[發明專利]一種海上鋼管樁沉樁測量定位方法

在審

• 申請號: 202211273261.1
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115787647A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李建如;林路宇;林柏新;鈔強;常青;索穆;岳磊;方超;祝自梁;范宇佳;王沖;孫衛曉;寧澤峰;李樂;陳嘉偉
• 申請（專利權）人: 中交第一航務工程局有限公司;中交一航局第一工程有限公司
• 主分類號: E02D13/06
• 分類號: E02D13/06;E02D33/00
• 代理公司: 天津市新天方專利代理有限責任公司 12104
• 代理人: 張強

本發明是一種海上鋼管樁沉樁測量定位方法，具體為：在打樁船上構建定位系統，定位系統包括三臺GPS定位儀、四臺激光掃描儀、兩臺傾斜儀和一臺攝像機；系統的預定位，利用打樁船上三臺GPS定位儀和兩臺傾斜儀確定船體的位置和姿態，通過對船體參數的測定、船體坐標系統與工程坐標系統的轉換關系得到鋼管樁導向架抱樁器中心的絕對位置，用以引導打樁船進入作業位置拋錨駐位，進行吊樁、立樁；系統的精確定位，利用三臺GPS定位儀實時定位的基礎上，利用四臺激光掃描儀的線掃描功能實現了鋼管樁垂直度實時監測。本發明改進優化后的定位系統具備全面、實時、自動監測打樁定位功能；自動監測船體姿態，顯示已沉樁位位置，防止碰樁；測量精度高。

技術領域

本發明涉及海上作業測量的技術領域，尤其涉及一種海上鋼管樁沉樁測量定位方法。

背景技術

當前，國內海上鋼管樁沉樁方法主要有兩種：第一種為，在碼頭施工或者小直徑樁基施工采用打樁船進行沉樁施工；第二種為，在大直徑鋼管樁沉樁時，采用起重船和振動錘進行沉樁施工。

但是對于沉樁地質為花崗巖地質，巖面起伏較大、地質情況復雜且為大潮差、淺覆蓋層的施工環境，鋼管樁沉樁存在的最大潮差達6.92m，長短樁差15m的條件，采用一般定位方法不能達到沉樁精度要求。

發明內容

本發明旨在解決現有技術的不足，而提供一種海上鋼管樁沉樁測量定位方法。

本發明為實現上述目的，采用以下技術方案：

一種海上鋼管樁沉樁測量定位方法，具體為：

S1、在打樁船上構建定位系統

定位系統包括布設在打樁船上的三臺GPS定位儀、四臺激光掃描儀、兩臺傾斜儀和一臺攝像機；

S2、鋼管樁沉樁的測量定位

S21、系統的預定位

利用打樁船上三臺GPS定位儀和兩臺傾斜儀確定船體的位置和姿態，通過對船體參數的測定、船體坐標系統與工程坐標系統的轉換關系得到鋼管樁導向架抱樁器中心的絕對位置，用以引導打樁船進入作業位置拋錨駐位，進行吊樁、立樁；

S22、系統的精確定位

在利用三臺GPS定位儀實時定位的基礎上，利用四臺激光掃描儀的線掃描功能實現鋼管樁垂直度實時監測；

預定位完成后起吊鋼管樁，在鋼管樁進入抱樁器并在設計樁位0.5m范圍時自動內切換至精確定位；精確定位是通過四臺激光掃描儀的同步數據來確定當前鋼管樁的位置及垂直度偏差，進而引導調節抱樁器的液壓裝置，使鋼管樁的垂直度和位置偏差滿足設計及規范要求。

步驟S21中，船體參數的測定、船體坐標系統與工程坐標系統的轉換的具體步驟為：

S211、船體位置及姿態確定

通過三臺GPS定位儀實時定位坐標以及兩臺傾斜儀可以確定船體位置及姿態，可以確定船體上任何位置的空間坐標，從而推斷出鋼管樁中心實時坐標；

坐標系統O-XYZ對應的是三維船固坐標系統，假設船體的縱傾和橫傾分別為α和β，首先繞X軸順時針旋轉β角，得到坐標系XY″Z′，該坐標系繞Y″軸逆時針旋轉α得到過三維船固坐標系原點且位于水平面的坐標系統O-X″Y″Z″，稱該坐標系統為瞬時船體水平坐標系統，該坐標系統中的平面坐標與工程坐標系統存在平移、旋轉的關系；

三維坐標系統之間的旋轉矩陣如下：

旋轉角為從各個旋轉軸的正向看，逆時針旋轉角為正，順時針為負；