沉管隧道合龙口姿态水下检核方法与流程

1.本发明属于沉管隧道工程测量技术领域，具体涉及一种沉管隧道合龙口姿态水下检核方法。


背景技术：

2.沉管隧道，是将若干预制的沉管管节分别浮运到施工现场，逐个沉放安装并于水下相互连接而成，通常从隧道整个长度方向上的两头同时施工、相向铺设，两头相向铺设的最后两节管节之间形成一合龙口，该合龙口将由最终接头进行连接，进而形成一条完整的沉管隧道；由此可知，最终接头的设计与合龙口有关，因而合龙口姿态测量的准确性将直接影响最终接头的制作尺寸及后续安装精度。
3.如图1、图2所示，将最后两节管节分别标识为第一管节1和第二管节2，合龙口4姿态测量主要测定第一管节1和第二管节2安装完成后、第一管节1和第二管节2与最终接头3对接端的端钢壳的整体姿态情况；宏观而言，包括端钢壳方位角、竖向倾角、横向偏差、里程偏差等与最终接头对接相关的核心要素；微观而言，即通过测量相关特征点进行第一管节端钢壳合龙面11和第二管节端钢壳合龙面21上任意特征点坐标的精确推算。
4.目前，合龙口4的姿态测量通常采用管内贯通测量法、双人孔投点法或双测量塔法，均是分别对第一管节1和第二管节2进行测量定位来确定合龙口4处的第一管节1和第二管节2的绝对和相对三维姿态关系，测定结果将作为设计制作最终接头的几何依据；然而，这三种测量方法都是使用测量设备对合龙口4姿态进行比较间接的测量。以管内贯通测量法为例，第一管节1和第二管节2在安装定位和贯通测量中采用的都是施工坐标系，但第一管节1和第二管节2在施工坐标系中的最终位置是分别从隧道两头对多个管节进行导线测量来确定的，也就是说第一管节1和第二管节2的测量工作是相互独立的，因而其定位结果必然会存在一定的差异，这个差异可以看做两个管节的坐标系存在差异；正常情况下这个差异是由隧道两头导线测量的测量误差累积引起的，但也不能完全排除可能存在的测量错误，因而采用管内贯通测量等间接测量合龙口4姿态的方法，可能存在合龙口4数据有较大误差的风险，可能会给最终接头3的制作提供错误依据。由此可见，目前合龙口4的姿态测量缺少直接复核数据，不能检验合龙口4处的第一管节1和第二管节2之间的空间关系，因而无法确保合龙口4数据的准确性和可靠性，进而影响最终接头3的制作和安装。有鉴于此，本发明提供一种沉管隧道合龙口姿态水下检核方法。


技术实现要素：

5.针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供一种沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，用于检核沉管隧道合龙口处的第一管节和第二管节之间的空间关系，确保合龙口数据的准确性和可靠性。
6.本发明提供一种沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，用于检核沉管隧道合龙口处的第一管节和第二管节之间的空间关系，包括如下步骤：
特征点布设，在第一管节和第二管节入水前，在第一管节端钢壳合龙面处布设多个起始特征点，在第二管节端钢壳合龙面处布设多个读数特征点；多个起始特征点与多个读数特征点之间构成多条量测边；特征点标定，在第一管节沉放安装到位后，标定所有起始特征点于第一管节施工坐标系下的实测施工坐标；在第二管节沉放安装到位后，标定所有读数特征点于第二管节施工坐标系下的实测施工坐标；量测边边长水下丈量，在第一管节和第二管节沉放安装到位后，从每一起始特征点出发，共丈量12条以上量测边的实测边长；观测方程建立及求解，对丈量的所有量测边建立观测方程，求解第一管节施工坐标系和第二管节施工坐标系之间的空间坐标转换参数，求解量测边的边长改正数；结果分析，分析边长改正数是否超出预计的最大量测误差，以判断是否对量测边进行剔除，重新进行观测方程建立及求解的步骤；分析空间坐标转换参数是否超出预计由量测误差引起的空间坐标转换参数限差，以判断是否对特征点标定步骤的结果数据进行核查。
7.上述技术方案，通过对合龙口处多条量测边的边长实测以及观测方程的建立和求解，实现了对沉管隧道合龙口处的第一管节和第二管节之间空间关系的检核，确保合龙口数据的准确性和可靠性。
8.在其中一些实施例中，在观测方程建立及求解的步骤中，根据空间坐标转换参数，计算读数特征点的实测施工坐标转换至第一管节施工坐标系后的点位改正数；在结果分析的步骤中，分析点位改正数是否超出预计的最大点位偏差，以判断是否重新执行特征点标定的步骤。该技术方案通过点位改正数的计算和分析，能更为直观判断是否需要对起始特征点和/或读数特征点的实测施工坐标进行重新标定。
9.在其中一些实施例中，在特征点布设的步骤中，起始特征点的数量为六个，其中，三个起始特征点沿第一管节宽度方向均匀布设于第一管节端钢壳顶板上，另两个起始特征点分别位于第一管节端钢壳下部的两侧板上，另一个起始特征点位于第一管节端钢壳处的中廊道底面上；读数特征点的数量为六个，其于第二管节端钢壳上的位置与起始特征点一一对应。
10.在其中一些实施例中，在量测边边长水下丈量的步骤中，共计丈量28条量测边的实测边长。该技术方案通过对更多条量测边进行丈量，得以建立更多个观测方程，会有较多的冗余数据，进一步提高各求解结果的精度和可靠性。
11.在其中一些实施例中，在观测方程建立及求解的步骤中，具体包括如下步骤：建立一量测边的初始观测方程：建立一量测边的初始观测方程：式(1)中：为一量测边的实测边长；为该量测边的边长改正数；为该量测边的起始特征点于第一管节施工坐标系下的实测施工坐标；为该量测边的读数特征点于第二管节施工坐标系下的实测施工坐标；
为该量测边的读数特征点转换至第一管节施工坐标系时的空间坐标转换值，采用式(2)进行计算：式(2)中，为第一管节施工坐标系和第二管节施工坐标系之间的空间坐标转换参数，其数学意义表示为式(3)；空间坐标转换参数包括平移量和旋转量，其数学意义表示为式(4)和式(5)；示为式(4)和式(5)；示为式(4)和式(5)；对该量测边的初始观测方程进行线性化，式(1)展开后去掉、、的二次项，并令：项，并令：项，并令：项，并令：项，并令：项，并令：项，并令：得到该量测边的最终观测方程，表示为式(13)；设所有量测边的条数为，则全部量测边的观测方程表示为式(14)；
令则全部量测边的观测方程表示为式(15)；根据最小二乘法原理，得到空间坐标转换参数的解表示为式(16)，将求解得到的空间坐标转换参数带入式(15)中，计算得到全部量测边的边长改正数。
12.上述技术方案，基于空间坐标系转换的数学原理，实现了对量测边观测方程的建立，进而求解出第一管节施工坐标系和第二管节施工坐标系之间的空间坐标转换参数以及量测边的边长改正数。
13.在其中一些实施例中，在观测方程建立及求解的步骤中，根据全部量测边的边长改正数，采用式(17)求解整体量测精度：式(17)中，为所有量测边的条数。
14.上述技术方案通过对整体量测精度的求解，得以掌握量测边边长水下丈量步骤中的量测精度情况。
15.在其中一些实施例中，在每一起始特征点和每一读数特征点上均安装一底座；在待丈量量测边的起始特征点的底座上可拆卸地连接一起始点组件，起始点组件包括第一支架及与第一支架活动连接的拉绳和万向球；拉绳的一端与万向球连接，另一端贯穿第一支架并与一拉尺的首端挂接；万向球在拉尺的拉动下抵压于第一支架上并可万向转动；在待丈量量测边的读数特征点的底座上可拆卸地连接一读数点组件，读数点组件包括第二支架，第二支架上设有卡槽部和位于卡槽部一侧的读数部，拉尺的伸展端卡于卡槽部内，读取读数部对应的拉尺上的刻度。
16.上述技术方案通过起始点组件和读数点组件的设置，解决了因人工不易控制拉尺两端位置而导致的丈量作业难度较大、丈量误差较大的问题，实现了对拉尺两端的可靠定位和控制，提高了量测边边长水下丈量结果的准确性，而且实现了万向拉尺。
17.在其中一些实施例中，底座上凸设有连接柱；起始点组件和读数点组件均包括连接轴和与连接轴活动连接的连接套，连接轴的一端与第一支架或第二支架固定连接，另一端插设于连接套内，连接套可沿连接轴的轴向往复移动；连接套可拆卸地套接于连接柱外，以使起始点组件和读数点组件分别与两个底座可拆卸连接。该技术方案通过连接套与连接柱之间的可拆卸设置，实现了起始点组件与底座之间的可拆卸性以及读数点组件与底座之间的可拆卸性。
18.在其中一些实施例中，连接柱的顶面凹设有定位槽，连接轴的底面凸设有与定位槽相匹配的定位筋；在连接套与连接柱套接之前，定位筋卡接于定位槽内，以使连接轴与连接柱相互定位。该技术方案通过连接柱与连接轴之间的定位设置，实现了起始点组件与底座之间的可靠定位以及读数点组件与底座之间的可靠定位，确保起始点组件和读数点组件
每次安装到底座上的安装方位相同。
19.在其中一些实施例中，第一支架上开通有贯穿孔，贯穿孔的孔径小于万向球的球径，拉绳通过贯穿孔贯穿第一支架；贯穿孔靠近万向球的一侧凹设有与万向球形状相匹配的球槽，万向球在拉尺的拉动下贴合球槽并可万向转动；贯穿孔远离万向球的一侧设有外扩式的喇叭口。该技术方案通过万向球与球槽的匹配设置，确保万向拉尺时拉尺的起点位置不变；通过贯穿孔喇叭口的设置，确保不同方向拉尺时拉绳均不会受到第一支架的阻挡。
20.基于上述技术方案，本发明实施例中的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，通过对合龙口进行水下人工直接量测的方式以及对量测边观测方程的建立和求解的方法，实现了对沉管隧道合龙口处的第一管节和第二管节之间空间关系的检核，以此对管内贯通测量法等间接测量合龙口姿态的测量结果进行验证，确保合龙口数据的准确性和可靠性。
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：图1为沉管隧道最终接头安装示意图；图2为沉管隧道合龙口处结构示意图；图3为本发明的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法的流程示意图；图4为本发明的第一管节端钢壳合龙面处的起始特征点的布设示意图；图5为本发明的量测边的示意图；图6为本发明的起始特征点和读数特征点处的底座的结构示意图；图7为本发明的起始点组件与底座的装配结构示意图；图8为图7的结构剖视图；图9为本发明的一实施例的读数点组件与底座的装配结构示意图；图10为图9的结构剖视图；图11为本发明的另一实施例的读数点组件与底座的装配结构示意图；图12为本发明的拉尺的结构示意图；图13为本发明的保护帽与底座的装配示意图。
22.图中：1、第一管节；11、第一管节端钢壳合龙面；2、第二管节；21、第二管节端钢壳合龙面；3、最终接头；4、合龙口；5、底座；51、连接柱；52、定位槽；6、起始点组件；61、第一支架；611、贯穿孔；612、球槽；613、喇叭口；62、拉绳；63、万向球；64、挂扣；7、读数点组件；71、第二支架；72、卡槽部；721、嵌块；722、挡块；723、锁块；73、读数部；8、连接轴；81、限位台阶；82、定位筋；9、连接套；91、限位面；10、保护帽；p1/p2/p3/p4/p5/p6、起始特征点；q1/q2/q3/q4/q5/q6、读数特征点。
具体实施方式
23.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。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”、“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。
25.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。
26.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。
27.如图1-图5所示，本发明提供一种沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，用于检核沉管隧道合龙口4处的第一管节1和第二管节2之间的空间关系，包括特征点布设、特征点标定、量测边边长水下丈量、观测方程建立及求解、结果分析等步骤。
28.特征点布设的步骤：在第一管节1和第二管节2入水前，在第一管节端钢壳合龙面11处布设多个起始特征点，在第二管节端钢壳合龙面21处布设多个读数特征点。一起始特征点与一读数特征点之间即构成一条量测边，因而多个起始特征点与多个读数特征点之间构成多条量测边。
29.特征点标定的步骤：在第一管节1沉放安装到位后，标定所有起始特征点于第一管节1施工坐标系下的实测施工坐标；在第二管节2沉放安装到位后，标定所有读数特征点于第二管节2施工坐标系下的实测施工坐标。
30.量测边边长水下丈量的步骤：在第一管节1和第二管节2沉放安装到位后，从每一起始特征点出发，共丈量12条以上量测边的实测边长。该水下丈量作业由潜水员在水下使用拉尺进行丈量；需要说明的是，实际量测时，可根据水流流向，选择第一管节端钢壳合龙面11或第二管节端钢壳合龙面21作为拉尺的起始端。
31.观测方程建立及求解的步骤：对丈量的所有量测边建立观测方程，求解第一管节1施工坐标系和第二管节2施工坐标系之间的空间坐标转换参数，求解量测边的边长改正数。进一步说明，观测方程是指：量测边的边长应与量测边的两端量测点转换至同一坐标系下的坐标差计算的边长相等；考虑到量测边边长水下人工丈量会存在一定的量测误差，引入边长改正数，即将量测边的实测边长与边长改正数之和作为观测方程中的量测边的边长。
32.结果分析的步骤：分析边长改正数是否超出预计的最大量测误差，以判断是否需要对量测边进行剔除，重新进行观测方程建立及求解的步骤；可以理解的是，若边长改正数超出预计的最大量测误差，说明量测数据中有错误，需对测量边进行剔除，但通常剔除量测边的条数不应超过总条数的1/3；分析空间坐标转换参数是否超出预计由量测误差引起的空间坐标转换参数限差，以判断是否对特征点标定步骤的结果数据进行核查；可以理解的是，若空间坐标转换参数超过预计限差，说明特征点标定的结果数据可能存在错误，需予以核查。
33.上述示意性实施例，通过对合龙口4处多条量测边的边长实测以及观测方程的建
立和求解，实现了对沉管隧道合龙口4处的第一管节1和第二管节2之间空间关系的检核，实现了对管内贯通测量法等间接测量合龙口4姿态的测量结果的验证，确保合龙口4数据的准确性和可靠性；进一步说明，通过潜水员水下量距这一直接量测的手段，使本实施例对合龙口4的量测方式与管内贯通测量法等间接测量合龙口4的测量方式具有相互独立性，使检核结果客观且有效。
34.需要说明的是，本发明中量测边观测方程建立及求解的步骤是基于空间坐标系转换的数学原理，具体说明如下：设第一管节1的施工坐标系为a，第二管节2的施工坐标系为b；可以理解的是，a、b两坐标系统均为空间坐标系，因此两者之间可以采用空间坐标转换方法建立关系；不考虑尺度时，空间坐标系转换有6个空间坐标转换参数，其中3个为平移量、3个为旋转量。由于a、b这两个坐标系都是基于同一个施工坐标系，两者差异是由测量误差或不可能太大的测量错误形成的，因而这6个空间坐标转换参数均为微小量。理论上，需要量测第一管节1和第二管节2之间6条以上量测边的边长，即可求解这6个空间坐标转换参数；实际量测时，为了提高精度和解算结果的稳定性，需要量测12条以上量测边的边长。a、b两个坐标系之间建立的空间转换关系如式(h1)所示：其中：其中：其中：其中：式(h1)-(h5)中，为a坐标系的坐标表示，为b坐标系的坐标表示；和包含6个空间坐标转换参数，其中，为平移量、为旋转量；因此，式(h1)可表示为式(h6)：式(h6)可进一步整理后得到式(h7)：令：
可以理解的是，式(h1)中的、式(h1)中的、式(h1)中的，均可理解为一代号，其目的在于简化式(h1)的表达；由此，式(h1)可表示为式(h11)：由前述已知，6个空间坐标转换参数均为微小量，因而，包含了这6个空间坐标转换参数的、、也均为微小量。
35.在一些实施例中，在观测方程建立及求解的步骤中，根据空间坐标转换参数，计算读数特征点的实测施工坐标转换至第一管节1施工坐标系后的点位改正数。在结果分析的步骤中，分析点位改正数是否超出预计的最大点位偏差，以判断是否重新执行特征点标定的步骤；也就是说，若点位改正数超出预计的最大点位偏差，则意味着特征点标定步骤中对起始特征点和/或读数特征点的实测施工坐标的标定可能存在明显错误，需要重新执行特征点标定的步骤。该示意性实施例，通过点位改正数的计算和分析，能更为直观判断是否需要对起始特征点和/或读数特征点的实测施工坐标进行重新标定。
36.如图4、图5所示，在一些实施例中，在特征点布设的步骤中，起始特征点的数量为六个，如图中p1-p6所标记；其中，三个起始特征点p1、p2、p3沿第一管节1宽度方向均匀布设于第一管节1端钢壳顶板上，另两个起始特征点p4、p6分别位于第一管节1端钢壳下部的两侧板上，另一个起始特征点p5位于第一管节1端钢壳处的中廊道底面上。读数特征点的数量为六个，，如图中q1-q6所标记，其于第二管节2端钢壳上的位置与起始特征点p1-p6一一对应。该示意性实施例，实现了起始特征点和读数特征点于合龙口4处的相对均衡布设。
37.参考图5所示，在一些实施例中，在量测边边长水下丈量的步骤中，共计丈量28条量测边的实测边长。具体地，分别从起始特征点p1、p3、p4、p6出发，分别丈量到5个读数特征点之间的测量边边长；分别从起始特征点p2、p5出发，分别丈量到4个读数特征点之间的测量边边长；由此，六个起始特征点共丈量28条量测边的实测边长。该示意性实施例，通过对更多条量测边进行丈量，得以建立更多个观测方程，会有较多的冗余数据，进一步提高各求解结果的精度和可靠性。
38.在一些实施例中，在观测方程建立及求解的步骤中，具体包括如下步骤：首先，基于前述的观测方程的定义，即量测边的边长应与量测边的两端量测点转换至同一坐标系下的坐标差计算的边长相等，将量测边的起始特征点号标记为，读数特征
点点号标记为，则量测边的理论观测方程可表示为式(h12)；式(h12)中：为一量测边的实测边长；为该量测边的边长改正数；为该量测边的起始特征点于第一管节1施工坐标系下的实测施工坐标；为该量测边的读数特征点经坐标转换后得到的其于第一管节1施工坐标系下的施工坐标；基于式(h11)和式(h12)，建立本实施例中的一量测边的初始观测方程：式(1)中：为一量测边的实测边长；为该量测边的边长改正数；为该量测边的起始特征点于第一管节1施工坐标系下的实测施工坐标；为该量测边的读数特征点于第二管节2施工坐标系下的实测施工坐标；为该量测边的读数特征点转换至第一管节1施工坐标系时的空间坐标转换值，采用式(2)进行计算：式(2)中，为第一管节1施工坐标系和第二管节2施工坐标系之间的空间坐标转换参数，其数学意义表示为式(3)；空间坐标转换参数包括平移量和旋转量，其数学意义表示为式(4)和式(5)；表示为式(4)和式(5)；表示为式(4)和式(5)；对该量测边的初始观测方程进行线性化，根据前述可知，6个空间坐标转换参数均为微小量，因而式(1)展开后可去掉、、的二次项，并令：的二次项，并令：
得到该量测边的最终观测方程，表示为式(13)；设所有量测边的条数为，则全部量测边的观测方程表示为式(14)；令则全部量测边的观测方程表示为式(15)；根据最小二乘法原理，得到空间坐标转换参数的解表示为式(16)，将求解得到的空间坐标转换参数带入式(15)中，计算得到全部量测边的边长改正数。
39.上述示意性实施例，基于空间坐标系转换的数学原理，实现了对量测边观测方程的建立，进而求解出第一管节1施工坐标系和第二管节2施工坐标系之间的空间坐标转换参数以及量测边的边长改正数。
40.在一些实施例中，在观测方程建立及求解的步骤中，根据全部量测边的边长改正数，采用式(17)求解整体量测精度：式(17)中，为所有量测边的条数。
41.上述示意性实施例，通过对整体量测精度的求解，得以掌握量测边边长水下丈量步骤中的量测精度情况。
42.如图4-图12所示，在一些实施例中，在每一起始特征点和每一读数特征点上均安装一底座5。在待丈量量测边的起始特征点的底座5上可拆卸地连接一起始点组件6，在待丈量量测边的读数特征点的底座5上可拆卸地连接一读数点组件7。
43.起始点组件6包括第一支架61及与第一支架61活动连接的拉绳62和万向球63。拉绳62的一端与万向球63连接，另一端贯穿第一支架61并与一拉尺的首端挂接；拉尺如图12所示。万向球63在拉尺的拉动下抵压于第一支架61上并可万向转动。可以理解的是，万向球63位于第一支架61远离读数点组件7的一侧；拉尺未与拉绳62挂接时或拉尺未拉紧时，万向
球63的位置处于相对自由状态，即不固定于第一支架61的某处；但拉尺拉紧后，万向球63受拉尺的拉动力作用抵压于第一支架61上并可万向转动，因而使得拉尺的起点位置得以固定，并且可实现万向拉尺。
44.读数点组件7包括第二支架71，第二支架71上设有卡槽部72和位于卡槽部72一侧的读数部73。量测边边长水下丈量时，拉尺的首端挂接于起始点组件6上，拉尺的伸展端向读数点组件7侧延伸，并卡于卡槽部72内，通过读取读数部73对应的拉尺上的刻度，即可以得到量测边的实测边长。
45.需要说明的是，读数点组件7的卡槽部72不受限于某种特定结构或形状；可以是如图9、图10所示的结构，即在第二支架71上插入一嵌块721，嵌块721另一端通过一锁块723连接一挡块722，挡块722和第二支架71之间构成卡槽部72，对量测边进行量测时拉尺伸展段直接贴合于嵌块721的外表面即可定位以进行读数；也可以是如图11所示，在第二支架71上直接开设喇叭状槽口，对量测边进行量测时拉尺伸展段直接贴合于喇叭状槽口的槽底即可定位以进行读数。
46.上述示意性实施例，通过起始点组件6和读数点组件7的设置，解决了因人工不易控制拉尺两端位置而导致的丈量作业难度较大、丈量误差较大的问题，实现了对拉尺两端的可靠定位和控制，提高了量测边边长水下丈量结果的准确性，而且实现了万向拉尺。
47.如图6-图11所示，在一些实施例中，底座5上凸设有连接柱51。起始点组件6和读数点组件7均包括连接轴8和与连接轴8活动连接的连接套9；连接轴8的一端与第一支架61或第二支架71固定连接，另一端插设于连接套9内；连接套9可沿连接轴8的轴向往复移动。连接套9可拆卸地套接于连接柱51外，以使起始点组件6和读数点组件7分别与两个底座5可拆卸连接，由此实现了起始点组件6与底座5之间的可拆卸性以及读数点组件7与底座5之间的可拆卸性。
48.如图8、图10所示，在一些实施例中，连接轴8靠近连接套9的一端凸设有限位台阶81，连接套9内设有限位面91。需要说明的是，限位台阶81的设置，一方面使得连接套9在沿连接轴8的轴向往复移动的过程中不会从连接轴8上脱落；另一方面，连接套9套接于连接柱51外时，限位面91沿连接轴8轴向压接于限位台阶81上，进而将连接轴8抵压于连接柱51上，实现了连接轴8、连接套9及连接柱51之间的可靠连接和限位。
49.如图6-图11所示，在一些实施例中，连接柱51具有外螺纹，连接套9内部具有与外螺纹相匹配的内螺纹，连接套9可拆卸地螺接于连接柱51外。连接套9的外形可为六角形，便于对其进行旋拧。
50.如图6、图8、图10所示，在一些实施例中，连接柱51的顶面凹设有定位槽52，连接轴8的底面凸设有与定位槽52相匹配的定位筋82。在连接套9与连接柱51套接之前，定位筋82卡接于定位槽52内，以使连接轴8与连接柱51相互定位，因而使得连接轴8与连接柱51之间的安装方位固定，也即起始点组件6与底座5之间的安装方位、读数点组件7与底座5之间的安装方位固定。需要说明的是，定位槽52的形状包括但不限于一字槽。该示意性实施例，通过连接柱51与连接轴8之间的定位设置，实现了起始点组件6与底座5之间的可靠定位以及读数点组件7与底座5之间的可靠定位，确保起始点组件6和读数点组件7每次安装到底座5上的安装方位相同。
51.如图8所示，在一些实施例中，第一支架61上开通有贯穿孔611，贯穿孔611的孔径
小于万向球63的球径，拉绳62通过贯穿孔611贯穿第一支架61。贯穿孔611靠近万向球63的一侧凹设有与万向球63形状相匹配的球槽612，万向球63在拉尺的拉动下贴合球槽612并可万向转动，由此实现万向球63在万向转动过程中其球心位置始终不变，确保万向拉尺时拉尺的起点位置不变。贯穿孔611远离万向球63的一侧设有外扩式的喇叭口613，确保不同方向拉尺时拉绳62均不会受到第一支架61的阻挡。
52.如图7、图8所示，在一些实施例中，拉绳62的一端连接有挂扣64，挂扣64用于与拉尺的首端挂接，实现了拉绳62与拉尺之间的连接便利性。
53.如图13所示，在一些实施例中，在底座5空置或储存过程中，连接柱51外可拆卸地套设有保护帽10，用于对连接柱51进行防损保护。
54.在一些实施例中，底座5、起始点组件6和读数点组件7均采用不锈钢材料制作；拉尺为尼龙涂层的钢制卷尺。上述示意性实施例，使拉尺丈量相关部件具有良好的防腐防锈性能，使其能够满足水下拉尺丈量作业需要。
55.下面以某沉管隧道合龙口为例，并参考图1-图13，简要说明本发明的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法的检核过程和技术效果：1）特征点布设：在第一管节1和第二管节2入水前，在第一管节端钢壳合龙面11处布设p1-p6六个起始特征点；在第二管节端钢壳合龙面21处布设q1-q6六个读数特征点；2）特征点标定：在第一管节1沉放安装到位后，标定所有起始特征点于第一管节1施工坐标系下的实测施工坐标；在第二管节2沉放安装到位后，标定所有读数特征点于第二管节2施工坐标系下的实测施工坐标；特征点标定结果如下表：3）量测边边长水下丈量及观测方程求解：在第一管节1和第二管节2沉放安装到位后进行，共量测28条量测边的实测边长；对全部28条量测边建立量测方程，进行平差计算，求解第一管节1施工坐标系和第二管节2施工坐标系之间的空间坐标转换参数，也即平移量和旋转量，求解量测边的边长改正数，求解结果如下表：
4）点位改正数的计算：根据空间坐标转换参数，计算读数特征点于第二管节2坐标系下的实测施工坐标转换至第一管节1施工坐标系后的点位改正数；计算结果如下表：
5）量测精度的计算：根据全部量测边的边长改正数，求解量测边边长水下丈量步骤中的量测精度为0.014m。
56.6）结果分析：第一管节1施工坐标系和第二管节2施工坐标系之间的空间坐标转换参数中的平移量为x方向上最大，数值为0.017m，该值与量测精度相当，因此二者没有可区分度，空间坐标转换参数中的平移量符合理论预期；第一管节1施工坐标系和第二管节2施工坐标系之间的空间坐标转换参数中的旋转量均小于1/1000弧度，该数值远小于预计量测误差，两者之间也没有可区分度，空间坐标转换参数中的旋转量符合理论预期；读数特征点于第二管节2施工坐标系下的实测施工坐标转换到第一管节1施工坐标系后的点位改正数为x方向最大，数值为0.0215m，因点位改正数是通过空间坐标转换参数计算得到的，因而该数值还包含了量测误差在内；也就是说第一管节端钢壳合龙面11和第二管节端钢壳合龙面21之间的相对偏差会在2.15cm以下，而该偏差值对最终接头3的安装影响很小，由此可判断沉管隧道合龙口4处的起始特征点和读数特征点的实测施工坐标标定较为准确，也就是说不必修正管内贯通测量法等间接测量合龙口姿态得到的测量结果；至此，沉管隧道合龙口姿态水下检核作业完成。
57.通过对本发明的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法的多个实施例的说明，可以看到本发明至少具有以下一种或多种优点：1）通过对合龙口4进行水下人工直接量测的方式以及对多条量测边观测方程的建立和求解的方法，实现了对沉管隧道合龙口4处的第一管节1和第二管节2之间空间关系的检核，且检核结果客观有效，因而实现了对管内贯通测量法等间接测量合龙口4姿态的测量结果的验证，确保合龙口4数据的准确性和可靠性；2）通过起始点组件6和读数点组件7的设置，实现了对拉尺两端的可靠定位和控制，且实现了万向拉尺，降低了量测边水下丈量作业难度，提高了水下丈量结果的准确性。
58.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。
59.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。