用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法与流程

1.本发明属于沉管隧道技术领域，尤其涉及一种用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法。


背景技术：

2.在海底隧道施工中，沉管安装前需要在开挖好的基槽内铺设一层碎石以提高地基的承载能力，使得上部沉放的沉管传来的荷载均匀传至地基，以满足变形和稳定的要求，并充分利用碎石基床的透水性，减小建筑物前后的水位差，避免渗流，以保护地基免受波浪和水流的淘刷，因此，碎石基床铺设是海底隧道建设过程中的常见工序，也是关键工序之一，对整个工程的质量和进度都有很大影响。
3.由于碎石基床铺设是水下施工，现有技术中大多都是利用抛石管从水面上抛掷碎石进行施工，抛石管通常是安装于漂浮在水面上的整平船，通过将gps定位设备安装在抛石管顶部，以根据抛石管长度进行高程反算得出抛石管底部高程，从而获知碎石基床铺设高度；根据抛石管的位置反算得到碎石基床铺设位置。由于gps本身精度不高且易受到电离层的干扰，经常出现信号失锁，导致测量结果不准确，耽误施工进度，影响施工质量，现阶段，碎石基床铺设中，仅通过gps来进行测量，没有其他测量方式进行参照，因此，当gps出现较大测量误差时，施工人员难以及时发现，导致在碎石基床铺设质量差、施工误差大，甚至可能会导致重复返工，现有的测量设备不仅不利于碎石基床的铺设，还增加了施工成本、延长了施工周期。


技术实现要素：

4.针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法，以对测量设备的测量精度进行校核，提高测量结果准确性，避免因测量设备的测量精度造成的施工误差，从而提高施工质量。
5.本发明提供一种用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法，碎石基床利用全漂浮整平船和抛石管进行铺设，测量设备包括抛石管gps和声呐，抛石管gps用于测量碎石基床的铺设位置和铺设高程，抛石管gps安装于抛石管顶部；抛石管底部安装有用于调节抛石管长度的油缸，声呐用于测量油缸的伸长量，声呐安装于抛石管两侧，油缸沿竖直方向伸缩并且油缸的伸缩轴连接有声呐反射板；校核方法包括以下步骤：
6.布设控制网：在岸边选取至少三个控制点布设控制网，并在控制网中任选一位置安装全站仪；
7.抛石管gps一次校核：在抛石管进行抛石前，全站仪利用安装在抛石管底部的底部棱镜对抛石管进行测量；利用全站仪、抛石管gps分别对抛石管底部进行测量，并将二者的测量结果进行比较，以校核抛石管gps的测量精度，当二者测量结果差值在允许范围之内时，抛石管gps的测量精度符合施工要求；当二者测量结果差值超出允许范围时，抛石管gps不符合施工要求；
8.声呐校核：在抛石管进行抛石前，测量声呐到声呐反射板的距离并将测量结果与油缸的实际伸缩量进行比较，以判断声呐是否符合施工要求；当油缸伸缩量与声呐检测距离的差值在允许范围内时，则声呐符合施工要求，当油缸伸缩量与声呐检测距离的差值超出允许范围时，声呐不符合施工要求。
9.本技术方案通过布设控制网，利用全站仪和底部棱镜对抛石管底部进行测量，以验证校核抛石管gps的精度；通过实际测量油缸的伸缩量，以对声呐测量结果进行验证校核。
10.在其中一些实施例中，控制点是从当地测绘局提供的数据中选取的。
11.在其中一些实施例中，在抛石管gps一次校核步骤中，需要先将抛石管安装于整平船，并且在整平船调平后再进行抛石管gps一次校核。
12.本技术方案通过将整平船调平后进行抛石管gps一次校核，以防止因整平船倾斜而导致的测量误差。
13.在其中一些实施例中，整平船的四周安装有桩腿，通过升降桩腿，以使整平船整体水平设置。
14.在其中一些实施例中，在抛石管gps一次校核步骤中，全站仪和抛石管gps对抛石管底部进行平面位置坐标和高程测量；平面位置的差值在3cm以内，高程的差值在4cm以内，则符合施工要求。
15.在其中一些实施例中，在抛石管gps一次校核步骤中，全站仪对抛石管底部进行四个测回观测，以减小测量误差。
16.在其中一些实施例中，校核方法还包括抛石管gps二次校核，在碎石基床铺设过程中，全站仪通过安装在抛石管顶部的顶部棱镜计算得到碎石基床的铺设高度；将全站仪测量的碎石基床铺设高度与抛石管gps测量的碎石基床铺设高度进行比较，以二次校核抛石管gps的测量精度；当二者测量结果差值在允许范围之内时，抛石管gps的测量精度符合施工要求；当二者测量结果差值超出允许范围时，抛石管gps不符合施工要求。
17.在其中一些实施例中，在抛石管gps进行一次校核前，在抛石管顶部安装抛石管gps和顶部棱镜，在抛石管底部安装底部棱镜。
18.在其中一些实施例中，在抛石管gps一次校核步骤完成后，拆除抛石管底部的底部棱镜。
19.本技术方案通过在抛石管gps完成一次校核后拆除底部棱镜，以防止抛石管进行抛石时损伤底部棱镜。
20.基于上述技术方案，本发明实施例中用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法能够对测量设备的测量精度进行校核，使测量结果更准确，避免因测量设备精度造成的施工误差，并且校核方法简单、操作方便。
附图说明
21.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1为本发明用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法一个实施例处于抛石管安装声呐和声呐反射板厚后的结构示意图。
23.图中：
24.1、抛石管；2、声呐；3、声呐反射板。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
27.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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.碎石基床利用全漂浮整平船和抛石管1进行铺设，现有技术中，抛石管1的顶部安装有抛石管gps，以测量碎石基床的铺设位置和铺设高程；抛石管1底部安装有用于调节抛石管1长度的油缸，油缸沿竖直方向伸缩，由于碎石基床铺设属于水下施工，油缸在水下工作时受到海水作用，以致油缸的伸缩量无法通过控制油量进行确定，通过在抛石管1安装声呐2、在油缸的伸缩轴连接声呐反射板3，利用声呐2和声呐反射板3的配合，以精准测量油缸的伸长量。由于水中环境复杂，抛石管gps和声呐2的测量精度易受其他因素干扰，仅靠抛石管gps和声呐2进行测量无法对测量结果进行验证校核，因而，当抛石管gps和声呐2的测量出现误差时，施工人员也无法及时获知。
29.在本发明用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法的一个示意性实施例中，测量设备包括抛石管gps和声呐2，该用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法包括以下步骤：
30.布设控制网：在整平船停靠的岸边选取至少三个控制点布设控制网，并在控制网中任选一位置安装全站仪；需要说明的是，控制点的数据是由当地测绘局提供的，当地测绘局提供的数据中控制点数量较多，当地测绘局提供的数据仅是控制点数据的原始来源，布设控制网所用的控制点是从当地测绘局提供的数据中进行筛选，选取至少三个合适的控制点，以布设控制网；还需要说明的是，控制点的选择属于本领域的常规技术，此处不再赘述。
31.抛石管gps一次校核：在抛石管1进行抛石前，在抛石管1的底部安装底部棱镜，全站仪利用底部棱镜对抛石管1进行测量；利用全站仪、抛石管gps分别对抛石管1底部进行测量，并将二者的测量结果进行比较，以对抛石管gps的测量精度进行一次校核，判断抛石管gps的测量精度是否符合施工要求；当二者测量结果差值在允许范围之内时，抛石管gps的测量精度符合施工要求；当二者测量结果差值超出允许范围时，抛石管gps不符合施工要求；需要说明的是，抛石管gps进行一次校核前，需要将抛石管1安装于整平船，并且在整平
船调平后再进行抛石管gps一次校核，以避免因整平船倾斜而导致全站仪和抛石管gps测量误差大；整平船的四周安装有桩腿，通过升降桩腿，使整平船整体水平设置；还需要说明的是，抛石管gps进行一次校核时，整平船仍停靠在岸边，若抛石管gps不符合施工要求，以便及时更换抛石管gps；此外，还需要说明的是，全站仪和抛石管gps对抛石管1底部进行平面位置坐标和高程测量，其中，若全站仪和抛石管gps测量的平面位置的差值在3cm以内，并且高程的差值在4cm以内，则抛石管gps的测量精度符合施工要求。
32.声呐校核：在抛石管1进行抛石前，测量声呐2到声呐反射板3的距离并将测量结果与油缸的实际伸缩量进行比较，以判断声呐2的测量精度是否符合施工要求；当油缸伸缩量与声呐2检测距离的差值在允许范围内时，则声呐2的测量精度符合施工要求，当油缸伸缩量与声呐2检测距离的差值超出允许范围时，声呐2的测量精度不符合施工要求；需要说明的是，在声呐校核步骤中，整平船仍停靠在岸边，若声呐2不符合施工要求，以便于及时更换声呐2；还需要说明的是，油缸伸缩量与声呐2检测距离差值的范围需要根据实际施工情况以及海水流速等进行选择；此外，还需要说明的是，如图1所示，抛石管1外周对称设有两组声呐2，油缸的伸缩轴对称设有两个声呐反射板3，两个声呐反射板3与两组声呐2一一对应设置；每组声呐2包括两个声呐2，同一组的两个声呐2共用一个声呐2发射板；通过设置两组声呐2，以提高声呐测量结果的准确性。
33.为了增加全站仪和抛石管gps的测量精度，在抛石管gps一次校核步骤中，全站仪对抛石管1底部进行四个测回观测，以减小测量误差，抛石管gps采用多次测量取平均值的方法确定最终测量结果；需要说明的是，测回观测法属于本领域的常规技术手段，此处不再赘述。
34.在抛石管gps一次校核和声呐校核完成后，将整平船托运到碎石基床铺设区域，以使抛石管1进行碎石基床铺设施工，在整平船到达碎石基床铺设施工区域时，需要对整平船进行定位，整平船的船首和船尾分别安装有用于定位整平船的整平船gps。
35.在碎石基床铺设过程中，由于抛石管gps需要测量碎石基床铺设高度，因此需要对抛石管gps进行二次校核，在抛石管gps二次校核步骤中，在抛石管1顶部安装顶部棱镜，全站仪通过顶部棱镜计算得到碎石基床的铺设高度；将全站仪测量的碎石基床铺设高度与抛石管gps测量的碎石基床铺设高度进行比较，当二者测量结果差值在允许范围之内时，抛石管gps的测量精度符合施工要求；当二者测量结果差值超出允许范围时，抛石管gps不符合施工要求；需要说明的是，虽然全站仪的测量精度要比抛石管gps测量精度高，但是由于全站仪受光源影响较大，而且全站仪测量过程比抛石管gps测量过程繁琐，因此，施工过程中，使用抛石管gps测量更便捷；在实际施工中，也可以用全站仪全程测量碎石基床的铺设高度，若用全站仪全程测量碎石基床的铺设高度，则不需要对全站仪的测量结果进行校核；还需要说明的是，由于抛石管gps测量结果将直接影响施工质量，因此，在实际施工中，抛石管gps的二次校核是在抛石管1进行抛石前进行，由于此时未进行碎石基床铺设，因此，全站仪和抛石管gps测量的抛石管1的高程，将全站仪测量的抛石管1高程与抛石管gps测量的抛石管1高程进行比较，以进行抛石管gps二次校核；此外，还需要说明的是，全站仪测量的抛石管1高程与抛石管gps测量的抛石管1高程的差值范围根据实际施工情况和海水流速等进行选择。
36.需要说明的是，由于抛石管gps进行一次校核时，抛石管gps是对抛石管1底部进行
测量，而抛石管1底部是位于空中的，即抛石管gps未进行水下测量，抛石管gps二次校核是对抛石管1高程进行高程，此时抛石管1放置在水中，即抛石管gps二次校核进行了水下测量，通过两次校核，可以增加抛石管gps在实际施工中的测量精度。
37.还需要说明的是，由于整平船停靠在岸边时，抛石管1顶部棱镜与全站仪所成角度过大，不方便测量，因此，在抛石管gps进行一次校核时，选择在抛石管1底部安装底部棱镜，以便于全站仪测量；当抛石管1进行抛石时会损伤安装在抛石管1底部的底部棱镜，因此，在抛石管gps一次校核完成后，需要拆除安装抛石管1底部的底部棱镜；此外，还需要说明的是，在安装声呐2和底部棱镜时，在抛石管gps二次校核步骤中用到的顶部棱镜也一同预先安装于抛石管1顶部。
38.基于上述用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法，碎石基床铺设的施工大致包括以下步骤：
39.根据当地测绘局提供的数据选取三个控制点，以在岸边布设控制网。
40.在抛石管1顶部安装抛石管gps和顶部棱镜，在抛石管1底部安装底部棱镜，将安装抛石管gps和棱镜后的抛石管1安装于停靠在岸边的整平船，并升降安装在整平船的四周的桩腿，以将整平船调平。
41.全站仪通过底部棱镜对抛石管1底部进行平面位置和高程的测量，同时抛石管gps也对抛石管1底部进行平面位置和高程的测量，将全站仪的测量结果与抛石管gps测量结果进行比较，以对抛石管gps进行一次校核，判断抛石管gps测量精度是否符合施工要求；若平面位置的差值在3cm以内，并且高程的差值在4cm以内，则抛石管gps的测量精度符合施工要求，拆除安装在抛石管1底部的底部棱镜；若平面位置的差值超过3cm和/或高程的差值超过4cm，则抛石管gps的测量精度不符合施工要求，需要更换抛石管gps，并对更换后的抛石管gps进行一次校核，直至抛石管gps一次校核时测量精度符合施工要求。
42.测量声呐2到声呐反射板3的距离并将测量结果与油缸的实际伸缩量进行比较，以判断声呐2是否符合施工要求；若油缸伸缩量与声呐2检测距离的差值在允许范围内时，则声呐2测量精度符合施工要求，若油缸伸缩量与声呐2检测距离的差值超出允许范围时，则声呐2测量精度不符合施工要求，需要更换新的声呐2，并对更换后的声呐2进行校核。
43.当抛石管gps和声呐2都符合施工要求时，整平船进入施工现场，并通过安装在船首和船尾的整平船gps，以对整平船进行定位，将整平船和安装在整平船上的抛石管1定位于待施工区域。
44.全站仪通过抛石管1顶部的顶部棱镜测量抛石管1高程，同时，抛石管gps也对抛石管1高程进行测量，并将全站仪的测量结果与抛石管gps测量结果进行比较，以对抛石管gps进行二次校核，判断抛石管gps在海水中的测量精度是否符合施工要求；若全站仪的测量结果与抛石管gps测量结果的差值在允许范围内，则抛石管gps在海水中的测量精度符合施工要求，在碎石基床铺设过程中，可以选用抛石管gps测量碎石基床铺设高程；若全站仪的测量结果与抛石管gps测量结果的差值超出允许范围，则抛石管gps在海水中的测量精度不符合施工要求，只能选择全站仪测量碎石基床铺设高程。
45.抛石管1进行抛石，以铺设碎石基床，在碎石基床铺设过程中，通过抛石管gps或全站仪测量碎石基床铺设高程，并根据测量结果调节油缸的伸缩量，从而使碎石基床的铺设满足施工要求。
46.上述用于全漂浮碎石基床铺设测量设备的校核方法能够对测量设备的测量精度进行校核，以使测量结果更准确，避免因测量设备精度造成的施工误差，从而提高碎石基床铺设质量；并且校核方法简单、操作方便。
47.最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
48.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。