[发明专利]多波束水下钢管桩桩位测量方法

说明书

一种多波束水下钢管桩桩位测量方法，该方法采用多波束测深仪、罗经运动传感器、GPS进行水下钢管桩桩位测量，通过测线布设、设备安装、参数测量三个步骤，得到满足精度要求的桩体倾斜参数、顶面中心平面和高程坐标以及四桩导管架间平面距离，实现了钢管桩桩位的测量。该方法能够提高水下测量检验的效率，大幅度降低水深、波浪、流速、能见度等因素对水下测量检验的影响，同时提高水下检验的效率、简化测量检验的过程、确保测量精度满足要求、降低施工测量成本。

技术领域

本发明涉及水下钢管桩桩位测量技术领域，特别涉及一种多波束水下钢管桩桩位测量方法。

背景技术

随着海上风电等海上工程的大规模发展，钢管桩作为海上建筑物的桩基机构应用愈发普及。海上工程钢管桩沉桩至海床深处，作为海上工程建筑物的基础支撑，其长度大多能达到七十米及以上，顶端大都淹没在海平面十米以下海水中，无法直接观测，陆地上常用的检测方法大都不能实际应用，因此，研究一种能够适用于深海海水中钢管桩桩位复测的检测方法尤为重要。

目前，大多数海上工程中，水下钢管桩各桩桩位测量采用的都是在沉桩过程中桩体未入水前进行坐标监测，而入水后则再无法进行较精准的桩位测量，与此同时，桩顶标高的测量也大都是通过测量沉桩锤帽从而间接推算出的；而各桩间的相对位置，则是使用潜水员水下测量的方法，即在两钢管桩桩顶几何中心处各安排一名潜水员，手持细钢丝进行测量，钢丝两端均有拉力计保证两端拉力相同，通过测量钢丝长度从而确定两钢管桩的桩间距，但此方法需考虑桩顶几何中心如何确定及水下涌流对钢丝绳的影响等问题，具有精度不高及不确定性较大的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种测量精度较高、有效提高功效、保障施工质量及安全的多波束水下钢管桩桩位测量方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种多波束水下钢管桩桩位测量方法，该方法采用多波束测深仪、罗经运动传感器、GPS进行水下钢管桩桩位测量，其步骤如下：

（1）测线布设

测线布置选用以下两种方式中的任意一种：

第一种：测线以桩为中心布置成#字形；

第二种：测线以桩为中心布置成圆形；

（2）设备安装

将多波束测深仪安装于作业船舶的右舷，将罗经运动传感器安装于作业船舶的左舷侧，将GPS安装于作业船舶的右舷靠船尾处；

（3）参数测量

将多波束测深仪的接收器与水面的交点设置为测量水深的参考点；测量时的船体坐标系以参考点为原点，船头朝向为Y轴，垂直船头朝向为X轴，原点向上为Z轴；

测量的参数包括多波束测深仪的接收器的安装参数、多波束测深仪的换能器的安装参数、GPS的安装参数、当前Ping的时间、纬度、经度、船速、航向、与前面ping的间距、波束数，船体的姿态，潮位数据、表层声速值、水深、开角；

根据测量的参数处理得到测线WGS84坐标、1980西安坐标、北京54坐标，然后以桩体几何参数为约束，利用点云数据构建拟合模型，借助最小二乘解算模型；以构建的桩体模型为参考，采用统计滤波方法，消除远离桩体的异常点云，实现点云数据滤波，重复上述工作，反复迭代，得到满足精度要求的桩体倾斜参数、顶面中心平面和高程坐标以及四桩导管架间平面距离。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，对于以上所述的多波束水下钢管桩桩位测量方法，该测量方法还包括精度评定方法，精度评定方法选用以下两种方式中的任意一种：

（1）柱面建模和柱顶平面建模：利用总体最小二乘的原理，对柱面点云数据和柱顶数据分别进行拟合，柱面中轴线与柱顶平面相；交求得桩顶中心坐标，通过多条独立测线处理的结果进行精度评定；