沉管隧道沉放对接监控中的超声阵列测量及其关键算法

水下高精度沉放对接是沉管隧道施工的一个关键环节,对测量方法的环境适应性和精度等指标要求很高.目前实际工程中多采用高精度全站仪测量和刚性测量塔传递坐标的方法;此外,国外提出水下声呐测量方法,环境适应性强,且精度不随隧道长度增加而下降.本文通过对水下声呐法进行创新改进,采用三点后方交会方法,提出超声阵列测量方法,并用于佛山汾江路南延线沉管隧道工程中管段沉放对接的测量监控试验,并将测量结果与高精度全站仪测量结果进行了对比分析.现场监测试验结果表明,该方法能够满足工程需要,在管段间距2 m时,三轴坐标测量精度不大于±45 mm.

水下超声阵列测量原理及在沉管对接高精度监控中的应用

管段对接的高精度监控是沉管隧道建设中的难点和关键点,目前采用设立全站仪观测塔和潜水探摸的方式予以解决,但在海洋环境下难以实现,为此本文提出了一种全新的测量方法-水下超声阵列测量方法予以解决。首先介绍了该方法的必要性、可行性及实用性,然后详细介绍了测量过程和数学原理,然后通过室内及工程测试结果验证了该方法的可靠性,并得出了实际测量误差、分辨率等一系列重要技术指标。结果表明,该方法适用于2m范围内目标的测量,可以得到两节管段之间的相对空间坐标和姿态,3个方向的误差均为最大1.5cm,能够为海洋环境下沉管隧道对接监控提供高精度测量结果。

超声阵列法在远距离沉管隧道建设中的应用及精度分析

沉管隧道以其占地面积少,施工效率高,对环境影响小等优点,在水下隧道领域占有重要的地位。沉管隧道采用岸上预制、水下沉放对接的施工方式,是整个沉管隧道工程中精度要求最高、实施难度最大的一个环节。目前,水下对接采用全站仪测量和潜水探摸的方法,但在离岸距离远、水况恶劣、测量环境不利的外海条件下,该方案可实施性极差甚至无法实施。文中结合佛山市汾江路南延线沉管隧道工程,采用水下超声阵列测量方法进行管段沉放对接的高精度监控和数据的远程传输,避开了设站、通视、校准、测量塔等诸多远距离沉放中的困难环节。文中就该方法的测量原理、分析过程、结果解译依据进行了深入分析,在此基础上,结合佛山汾江路沉管隧道工程对该方法的测量精度进行了分析。结果表明,该方法能够满足沉放对接工程要求,在水下2m内的三轴坐标测量精度可以达到±4.5cm以内。