[发明专利]沉管管节形变实时监测方法

说明书

本发明属于工程测量技术领域，具体涉及一种沉管管节形变实时监测方法。该方法包括：沿管节长度方向在中廊道腔底和/或孔道腔顶安装多台测量相机和多个标靶组，多台测量相机对多个标靶组进行视觉测量；沿管节长度方向在中廊道腔底和孔道腔底安装多台激光测距仪，测量管节腔底到管节腔顶的相对距离；所有测量结果均实时传输到沉管测控系统中，以获取管节纵向相对几何形变和管节腔底到管节腔顶的相对距离变化的结果，并相互结合进行边缘计算，以获取沉管管节的形变变化发展情况。本发明实现了对沉管管节在浮运沉放安装期间的形变情况的实时监测，以准确获取其形变变化发展情况，进而指导现场及时调整沉放姿态，保障沉管沉放时的高精度对接。

技术领域

本发明属于工程测量技术领域，具体涉及一种沉管管节形变实时监测方法。

背景技术

沉管管节在工厂预制完成后，先后经历舾装、浮运、沉放和安装等多个步骤，才得以完成水下沉管隧道的施工。然而，在整个过程中，由于受到海水、风浪、一体船以及管节内部水箱的影响，沉管管节的几何形状不断发生变化。如图1、图2所示，在管节上表面，一体船通过四个拉索控制沉管管节1的下放、通过六个吊缆控制管节的前后移动，拉索与管节连接的位置即为沉管管节1的上下高度控制点P1，吊缆与管节连接的位置即为沉管管节1的前后平移控制点P2；管节上表面长度方向的两端还各安装有一测量塔P3；在沉管管节浮运沉放过程中，管节上表面主要受到拉索拉力、吊缆缆力、测量塔P3重力以及一体船支墩P4压力的共同作用，可能会产生明显的局部几何形变。在沉管管节1沉放安装过程中，管节通过其内部的水箱W1来调节自身重力实现沉放；因而，在沉管下表面，沉管管节1受到水箱W1压力和海水浮力的共同作用，也可能会产生较为明显的局部几何形变。

现如今，随着沉管隧道的发展，沉管管节体量越来越大，沉管沉放的水深越来越深，安装精度要求也越来越高。因而，在沉管浮运沉放对接过程中，若沉管管节本体发生明显的不规则形变，将会导致水下测量定位出现较大偏差，从而影响沉管安装精度，给沉管隧道施工安全带来较大风险。

由于沉管管节在浮运、沉放和安装过程中，一直处于运动中，因此该测量对象是动态的且运动区域较大，难以直接沿用陆地上的高精度测量参考系统进行形变精密测量。另外，沉管管节是“两孔一廊”结构，两孔中间各布置三个水箱W1用于控制沉管管节的下沉速率和深度，内部形状复杂，作业空间非常有限，难以布置陆地上常用的高精度全站仪和水准仪，直接进行高精度形变测量。另外，传统的精密工程测量方法难以满足上述沉管管节几何形变高精度测量要求。尽管精密全站仪、水准仪测量精度高，但对测量环境、布站位置要求高，测量环境要求相对静态，测量仪器必须放置在稳定的位置处观测目标。而且，GNSS测量需要进行长时间的连续观测，GNSS-RTK的测量精度一般为厘米级，难以在短时间内达到毫米级的测量精度。

因而，如何实现沉管管节在浮运、沉放以及安装期间的形变情况的实时监测以保障沉管安装精度，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种沉管管节形变实时监测方法，用于对沉管管节在浮运、沉放和安装期间的形变情况进行实时监测，以准确获取其形变变化发展情况，指导现场及时调整沉管沉放姿态，进而保障沉管安装精度。

本发明提供一种沉管管节形变实时监测方法,包括以下步骤：

视觉测量系统的设置，进一步包括：

视觉基线的布置：在沉管管节的中廊道的腔底和/或每一孔道的腔顶，沿沉管管节的长度方向安装多台测量相机；

视觉测量线阵的布置：在中廊道的腔底和/或每一孔道的腔顶，沿沉管管节的长度方向安装多个标靶组；

测距系统的设置：在中廊道的腔底以及每一孔道的腔底，沿沉管管节的长度方向安装多台激光测距仪；

形变监测，进一步包括：