一种护筒参数的测量方法及装置与流程

1.本发明涉及护筒施工技术领域，特别涉及一种护筒参数的测量方法及装置。


背景技术：

2.在大型桥梁建设中，主墩一般采用大直径超长桩基础，桩基础施工的首要工序是插打钢护筒，钢护筒规格动辄直径数米、长度数十米，护筒施工直接影响桩基础施工质量和安全，尤为关键。钢护筒的插打重在控制垂直度和平面位置。行业内通常在控制垂直度和平面位置时用两种方法分别进行控制。
3.目前施工测量中较多使用的垂直度测量方法仍然是传统的吊锤和全站仪反射片测量法，也创新性的出现了相机拍照、桩锤铅锤传感器垂直度测量法。但实际操作中发现，吊锤法只能实现局部垂直度测量，虽然获取数据速度快，但是测量数据会随着护筒变形严重失真，难以实现护筒垂直度的整体、精确控制；全站仪反射片法需在反射片贴设上花费较多人力物力，贴设位置准确性直接影响数据精确度，前期要做大量准备工作；而创新性的方法实践中发现技术仍然不成熟，保证不了数据准确度。平面位置往往会在地面或平台上放样十字线采取人工量取方式进行控制，操作不方便，费时费力。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种护筒参数的测量方法及装置，以解决相关技术中护筒参数的测量方法费时费力的技术问题。
5.第一方面，提供了一种护筒参数的测量方法，所述测量方法包括：
6.测量护筒第一侧的第一点至设站点的高程和水平距离、第二点至设站点的高程和相对于第一点的水平角；
7.根据第一点的水平距离和高程、第二点的高程和水平角，计算护筒沿第一方向的垂直度；
8.测量护筒第二侧的第三点和第四点至设站点的高程和水平距离；
9.根据第三点和第四点的水平距离和高程，计算护筒沿第二方向的垂直度；其中，第二方向与第一方向垂直。
10.一些实施例中，所述测量护筒第一侧的第一点至设站点的高程和水平距离、第二点至设站点的高程和相对于第一点的水平角的步骤，包括：
11.测量护筒第一侧的下端点至设站点的高程和水平距离；
12.测量护筒第一侧的上端点至全站仪的高程和相对于第一侧的下端点的水平角。
13.一些实施例中，所述根据第一点的水平距离和高程、第二点的高程和水平角，计算护筒沿第一方向的垂直度的步骤，包括：
14.根据公式计算护筒沿第一方向的垂直度i1；其中，l1为第一点的水平距离；h1为第一点的高程；h2为第二点的高程；θ为第二点的水平角。
15.一些实施例中，所述测量护筒第二侧的第三点和第四点至设站点的高程和水平距离的步骤，包括：
16.测量护筒第二侧的上端点和下端点至设站点的高程和水平距离。
17.一些实施例中，所述根据第三点和第四点的水平距离和高程，计算护筒沿第二方向的垂直度的步骤，包括：
18.根据公式计算护筒沿第二方向的垂直度i2；其中，l3为第三点的水平距离；l4为第四点的水平距离；h3为第三点的高程；h4为第四点的高程。
19.一些实施例中，所述测量方法还包括：
20.测量护筒第一侧的第五点和第三侧的第六点的方位角、护筒第二侧的第七点至设站点的水平距离；
21.根据第五点和第六点的方位角数值计算得到护筒中心的方位角；
22.根据护筒中心的方位角、护筒第二侧的第七点至设站点的水平距离和护筒的半径，计算得到护筒中心的坐标。
23.一些实施例中，所述根据第五点和第六点的方位角数值计算得到护筒中心的方位角的步骤，包括：
24.将第五点和第六点的方位角数值求和取均值得到护筒中心的方位角。
25.一些实施例中，所述根据设站点到护筒中心的方位角、护筒第二侧的第七点至设站点的水平距离和护筒的半径，计算得到护筒中心的坐标，包括：
26.根据公式x＝x1 cosα(d r)、y＝y1 sinα(d r)计算得到护筒中心在水平方向的横坐标x和纵坐标y；其中，x1、y1分别为设站点的横坐标x和纵坐标；α为设站点到护筒中心的方位角；d为护筒第二侧的第七点至设站点的水平距离；r为护筒的半径。
27.一些实施例中，将设站点设置为水平距离护筒中心30～100m。
28.第二方面，提供了一种护筒参数的测量装置，所述测量装置包括：
29.第一测量单元，所述第一测量单元用于测量护筒第一侧的第一点至设站点的高程和水平距离、第二点至设站点的高程和相对于第一点的水平角；
30.第一计算单元，所述第一计算单元用于根据第一点的水平距离和高程、第二点的高程和水平角，计算护筒沿第一方向的垂直度；
31.第二测量单元，所述第二测量单元用于测量护筒第二侧的第三点和第四点至设站点的高程和水平距离；
32.第二计算单元，所述第二计算单元用于根据第三点和第四点的水平距离和高程，计算护筒沿第二方向的垂直度；其中，第二方向与第一方向垂直。
33.本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
34.本发明实施例提供了一种护筒参数的测量方法及装置，只需一台全站仪在无棱镜模式下测量护筒第一侧的第一点至设站点的高程和水平距离、第二点至设站点的高程和相对于第一点的水平角，测量护筒第二侧的第三点和第四点至设站点的高程和水平距离，再经过两次计算就可以得到护筒沿顺桥向和横桥向的垂直度，以最少的人员配置，单站即可同时完成垂直度及平面位置测量，不需要配备前视人员，单次数据测量时间短，具有省人力、省物力、快速、高效的显著优点，且获取数据精确可靠，实现了节支、提质、增效，为项目
创造了效益，值得借鉴和推广。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
36.图1为本发明实施例提供的一种护筒参数的测量方法的流程图；
37.图2为本发明实施例提供的图1中实施步骤s10的示意图；
38.图3为本发明实施例提供的图1中实施步骤s30的示意图；
39.图4为本发明实施例提供的一种护筒参数的测量方法的另一个流程图。
40.图5为本发明实施例提供的图4中实施步骤s50的示意图。
41.图6为本发明实施例提供的一种护筒参数的测量装置的结构示意图；
42.图中：100、护筒；200、全站仪。
具体实施方式
43.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
44.本发明实施例提供了一种护筒参数的测量方法，其能解决现有护筒参数的测量方法费时费力的技术问题。
45.参见图1所示，本发明实施例提供了一种护筒参数的测量方法，所述测量方法包括：
46.步骤s10，测量护筒第一侧的第一点至设站点的高程和水平距离、第二点至设站点的高程和相对于第一点的水平角。
47.具体地，参见图2所示，在待插打的护筒100顺桥向或横桥向合理距离处架设全站仪200，全站仪200中心即为设站点。优选地，将设站点设置为水平距离护筒100中心30～100m，保证可供测量的仰角和测距精度，同时避免护筒100被插打时地面震动带来的影响。假设设站点在护筒100横桥向方向上，护筒100第一侧的第一点为护筒100顺桥向左侧的下端点2，护筒100第一侧的第二点为护筒100顺桥向左侧的上端点1，使用全站仪200在无棱镜模式下照准护筒100顺桥向左侧的下端点2，测量护筒100顺桥向左侧的下端点2至设站点的高程和水平距离，并设置水平角0
°0′0″
，使用全站仪200在无棱镜模式下照准护筒100顺桥向左侧的上端点1，测量护筒100顺桥向左侧的上端点1至设站点的高程和相对于护筒100顺桥向左侧的下端点2的水平角。
48.步骤s20，根据第一点的水平距离和高程、第二点的高程和水平角，计算护筒沿第一方向的垂直度。
49.具体地，第一方向即为护筒100顺桥向，在已经测量得到护筒100顺桥向左侧的下端点2至设站点的高程和水平距离、护筒100顺桥向左侧的上端点1至设站点的高程和相对
于护筒100顺桥向左侧的下端点2的水平角的条件下：
50.根据公式计算护筒100沿顺桥向的垂直度i1。其中，l1为护筒100顺桥向左侧的下端点至设站点的水平距离；h1为护筒100顺桥向左侧的下端点至设站点的高程；h2为护筒100顺桥向左侧的上端点至设站点的高程；θ为护筒100顺桥向左侧的上端点相对于护筒100顺桥向左侧的下端点的水平角。
51.步骤s30，测量护筒第二侧的第三点和第四点至设站点的高程和水平距离。
52.具体地，参见图3所示，护筒100第二侧的第三点和第四点分别为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点3和下端点4，使用全站仪200在无棱镜模式下照准护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点3和下端点4，得到护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点3和下端点4至设站点的高程和水平距离。
53.步骤s40，根据第三点和第四点的水平距离和高程，计算护筒沿第二方向的垂直度；其中，第二方向与第一方向垂直。
54.具体地，第二方向即为护筒100横桥向，在已经测量得到护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点3和下端点4至设站点的高程和水平距离的条件下：
55.根据公式计算护筒100沿横桥向的垂直度i2。其中，l3为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点的水平距离；l4为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的下端点的水平距离；h3为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点的高程；h4为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的下端点的高程。
56.综上所述，本发明实施例中的护筒参数的测量方法，只需一台全站仪200在无棱镜模式下测量护筒100第一侧的第一点至设站点的高程和水平距离、第二点至设站点的高程和相对于第一点的水平角，测量护筒100第二侧的第三点和第四点至设站点的高程和水平距离，再经过两次计算就可以得到护筒100沿顺桥向和横桥向的垂直度，以最少的人员配置，单站即可同时完成垂直度及平面位置测量，不需要配备前视人员，单次数据测量时间短，具有省人力、省物力、快速、高效的显著优点，且获取数据精确可靠，实现了节支、提质、增效，为项目创造了效益，值得借鉴和推广。
57.更进一步地，在一个发明实施例中，参见图4所示，所述护筒参数的测量方法还包括：
58.步骤s50，测量护筒第一侧的第五点和第三侧的第六点的方位角、护筒第二侧的第七点至设站点的水平距离。
59.具体地，参见图5所示，以两个带有施工坐标的控制点为基准，采用后方交会的方法设站，建立施工坐标系。护筒100第一侧的第五点为与设站点在同一水平面的护筒100顺桥向左侧的点，护筒100第三侧的第六点为与设站点在同一水平面的护筒100顺桥向右侧的点，护筒100第二侧的第七点为与设站点在同一水平面的护筒100横桥向正对全站仪200一侧的点，使用全站仪200在无棱镜模式下照准护筒100第一侧的第五点和第三侧的第六点，得到第五点和第六点的方位角数值。拨动全站仪水平螺旋，使用全站仪200在无棱镜模式下照准护筒100第二侧的第七点，测量得到护筒100第二侧的第七点至设站点的水平距离。
60.步骤s60，根据第五点和第六点的方位角数值计算得到护筒中心的方位角。
61.具体地，将第五点和第六点的方位角数值求和取均值得到护筒100中心的方位角。
62.步骤s70，根据护筒中心的方位角、护筒第二侧的第七点至设站点的水平距离和护筒的半径，计算得到护筒中心的坐标。
63.具体地，在已经得到设站点到护筒100中心的方位角、护筒100第二侧的第七点至设站点的水平距离和护筒100的半径的条件下：
64.根据公式x＝x1 cosα(d r)、y＝y1 sinα(d r)计算得到护筒100中心在水平方向的横坐标x和纵坐标y。其中，x1、y1分别为设站点的横坐标x和纵坐标；α为设站点到护筒100中心的方位角；d为护筒100第二侧的第七点至设站点的水平距离；r为护筒100的半径。
65.参见图6所示，本发明实施例还提供了一种护筒参数的测量装置，所述测量装置包括：
66.第一测量单元，所述第一测量单元用于测量护筒第一侧的第一点至设站点的高程和水平距离、第二点至设站点的高程和相对于第一点的水平角。
67.具体地，参见图2所示，在待插打的护筒100顺桥向或横桥向合理距离处架设全站仪200，用后方交会法定义空间坐标系，全站仪200中心即为设站点。优选地，将设站点设置为水平距离护筒100中心30～100m，保证可供测量的仰角和测距精度，同时避免护筒100被插打时地面震动带来的影响。假设设站点在护筒100横桥向方向上，护筒100第一侧的第一点为护筒100顺桥向左侧的下端点2，护筒100第一侧的第二点为护筒100顺桥向左侧的上端点1，使用全站仪200在无棱镜模式下照准护筒100顺桥向左侧的下端点2，测量护筒100顺桥向左侧的下端点2至设站点的高程和水平距离，并设置水平角0
°0′0″
，使用全站仪200在无棱镜模式下照准护筒100顺桥向左侧的上端点1，测量护筒100顺桥向左侧的上端点1至设站点的高程和相对于护筒100顺桥向左侧的下端点2的水平角。
68.第一计算单元，所述第一计算单元用于根据第一点的水平距离和高程、第二点的高程和水平角，计算护筒沿第一方向的垂直度。
69.具体地，第一方向即为护筒100顺桥向，在已经测量得到护筒100顺桥向左侧的下端点2至设站点的高程和水平距离、护筒100顺桥向左侧的上端点1至设站点的高程和相对于护筒100顺桥向左侧的下端点2的水平角的条件下：
70.根据公式计算护筒100沿顺桥向的垂直度i1。其中，l1为护筒100顺桥向左侧的下端点至设站点的水平距离；h1为护筒100顺桥向左侧的下端点至设站点的高程；h2为护筒100顺桥向左侧的上端点至设站点的高程；θ为护筒100顺桥向左侧的上端点相对于护筒100顺桥向左侧的下端点的水平角。
71.第二测量单元，所述第二测量单元用于测量护筒第二侧的第三点和第四点至设站点的高程和水平距离。
72.具体地，参见图3所示，护筒100第二侧的第三点和第四点分别为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点3和下端点4，使用全站仪200在无棱镜模式下照准护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点3和下端点4，得到护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点3和下端点4至设站点的高程和水平距离。
73.第二计算单元，所述第二计算单元用于根据第三点和第四点的水平距离和高程，
计算护筒沿第二方向的垂直度；其中，第二方向与第一方向垂直。
74.具体地，第二方向即为护筒100横桥向，在已经测量得到护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点3和下端点4至设站点的高程和水平距离的条件下：
75.根据公式计算护筒100沿横桥向的垂直度i2。其中，l3为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点的水平距离；l4为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的下端点的水平距离；h3为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的上端点的高程；h4为护筒100横桥向正对全站仪200一侧的下端点的高程。
76.综上所述，本发明实施例中的护筒参数的测量装置，只需一台全站仪200在无棱镜模式下测量护筒100第一侧的第一点至设站点的高程和水平距离、第二点至设站点的高程和相对于第一点的水平角，测量护筒100第二侧的第三点和第四点至设站点的高程和水平距离，再经过两次计算就可以得到护筒100沿顺桥向和横桥向的垂直度，以最少的人员配置，单站即可同时完成垂直度及平面位置测量，不需要配备前视人员，单次数据测量时间短，具有省人力、省物力、快速、高效的显著优点，且获取数据精确可靠，实现了节支、提质、增效，为项目创造了效益，值得借鉴和推广。
77.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。