤(c)包括测量时将龙骨上端两点和下端两点作为控制点，通过4个控制点，使单体龙骨(11)铅直，且不沿自身中轴线产生转角。

作为优选，所述步骤(f)包括将三维激光扫描仪置于消音板龙骨群内部，使三维激光扫描仪的激光发射器发射的激光沿消音板龙骨群轴线方向扫描龙骨群内型面，获取龙骨群内型面的点云数据，通过三维激光扫描仪接收器接收。

作为优选，所述三维激光扫描仪为相位式三维激光扫描仪。

作为优选，所述步骤(e)调整时，首先在一个与环形基础预埋件点焊的位置，将龙骨进行满焊连接，然后释放其他点焊位置，当内型面鼓凸时向下按压，同时根据该点偏差用钢板尺测量，符合要求后，将临近连接处焊接固定；当型面凹陷时，把钢制楔子从龙骨两侧分别插入，用锤子向内锤击，将凹陷部位顶起，两侧同时测量，符合要求后将临近连接处焊接固定；依次重复，直至整个龙骨调整到位；环形基础预埋件凸出时，调整和固定相邻连接点后，利用氧气乙炔火焰将单体龙骨切断，根据误差数值，调整切断处上下端，调整时利用钢板尺测量，到位后将龙骨对焊至环形基础预埋件，龙骨调整符合要求后满焊固定，偏差符合要求的，直接在点焊部位进行满焊固定。

有益效果：本发明的利用全站仪和三维激光扫描仪辅助的龙骨安装的方法，具有以下优点：

(1)本发明提供的全站仪+三维激光扫描仪辅助的消音板龙骨高精度安装方法，利用了全站仪和三维激光扫描仪两个高精度测量设备，进一步减小了测量设备带来的原始误差。

(2)利用全站仪通过控制点坐标对单体龙骨进行初步定位，方便快捷。

(3)点焊固定后利用三维激光扫描仪进行测量，获得了龙骨群全部内型面的误差结果，为龙骨安装和最后定位提供更全面的数据，并且在龙骨安装完毕后可方便快捷地实现龙骨群全部型面的后期检测，为后期消音板的加工和安装提供基础误差数据，实现两个工作的无缝衔接。

(4)通过初步定位点焊、后期调整满焊两个主要步骤，实现了单体龙骨的可调节式安装，避免了传统方法中一次性满焊后不可调整的缺陷。

附图说明

图1是本发明一个实施例所述龙骨群结构示意图。

图2是本发明一个实施例所述龙骨群正视图。

图3是本发明一个实施例所述龙骨群截面示意图。

图4是龙骨凸出和凹陷部位调整示意图。

图5是本发明的流程示意图。

图中，11-单体龙骨，12-环形基础预埋件，41-竖井内壁，42-钢板尺。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图4所示，本发明的利用全站仪和三维激光扫描仪辅助的龙骨安装的方法，包括如下步骤：

(a)将全站仪放置在竖井中的钢结构施工平台上，找到底部竖井圆心，通过激光铅垂仪，将底部圆心投射至接收靶，将全站仪定位。根据施工图纸，利用全站仪确定每个单体龙骨11在竖井内壁上的位置，将单体龙骨11中轴线投放在竖井混凝土内壁41上。单层放线完毕后，利用行吊向下移动钢结构平台，重复上述步骤，完成下一层的放线工作，直至整个竖井放线完毕。

(b)放线完毕后，通过全站仪进行水平测量，检查龙骨安装区域混凝土型面是否存在误差。混凝土型面发生向竖井中心方向鼓凸的区域，不满足消音壁龙骨群的内径要求，利用全站仪测量出误差数值，然后使用电锤或电镐将凸出部分的混凝土剔除，使龙骨安装区域符合设计要求。对于内陷或符合要求的混凝土区，则不再进行处理。

(c)混凝土内型面处理完毕后，将防腐完毕的消音板龙骨11吊至钢结构施工平台。操作人员根据放线，将单体龙骨11放置在安装区域，然后测量人员利用全站仪测量，使单体龙骨11初步就位。测量时，将龙骨11上端两点和下端两点作为控制点，通过4个控制点，使龙骨11铅直，并不产生沿自身中轴线的转角。测量过程中，安装人员不断地调整龙骨11位置，直至符合图纸要求。

(d)单体龙骨11初步就位后，将龙骨11与环形基础预埋件12点焊连接。当环形基础预埋件12凸出时，待后期调整后处理。当环形基础预埋件12凹陷时，加垫合适厚度的钢板。点焊连接时，一方面要注意小心操作，防止焊接过程中用力过大，使得龙骨11发生移位；另一方面，必须确保点焊的强度，确保单体龙骨11能够安全固定，杜绝发生掉落，又要避免点焊过多影响后续调整工序。

(e)单体龙骨11点焊连接完毕，进行下一个龙骨11的安装。依次重复步骤(c)、(d)，将单层内所有的龙骨11固定完毕。

(f)单层龙骨11点焊固定完毕后，利用三维激光扫描仪进行扫描。扫描前应对三维激光扫描仪进行检查和校验，保证扫描仪处于良好状态，同时将整层龙骨11处于三维激光扫描仪的有效扫描范围。在扫描层内壁布设标靶球。将三维激光扫描仪架设在钢结构施工平台中间位置，将仪器调平。根据现场环境条件，选择合适的扫描模式、分辨率和精度，并打开照相机，启动扫描。三维激光扫描仪自动对该层进行扫描，扫描结束后，机器自动停止。将扫描结果导入预处理软件，去除多余区域和干扰点，进行抽析、降噪处理，得到三维的点云模型。利用三维建模软件，建立消音壁龙骨11三维模型。为减少作业量，可建一个竖井的简单模型，与单层龙骨群内型面进行对比。将三维点云模型和竖井模型导入分析软件进行后处理。得到该层偏差云图，可从整体上观察偏差程度，然后对每个单体龙骨11的型面偏差进行分析，得到具体的偏差数据，为二次调整提供数据支持。

(g)根据分析软件给出的偏差结果，对存在型面偏差的单体龙骨11进行二次调整。调整时，首先在一个与环形基础预埋件12点焊的位置，将龙骨11进行满焊连接。然后是释放其他点焊位置，当内型面鼓凸时向下按压，同时根据该点偏差用钢板尺42测量，符合要求后，将临近连接处焊接固定；当型面凹陷时，把钢制楔子从龙骨11两侧分别插入，用锤子向内锤击，将凹陷部位顶起，两侧同时测量，符合要求后将临近连接处焊接固定。依次重复，直至整个龙骨11调整到位。环形基础预埋件12凸出时，调整和固定相邻连接点后，利用氧气乙炔火焰将单体龙骨11切断，根据误差数值，调整切断处上下端，调整时利用钢板尺42测量，到位后将龙骨11对焊至环形基础预埋件12。龙骨11调整符合要求后满焊固定。偏差符合要求的，直接在点焊部位进行满焊固定。

(h)一层龙骨全部调整安装完毕后，按照(c)-(g)的步骤进行下一层龙骨的安装。依次重复，直至整个消音板龙骨群安装完毕。

(i)整个龙骨群安装完毕后，对龙骨群进行整体扫描和后处理作业，得到型面偏差、单体双向垂直度、沿环向角偏差和整体同轴度等偏差信息，为后续的消音板制作和安装提供数据支持。