CN103410135B - 一种基于网格钎探的河床标高测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及桥梁施工领域，具体公开了一种基于网格钎探的河床标高测量方法：A.确定测量范围，并将测量范围按照一定间距划分成虚拟平面网格，网格线的交点即为河床地形标高的测量点；B.用浮箱构建成浮式平台，并将浮式平台牢固锚定在测量范围作为测量操作平台；C.用浮吊将钢管测钎垂直插入水中，抵达河床岩面测量点位置处，从钢管测钎上获取水面位置刻度值，根据测量时的水位标高计算测量点的河床岩面的地形标高：测量点河床地形标高=水位标高-水面位置刻度值。使用本发明方法进行河床标高测量，只是利用桥梁施工的既有设备、仪器和人员，即可实现河床标高测量，操作简便，成本低，而且测量精度较高，能使施工单位获得良好效益。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种用于深水桥墩施工时基于网格钎探的河床标高测量方法。
背景技术
在桥梁施工过程中，在桥墩位于10m以上水深、河床面覆盖层较薄或无覆盖层、下伏基岩较坚硬且岩面标高复杂多变的施工条件下，钢围堰、钢护筒及钢管桩不能直接插打嵌入河床并达到稳定状态，需要将钢围堰、钢护筒下口按照实际河床岩面标高加工成高低刃脚，并匹配裸岩河床面，以利于钢围堰和钢护筒能够稳定着床。因此，钢围堰和钢护筒的设计、加工和安装都需要准确的河床地形数据。
在目前的跨河流、湖泊、水库等水域的桥梁工程建设中，主要借助水利水电领域常用的GPS实时差分技术（即GPS-RTK），配合超声波数字测深仪，对深水桥墩范围的河床地形进行测量。基于GPS-RTK方法进行水下河床地形测量，需要配合超声波数字测深仪使用，对测量仪器以及测量人员的专业化程度要求高，测量费用也高，测量精度易受流速、流态、风浪、水质和河床上软弱覆盖层的影响，精度不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的基于GPS-RTK方法测量河床地形对测量仪器和测量人员的专业化程度要求高、费用高的不足，提供一种基于网格钎探的河床标高测量方法。利用本发明方法进行河床标高测量，不需要使用专门的超声波数字测深仪，也不需要专门的超声波数字测深仪操作人员，测量操作简便，费用低。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种基于网格钎探的河床标高测量方法，包括以下步骤：
A.确定测量范围，并将测量范围按照一定间距，划分成虚拟平面网格，网格线的交点即为河床地形标高的测量点；钢围堰壁板的水平投影线上必须设置测量点；
B.用浮箱构建成浮式平台，并将浮式平台牢固锚定在测量范围作为测量操作平台；
C.用浮吊将钢管测钎垂直插入水中，抵达河床岩面测量点位置处，从钢管测钎上获取水面位置刻度值，根据测量时的水位标高即可计算出测量点的河床岩面的地形标高：测量点河床地形标高=水位标高-水面位置刻度值。
根据本发明实施例，上述方法中，步骤A中，根据桥墩钢围堰和钢护筒的设计位置确定测量范围，测量范围为钢围堰平面投影外延50～100cm。
根据本发明实施例，上述方法中，步骤A中，按照纵、横分别为设定距离的间距将测量范围划分成若干个虚拟平面网格，然后根据桥墩的设计平面坐标计算出各测量点的平面坐标。
根据本发明实施例，上述方法中，步骤B中，每N个浮箱为一组，拼接成浮式平台，在每组浮式平台的四角各设置1根锚缆，将浮式平台固定在测量范围；将两组浮式平台用工字钢连接固定，且两组浮式平台之间保持设定间距，组成测量操作平台。
根据本发明实施例，上述方法中，步骤C中，所述钢管测钎由钢管制作而成：取若干每10m为一节的钢管，每两节钢管之间采用法兰盘连接，然后在钢管上标示刻度，刻度精确到厘米。
根据本发明实施例，上述方法中，步骤C中，首先采用全站仪在测量操作平台上测设出河床地形标高的测量点位置；然后利用浮吊吊起钢管测钎，从测量点位置垂直插入水中，并穿透河床面软弱覆盖层后抵达岩面；待钢管测钎着床稳定后，用铅垂仪检查并调整钢管测钎的垂直度，然后读取并记录水面位置刻度值；在河岸浅水处设置水位观测标尺，在读取钢管测钎上水面刻度值的同时读取并记录水位标高。
与现有技术相比，本发明的有益效果：使用本发明方法进行河床标高测量，不需要使用额外的超声波数字测探仪，也不需要专门的超声波数字测探仪技术人员，而是利用桥梁施工的既有设备（浮箱、浮吊）、仪器（全站仪、铅垂仪）和人员，即可实现河床标高测量，很大程度的节省了施工成本，具有良好的经济效益。此外，通过本发明方法进行河床标高测量，操作简便，测量精度高。
附图说明：
图1为本发明基于网格钎探的河床标高测量方法流程图。
图2为测量范围的虚拟平面网格划分示意图。
图3为测量操作平台示意图。
图4a为钢管测钎的结构示意图，图4b为图4a中刻度标示的局部放大图。
图5为利用浮吊进行河床标高测量的示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
由于河床岩面复杂多变，对于同一水域的不同地点，河床标高不同，因此，将该水域进行适当的区域划分，获取每一个小地点的标高数据，才能较真实的反应实际的河床地形。本发明基于网格钎探的河床标高测量方法，首先对测量范围按一定间距划分成虚拟平面网格，标线的交点即为河床地形标高的测量点；然后用浮箱构建成浮式平台，并将浮式平台牢固锚定在测量范围作为测量操作平台；最后用浮吊将钢管测钎垂直插入水中，抵达河床岩面测量点位置处，根据测测量时水位标高即可计算出测量点的河床岩面的地形标高。
下面结合附图1至附图5对本发明方法进行详细阐述。
参考图1，本发明方法包括以下步骤：
（1）根据桥墩钢围堰和钢护筒的设计位置确定测量范围，测量范围为钢围堰平面投影外延50～100cm。然后将测量范围按一定间距a（河床面地形复杂，高差起伏变化较大，如果虚拟平面网格的间距过大则不能真实反应地形变化，过小又会增加测量工作量而没有实际意义，因此虚拟平面网格的间距根据现场实际情况进行选取，一般取50～100cm，本实施例中a取值为50cm）划分成a×a的虚拟平面网格，网格线的交点即为河床地形标高的测量点。如图2所示，c为固脚钢围堰轮廓线，d为承台轮廓线，e为基桩钢护筒，f为测量点，g为网格线。需要说明的是，钢围堰壁板的水平投影线上必须设置测量点。根据桥墩的设计平面坐标计算出各测量点的平面坐标。
（2）如图3所示，图3中h为待测量点，每N个浮箱为一组，拼接成浮式平台102，在每组浮式平台102的四角各设置一根锚缆101，将浮式平台102固定在测量范围。将两组浮式平台用工字钢连接固定，组成测量操作平台，两组浮式平台之间的净间距为2.5m。测量时，待测量点位于两组浮式平台之间的间隔区域内。需要说明的是，两组浮式平台之间的净间距与浮吊最大吊距有关，需要根据浮式平台尺寸及浮吊吊距确定。由于浮吊起吊测量范围为浮式平台（靠浮吊侧）边缘至浮吊最大吊距所覆盖区域，如果两组浮式平台之间的净间距过小，则施工效率较低（因为需要多次移动浮式平台）；如果净间距过大，甚至超出浮吊最大吊距，则不能进行测量，没有实际意义。
（3）如图4a、图4b所示，用直径φ200×8mm的钢管作为测钎，并在钢管测钎上用油漆标示刻度（图中j为刻度线），精确到厘米。钢管测钎每10m为一节，每两节钢管测钎之间采用法兰盘103连接，便于拆装及运输。需要说明的是，作为测钎的钢管应保证具有足够质量和一定刚度，如果重量太轻则无法保证钢管入水后的垂直度；钢管的管壁厚度不能太薄，否则测量时测钎可能会发生弯折。
（4）采用全站仪在测量操作平台上测设出河床地形标高的测量点位置。
（5）如图5所示，图中k为河床面。利用浮吊104吊起钢管测钎105，从测量点位置垂直插入水中，并穿透河床面软弱覆盖层后抵达岩面；待钢管测钎105着床稳定后，用铅垂仪检查并调整钢管测钎的垂直度，然后读取并记录水面位置刻度值H。在河岸浅水（此处“浅水”不是一个绝对概念，是为了便于观察、测量者在岸边即可看到水位观测标尺而选取的一个地点，且该标尺可直接标示在岸边邻水的已有物体上，易于施做）处设置水位观测标尺，在读取钢管测钎水面刻度值的同时读取并记录水位标高δ1。用当前水位标高δ1减去利用钢管测钎测得的水面位置刻度值H即为河床面标高δ2，δ2=δ1-H。河床面标高根据水位标高进行推算，采用统一的基准面，“1985年国家高程基准”面。
河床标高与测量点位置的水面位置和水位标高相关，本发明方法下，测算每一个测量点位置的河床面标高时，是同时测量水面位置刻度值和当前水位标高，避免了水位变化导致的测量数据失真，保障了河床标高测量值不受流速、风浪等因素的影响，测量精度高。
（6）测量范围由多个测量区域组成，完成一个测量区域的测量后，将测量操作平台移动到下一个测量区域，重复上述测量过程，直到完成整个测量范围内的全部测量点的河床标高测量。
完成所有测量点的河床标高测量后，整理测量所得数据，并绘制测量范围内河床地形标高网格图、钢围堰刃脚位置的河床面断面图和钢护筒刃脚位置的河床面展示断面图，供钢围堰和钢护筒设计、加工及安装施工时使用。
使用本发明方法进行河床标高测量，没有使用额外的超声波数字测探仪，也不需要专门的超声波数字测探仪技术人员，而是利用桥梁施工的既有设备（浮箱、浮吊、钢管测钎）、仪器（全站仪、铅垂仪）和人员，即可实现河床标高测量，对于桥梁施工领域，可以很大程度的节省施工成本。此外，使用本发明方法进行河床标高测量，操作简便，测量精度高。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
Claims (6)
1.一种基于网格钎探的河床标高测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.确定测量范围，并将测量范围按照一定间距a划分成a×a的虚拟平面网格，网格线的交点即为河床地形标高的测量点；钢围堰壁板的水平投影线上必须设置测量点；所述a为50～100cm；
B.用浮箱构建成浮式平台，并将浮式平台牢固锚定在测量范围作为测量操作平台；
C.用浮吊将钢管测钎垂直插入水中，抵达河床岩面测量点位置处，从钢管测钎上获取水面位置刻度值，根据测量时的水位标高即可计算出测量点的河床岩面的地形标高：测量点河床地形标高＝水位标高-水面位置刻度值。
2.根据权利要求1所述的基于网格钎探的河床标高测量方法，其特征在于，所述步骤A中，根据桥墩钢围堰和钢护筒的设计位置确定测量范围，测量范围为钢围堰平面投影外延50～100cm。
3.根据权利要求2所述的基于网格钎探的河床标高测量方法，其特征在于，所述步骤A中，按照纵、横分别为设定距离的间距将测量范围划分成若干个虚拟平面网格，然后根据桥墩的设计平面坐标计算出各测量点的平面坐标。
4.根据权利要求1所述的基于网格钎探的河床标高测量方法，其特征在于，所述步骤B中，每N个浮箱为一组，拼接成浮式平台，在每组浮式平台的四角各设置一根锚缆，将浮式平台固定在测量范围；将两组浮式平台用工字钢连接固定，且两组浮式平台之间保持设定间距，组成测量操作平台。
5.根据权利要求1所述的基于网格钎探的河床标高测量方法，其特征在于，所述步骤C中，所述钢管测钎由钢管制作而成：取若干每10m为一节的钢管，每两节钢管之间采用法兰盘连接，然后在钢管上标示刻度，刻度精确到厘米。
6.根据权利要求5所述的基于网格钎探的河床标高测量方法，其特征在于，所述步骤C中，首先采用全站仪在测量操作平台上测设出河床地形标高的测量点位置；然后利用浮吊吊起钢管测钎，从测量点位置垂直插入水中，并穿透河床面软弱覆盖层后抵达岩面；待钢管测钎着床稳定后，用铅垂仪检查并调整钢管测钎的垂直度，然后读取并记录水面位置刻度值；在河岸浅水处设置水位观测标尺，在读取钢管测钎上水面位置刻度值的同时读取并记录水位标高。
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