沉管隧道合龙口姿态水下检核方法与流程

技术特征：
1.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，其特征在于，包括如下步骤：特征点布设，在所述第一管节和第二管节入水前，在所述第一管节端钢壳合龙面处布设多个起始特征点，在所述第二管节端钢壳合龙面处布设多个读数特征点；多个所述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，在所述第一管节沉放安装到位后，标定所有所述起始特征点于第一管节施工坐标系下的实测施工坐标；在所述第二管节沉放安装到位后，标定所有所述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，在所述第一管节和第二管节沉放安装到位后，从每一所述起始特征点出发，共丈量12条以上所述量测边的实测边长；观测方程建立及求解，对丈量的所有所述量测边建立观测方程，求解所述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，求解所述量测边的边长改正数；结果分析，分析所述边长改正数是否超出预计的最大量测误差，以判断是否对所述量测边进行剔除，重新进行所述观测方程建立及求解的步骤；分析所述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，以判断是否对所述特征点标定步骤的结果数据进行核查。2.根据权利要求1所述的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，其特征在于，还包括：在所述观测方程建立及求解的步骤中，根据所述空间坐标转换参数，计算所述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；在所述结果分析的步骤中，分析所述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所述特征点标定的步骤。3.根据权利要求1所述的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，其特征在于，在所述特征点布设的步骤中，所述起始特征点的数量为六个，其中，三个所述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，另两个所述起始特征点分别位于第一管节端钢壳下部的两侧板上，另一个所述起始特征点位于第一管节端钢壳处的中廊道底面上；所述读数特征点的数量为六个，其于所述第二管节端钢壳上的位置与起始特征点一一对应。4.根据权利要求3所述的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，其特征在于，在所述量测边边长水下丈量的步骤中，共计丈量28条所述量测边的实测边长。5.根据权利要求1-4任一项所述的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，其特征在于，在所述观测方程建立及求解的步骤中，具体包括如下步骤：建立一所述量测边的初始观测方程：式(1)中：为一所述量测边的实测边长；为该所述量测边的边长改正数；为该所述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；为该所述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；为该所述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，为所述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)；对该所述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：得到该所述量测边的最终观测方程，表示为式(13)；设所有所述量测边的条数为，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，计算得到全部所述量测边的边长改正数。6.根据权利要求5所述的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，其特征在于，还包括：在所述观测方程建立及求解的步骤中，根据全部所述量测边的边长改正数，采用式(17)求解整体量测精度：式(17)中，为所有所述量测边的条数。7.根据权利要求1所述的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，其特征在于，在每一所述起始特征点和每一所述读数特征点上均安装一底座；在待丈量所述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，所述起始点组件包括第一支架及与所述第一支架活动连接的拉绳和万向球；所述拉绳的一端与所述万向球连接，另一端贯穿所述第一支架并与一拉尺的首端挂接；所述万向球在所述拉尺的拉动下抵压于所述第一支架上并可万向转动；在待丈量所述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，所述读数点组件包括第二支架，所述第二支架上设有卡槽部和位于所述卡槽部一侧的读数部，所述拉尺的伸展端卡于所述卡槽部内，读取所述读数部对应的所述拉尺上的刻度。8.根据权利要求7所述的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，其特征在于，所述底座上凸设有连接柱；所述起始点组件和所述读数点组件均包括连接轴和与所述连接轴活动连接的连接套，所述连接轴的一端与所述第一支架或所述第二支架固定连接，另一端插设于所述连接套内，所述连接套可沿所述连接轴的轴向往复移动；所述连接套可拆卸地套接于所述连接柱外，以使所述起始点组件和所述读数点组件分别与两个所述底座可拆卸连接。9.根据权利要求8所述的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，其特征在于，所述连接柱的顶面凹设有定位槽，所述连接轴的底面凸设有与所述定位槽相匹配的定位筋；在所述连接套与所述连接柱套接之前，所述定位筋卡接于所述定位槽内，以使所述连接轴与所述连接柱相互定位。10.根据权利要求7所述的沉管隧道合龙口姿态水下检核方法，其特征在于，所述第一支架上开通有贯穿孔，所述贯穿孔的孔径小于所述万向球的球径，所述拉绳通过所述贯穿孔贯穿所述第一支架；所述贯穿孔靠近所述万向球的一侧凹设有与所述万向球形状相匹配的球槽，所述万向球在所述拉尺的拉动下贴合所述球槽并可万向转动；所述贯穿孔远离所述万向球的一侧设有外扩式的喇叭口。

技术总结
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。该检核方法包括：在第一管节端钢壳合龙面处布设多个起始特征点并标定其于第一管节施工坐标系下的实测施工坐标，在第二管节端钢壳合龙面处布设多个读数特征点并标定其于第二管节施工坐标系下的实测施工坐标；水下丈量起始特征点与读数特征点之间多条量测边的实测边长，并建立观测方程，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；并对求解结果进行分析。本发明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。数据的准确性和可靠性。数据的准确性和可靠性。


技术研发人员：锁旭宏 岳远征 王强 宁进进 王伟 董理科 张超 朱岭 韩战伟
受保护的技术使用者：中交一航局第二工程有限公司
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2022/9/13