[发明专利]一种海上钢管桩沉桩测量定位方法

说明书

本发明是一种海上钢管桩沉桩测量定位方法，具体为：在打桩船上构建定位系统，定位系统包括三台GPS定位仪、四台激光扫描仪、两台倾斜仪和一台摄像机；系统的预定位，利用打桩船上三台GPS定位仪和两台倾斜仪确定船体的位置和姿态，通过对船体参数的测定、船体坐标系统与工程坐标系统的转换关系得到钢管桩导向架抱桩器中心的绝对位置，用以引导打桩船进入作业位置抛锚驻位，进行吊桩、立桩；系统的精确定位，利用三台GPS定位仪实时定位的基础上，利用四台激光扫描仪的线扫描功能实现了钢管桩垂直度实时监测。本发明改进优化后的定位系统具备全面、实时、自动监测打桩定位功能；自动监测船体姿态，显示已沉桩位位置，防止碰桩；测量精度高。

技术领域

本发明涉及海上作业测量的技术领域，尤其涉及一种海上钢管桩沉桩测量定位方法。

背景技术

当前，国内海上钢管桩沉桩方法主要有两种：第一种为，在码头施工或者小直径桩基施工采用打桩船进行沉桩施工；第二种为，在大直径钢管桩沉桩时，采用起重船和振动锤进行沉桩施工。

但是对于沉桩地质为花岗岩地质，岩面起伏较大、地质情况复杂且为大潮差、浅覆盖层的施工环境，钢管桩沉桩存在的最大潮差达6.92m，长短桩差15m的条件，采用一般定位方法不能达到沉桩精度要求。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种海上钢管桩沉桩测量定位方法。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种海上钢管桩沉桩测量定位方法，具体为：

S1、在打桩船上构建定位系统

定位系统包括布设在打桩船上的三台GPS定位仪、四台激光扫描仪、两台倾斜仪和一台摄像机；

S2、钢管桩沉桩的测量定位

S21、系统的预定位

利用打桩船上三台GPS定位仪和两台倾斜仪确定船体的位置和姿态，通过对船体参数的测定、船体坐标系统与工程坐标系统的转换关系得到钢管桩导向架抱桩器中心的绝对位置，用以引导打桩船进入作业位置抛锚驻位，进行吊桩、立桩；

S22、系统的精确定位

在利用三台GPS定位仪实时定位的基础上，利用四台激光扫描仪的线扫描功能实现钢管桩垂直度实时监测；

预定位完成后起吊钢管桩，在钢管桩进入抱桩器并在设计桩位0.5m范围时自动内切换至精确定位；精确定位是通过四台激光扫描仪的同步数据来确定当前钢管桩的位置及垂直度偏差，进而引导调节抱桩器的液压装置，使钢管桩的垂直度和位置偏差满足设计及规范要求。

步骤S21中，船体参数的测定、船体坐标系统与工程坐标系统的转换的具体步骤为：

S211、船体位置及姿态确定

通过三台GPS定位仪实时定位坐标以及两台倾斜仪可以确定船体位置及姿态，可以确定船体上任何位置的空间坐标，从而推断出钢管桩中心实时坐标；

坐标系统O-XYZ对应的是三维船固坐标系统，假设船体的纵倾和横倾分别为α和β，首先绕X轴顺时针旋转β角，得到坐标系XY″Z′，该坐标系绕Y″轴逆时针旋转α得到过三维船固坐标系原点且位于水平面的坐标系统O-X″Y″Z″，称该坐标系统为瞬时船体水平坐标系统，该坐标系统中的平面坐标与工程坐标系统存在平移、旋转的关系；

三维坐标系统之间的旋转矩阵如下：

旋转角为从各个旋转轴的正向看，逆时针旋转角为正，顺时针为负；