一种格型钢板桩大圆筒主格现场测量定位控制方法技术

本发明专利技术公开了一种格型钢板桩大圆筒主格现场测量定位控制方法，其依托大圆筒主格施工工艺中的用于1/4圆钢板桩组装片现场拼接成格型钢板桩大圆筒的工装支架，过对工装支架及其桩基的平面位置与垂直度进行实时的测量控制，实现对格型钢板桩大圆筒平面位置与垂直度的控制。本发明专利技术提供的格型钢板桩主格测量工艺与大圆筒主格施工工艺相配套，通过对工装支架及其桩基的平面位置与垂直度进行严格的测量控制，从而达到对格型钢板桩大圆筒平面位置与垂直度控制的目的。本方法能够保证格型钢板桩沉放质量标准：中心位置偏差不大于100mm，倾斜度不大于1/75，格型钢板桩的实际面积(根据钢板桩的中心线计算面积)不小于设计面积的98％。

【技术实现步骤摘要】
一种格型钢板桩大圆筒主格现场测量定位控制方法
本专利技术涉及一种海上人工岛施工工艺，尤其涉及一种海上格型钢板桩大圆筒主格施工时现场测量定位与偏差控制的方法。
技术介绍
人工岛一般为在近岸浅海水域中人工建造的陆地，作为进行海上作业或其他用途的场所，大多有栈桥或海底隧道与岸相连。现代工业发达的沿海国家，滨海一带人口密集、城市拥挤，使得进一步发展和建设新企业及公用设施受到很大限制，原有城市本身的居住、交通、噪声、水与空气污染等问题也很难解决。因此，兴建人工岛，改变或改善了上述难题。人工岛是利用海洋空间的方式之一，也是一种新兴的海洋工程。中国港珠澳大桥香港人工岛(HKBCF)是港珠澳大桥香港连接线的一个重要组成部分，经过赤腊角机场连接屯门及大屿山，占地面积约150万平米。香港人工岛位于香港国际机场以东区域，人工岛D区和香港机场连接。人工岛顶部平台南北向约1446米，东西向约2032米。南北纬度范围为22°19′22.61″到22°18′37.50″。东西经度范围为113°56′30.90″到113°57′41.70″。参见图1和图2，该人工岛100为在格型钢板桩大圆筒101加防波堤102形成的围堰内回填填料而成，占地面积约150万平米。其格型钢板桩岛壁结构轴线长度约5.1km，共有格型钢板桩大圆筒(101a)134只，直径分别为26.9m和31.194m。主格101a(即格型钢板桩大圆筒)与主格相连的副格101b共133组，分别为：①直径26.9m主格之间的副格直径为10.976m，共55组(110片)，单片副格由33块钢板桩组成；②直径31.194m主格之间的副格直径为15.96m，共77组(154片)，单片副格由46块钢板桩组成；③直径26.9m主格与直径31.194m主格之间的副格直径为16.296m，共1组(2片)，单片副格由47块钢板桩组成。钢板桩采用YSP-FXL型直腹式钢板桩，长度23.6～37.1m。上述工程在施工过程中主要有五大难点：1)施工区域限高。2)水深浅。3)地质条件差，使得桩长较长。4)完全离岸作业，海上环保要求高。5)工期紧。基于这种“上下左右都受限制”的现场条件及工期要求，格型钢板桩大圆筒主格施工选择了一种“1/4圆筒陆上预拼、水上组合散打”的工艺。该工艺通过在内陆预先拼装主格板桩1/4圆筒，得到相应的1/4圆钢板桩组装片；再将拼装好的1/4圆钢板桩组装片和加工好的合拢桩运至施工现场；最终在施工现场，通过专用起重船锚泊在岛壁内侧，单侧吊装4个1/4圆钢板桩组装片，再将岛壁外侧钢板桩组装片分别旋转就位，从而完成一个格体的钢板桩整体拼装；一个格体钢板桩拼装完成后，采用振动锤逐步、分层振沉至设计高程。本工程格型钢板桩一般桩长达到37.1m，为目前国际之最，格型钢板桩大圆筒主格板桩1/4圆筒现场拼接方法属首次应用。由此，如何有效确定整个施工过程中大圆筒的平面位置与垂直度，是整个大圆筒主格施工工艺亟需要解决的问题。
技术实现思路
针对整个大圆筒主格施工工艺采用格型钢板桩大圆筒主格板桩1/4圆筒现场拼接方法且涉及到的格型钢板桩一般桩长达到37.1m，造成整个施工过程中无法有效确定大圆筒的平面位置与垂直度的问题，本专利技术提供一种格型钢板桩主格测量工艺与大圆筒主格施工工艺相配套，实现对格型钢板桩大圆筒平面位置与垂直度的有效控制。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种格型钢板桩大圆筒主格现场测量定位控制方法，所述控制方法依托大圆筒主格施工工艺中的用于1/4圆钢板桩组装片现场拼接成格型钢板桩大圆筒的工装支架，过对工装支架及其桩基的平面位置与垂直度进行实时的测量控制，实现对格型钢板桩大圆筒平面位置与垂直度的控制。本控制方法的优选方案中，所述现场测量定位控制方法主要分为八个步骤：步骤1，测量控制网的建立、校核与加密，并建立GPS参考站；步骤2，沉放工装支架基础桩，进行远距离GPS沉桩定位；步骤3，工装支架安装前，采用GPS流动站对桩位及高程进行校核，并采用激光扫平仪器，对支架下的9根桩，进行桩顶水平度校验；步骤4，工装支架安装后，采用GPS流动站对工装支架平面位置进行校验；步骤5，工装支架安装调整后，采用GPS流动站对格型钢板桩主副格连接桩进行测量定位；步骤6，以标高控制为主进行钢板桩振沉；步骤7，钢板桩振沉过程中进行钢板桩变形监测；步骤8，钢板桩振沉完成后，进行圆筒钢板桩测量验收。进一步的，所述步骤(1)中测量控制网的建立、校核与加密的实现如下：首先，根据设计的坐标系统，建立GPS首级控制网，并根据已知的控制点坐标计算GPS坐标系统与施工坐标系统之间的转换关系；接着，在转换关系建立后，对坐标系统转换关系进行必要的检核。再进一步的，对坐标系统转换关系进行检核时：对第一根或开始几根桩在施打时同时采用常规测量和GPS打桩定位两种定位方法，两者相互检查；如果两种定位方法结果的差异在误差允许范围以内，则说明坐标系统转换正确，否则应查明原因，直到检核一致后才可以采用单独的GPS定位方法进行打桩。进一步的，所述步骤(2)中采用GPSRTK、免棱镜红外测距仪、精密测倾仪，结合打桩定位计算机软件，实现实时、主动的船身和桩身位置的精确计算，并通过GPS差分技术有效地消除卫星信号的各种误差，使相对定位精度达到2～3cm，实现实时高精度定位。进一步的，所述步骤(4)进行校验时，基于GPSRTK定位的载波相位差分技术，将参考站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息一同传送给流动站；流动站接收GPS卫星的载波相位与来自参考站的载波相位，并组成相位差分观测值进行实时处理。进一步的，所述步骤(6)进行钢板桩拼装时，钢板桩上按1m间距做好测量标记，振沉时，按潮位数据比较钢板桩上刻度，接近设计标高时，采用GPS流动站进行高程校核，直至沉桩结束。进一步的，所述步骤(6)钢板桩振沉时，采取桩位预先冲孔和/或对称振沉。进一步的，所述步骤(6)钢板桩振沉时，在大圆筒外部设置钢抱箍和/或深水区设置水下内抱箍。本专利技术提供的格型钢板桩主格测量工艺与大圆筒主格施工工艺相配套，其针对的格型钢板桩一般桩长达到37.1m，为目前国际之最，通过对工装支架及其桩基的平面位置与垂直度进行严格的测量控制，从而达到对格型钢板桩大圆筒平面位置与垂直度控制的目的。再者，本方法采用海洋工程远距离GPS定位工艺，高程控制则以GPS测量工艺为主，激光扫平仪配合，确保沉桩定位精度。另外，在钢板桩振沉中，为有效控制钢板桩垂直度，又采取了桩位预先冲孔、大圆筒外部设置钢抱箍、深水区设置了水下内抱箍、采用对称振沉等措施，达到了很好的控制效果。本方法能够保证格型钢板桩沉放质量标准：中心位置偏差不大于100mm，倾斜度不大于1/75，格型钢板桩的实际面积(根据钢板桩的中心线计算面积)不小于设计面积的98％。附图说明以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图1为现场格型钢板桩大圆筒海堤平面布置图；图2为格型钢板桩大圆筒结构平面布置图；图3为本实例中主格墩位工装支架支承钢管桩布置图；图4为本实例中主格墩位工装支架立面布置图；图5为本实例中专用振动沉桩打桩船结构图；图6为本实例中打桩船GPS设备布置示意图；图7为本实例中不同型式的主副格连接桩(Y桩)结构断面图；图8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种格型钢板桩大圆筒主格现场测量定位控制方法，其特征在于，所述控制方法依托大圆筒主格施工工艺中的用于1/4圆钢板桩组装片现场拼接成格型钢板桩大圆筒的工装支架，过对工装支架及其桩基的平面位置与垂直度进行实时的测量控制，实现对格型钢板桩大圆筒平面位置与垂直度的控制。

【技术特征摘要】
1.一种格型钢板桩大圆筒主格现场测量定位控制方法，其特征在于，所述控制方法依托大圆筒主格施工工艺中的用于1/4圆钢板桩组装片现场拼接成格型钢板桩大圆筒的工装支架，通过对工装支架及其桩基的平面位置与垂直度进行实时的测量控制，实现对格型钢板桩大圆筒平面位置与垂直度的控制；所述现场测量定位控制方法主要分为八个步骤：步骤1，测量控制网的建立、校核与加密，并建立GPS参考站；步骤2，沉放工装支架基础桩，进行远距离GPS沉桩定位；步骤3，工装支架安装前，采用GPS流动站对桩位及高程进行校核，并采用激光扫平仪器，对支架下的9根桩，进行桩顶水平度校验；步骤4，工装支架安装后，采用GPS流动站对工装支架平面位置进行校验；步骤5，工装支架安装调整后，采用GPS流动站对格型钢板桩主副格连接桩进行测量定位；步骤6，以标高控制为主进行钢板桩振沉；步骤7，钢板桩振沉过程中进行钢板桩变形监测；步骤8，钢板桩振沉完成后，进行圆筒钢板桩测量验收。2.根据权利要求1所述的一种格型钢板桩大圆筒主格现场测量定位控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中测量控制网的建立、校核与加密的实现如下：首先，根据设计的坐标系统，建立GPS首级控制网，并根据已知的控制点坐标计算GPS坐标系统与施工坐标系统之间的转换关系；接着，在转换关系建立后，对坐标系统转换关系进行必要的检核。3.根据权利要求2所述的一种格型钢板桩大圆筒主格现场测量定位控制方法，其特征在于，对坐标系统转换关系进行检核时：对第一根或开始几根桩在施打时同时采用常规测量和GPS打桩定位两种定位方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏显文，徐明贤，高松林，徐立新，熊文峰，苗艳遂，张雪鑫，蔡福康，施友香，胡雪华，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司，香港航通有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31