1.本发明涉及水下
测量技术领域，尤其是涉及一种
水工建筑物
底板水下测量方法。
背景技术：
2.水利工程用于控制和调配自然界的地表水和地下水，可以给受水区域提供生活和工农业用水。对原有水工建筑物进行修缮、改造或扩建时，如果停水施工，会产生较大的经济损失，给社会生活带来较多的负面影响。因此，大多在正常输水的情况下对原有水工建筑物进行改造，此时，涉及到水工建筑物底板的水下测量。正常情况下，混凝土结构的底板在完工时以“2m的范围内高差不大于2cm即为合格”的标准进行验收，经过多年运行后，会发生不均匀沉降，表面出现凸凹不平现象。现有水下测量方式进展慢、误差大，测量点覆盖不全面，给后续的设计和施工带来了较大困难。
技术实现要素：
3.为了解决上述问题，本发明提供一种能够实现快速、准确测量的水工建筑物底板水下测量方法，具体可采取如下技术方案：本发明所述的水工建筑物底板水下测量方法，通过底板
高程测量设备实现，其中，所述底板高程测量设备包括：沉降式主体，包括由横杆和纵杆构成的网格式框架，所述横杆沿x向设置，所述纵杆沿y向设置，横杆和纵杆的每一连接处均构成一个测量点位；移动轮，设置在所述沉降式主体的底部；升降组件，设置有多组，用于调节所述沉降式主体的z向高度；测量尺，用于测定每一所述测量点位处沉降式主体下表面与地面或水工建筑物底板的间距；所述底板水下测量方法包括如下步骤：第一步，将沉降式主体放置在平整的地面上，调节升降组件使移动轮脱离地面，采用全站仪在地面测出绝对高程z，再依次测出网格式框架四角的高度，确保四角的相对高程均为z0，锁定升降组件，并记录数据z0；第二步，以网格式框架的其中一角为三维坐标原点，测量网格式框架每个测量点位下表面与绝对高程z的相对距离z1，记录坐标值，并计算每个测量点位的挠度值l1，其中l1=z1-z0；第三步，调节升降组件使移动轮与地面相接，将沉降式主体吊入水中，使其下沉到水工建筑物的底板上，并牵拉至待测量位置；第四步，调节升降组件使移动轮脱离水工建筑物的底板，并确保网格式框架的四角处与水工建筑物底板的距离z2相等，锁定升降组件，并记录数据z2；第五步，测量网格式框架每个测量点位下表面与水工建筑物底板的距离z3，记录坐标值，并计算每个测量点位的高程原始值l2和高程修正值l3，其中l2=z3-z2，l3=l1-l2；
第六步，调整升降组件使移动轮与水工建筑物的底板相接，将沉降式主体牵拉至其他待测量位置，按照步骤四、五完成网格式框架每个测量点位的底板高程测量；第七步，重复步骤六，直至完成水工建筑物所有待测量位置的底板高程测量工作。
4.所述网格式框架的横杆间距和纵杆间距根据水工建筑物底板的设计精度要求设置，从而使测量点位的设置符合测量要求，既能准确测量建筑物底板的高程，也不会造成设备制造成本的增加，确保钢管入水后内部无浮力，且从水中吊出时，钢管内部的水能快速排出。
5.所述横杆和纵杆均采用空心管，且横杆和纵杆的连接处开设有连通孔，横杆和纵杆的端部为开放式结构。
6.所述沉降式主体还包括设置在网格式框架一端的尖头分水框，可以减小其在水下移动时受到的阻力，实现快速移动，提高测量效率。
7.优选地，所述移动轮位于所述尖头分水框的后侧，分成两排分别设置在网络式框架的前端和后端。
8.所述升降组件分成四组设置在网格式框架的四角处，每组升降组件的结构相同，均包括沿竖向穿设在网格式框架上的螺纹杆，所述螺纹杆与固设在网格式框架上下表面的螺母适配螺接。该结构易于安装，方便调节。
9.优选地，所述螺纹杆的顶部设置有旋转手轮，底部为锥形插固结构。
10.本发明提供的水工建筑物底板水下测量方法，通过结构简单，使用方便的底板高程测量设备实现，其沉降式主体上设置有升降组件和移动轮，既可以快速、方便地在水下移动，又可以牢固地在待测地点进行固定；沉降式主体利用自重可以稳定地沉降，不漂浮、无位移，且覆盖面较大，通过位置转移，可以快速对设计方案所涉及的改造范围进行全方位的测量；沉降式主体上还设置测量点位，与测量尺相配合时，可以方便地测量各测量点位的高程，从而获得底板平整度的相关数据。本发明测量快速、准确，可以大幅提高水工建筑物底板的水下测量效率。
附图说明
11.图1是本发明中底板高程测量设备的结构示意图（省略测量尺）。
具体实施方式
12.下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
13.本发明所述的水工建筑物底板水下测量方法，通过底板高程测量设备实现。如图1所示，上述底板高程测量设备包括沉降式主体，其是由横杆1和纵杆2构成的网格式框架。具体地，横杆1和纵杆2均采用方形空心管，两者焊接相连，其中，横杆1沿x向间隔设置有多根，纵杆2沿y向间隔设置有多根，相邻横杆1和纵杆2的间距应根据水工建筑物底板的设计精度要求设置，例如采用1m
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1m、1m
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2m、2m
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2m等。横杆1和纵杆2的外露端不设封板，构成开放式结构，内部连接处设置有连通孔，确保该网格式框架入水后内部无浮力，且从水中吊出时，钢管内部的水能快速排出。上述网格式框架焊接完毕后应矫正，确保无扭曲、下底面平
整，其下底面的前端和后端分别安装有两个移动轮3，方便在水下移动。上述移动轮3可选用标准化的工业万向滚轮，其承载能力应大于测量装置自重并有足够的安全系数。进一步地，为了减小水阻，使网格式框架在水下能够快速移动，通常还在其前端焊接一个尖头分水框4。
14.沉降式主体上安装有多个升降组件，用于改变网格式框架的z向高度。升降组件可以设置为三组，分别安装在尖头分水框4的尖端处和网格式框架的尾部两端（见图1）；也可以设置为四组，分别安装在网格式框架的前后两端。上述升降组件结构相同，每组均包括穿设在沉降式主体上的竖向螺纹杆5，以及固设在网格式框架上下表面与螺纹杆5螺接适配的螺母6。具体地，螺纹杆5为全螺纹，其长度应满足调节需要，每个螺纹杆5的顶部安装一旋转手轮7，底部车削成锥形插固结构。在沉降式主体上钻一个比螺纹杆5外径稍大的通孔，然后把一个不锈钢螺母6旋到螺纹杆5上合适的位置处，然后将螺纹杆5插入到沉降式主体的通孔内，接着将另一不锈钢螺母6从螺纹杆5下部向上旋转，直至两螺母6压紧沉降式主体，接着，将两螺母6分别与沉降式主体点焊，通过旋转手轮7旋转螺纹杆5，无卡阻后分别焊接牢固。改变网格式框架高度时，旋转螺纹杆5即可实现。上述升降组件也可选用其他常见机构，如升降套杆等。
15.上述底板高程测量设备还包括测量尺，用于测定每一测量点位处沉降式主体下表面与地面或水工建筑物底板的间距，可根据具体情况选择全站仪或者钢直尺。
16.本发明所述的底板水下测量方法，包括如下步骤：第一步，将沉降式主体放置在平整的地面上，通过旋转手轮7使网格式框架沿螺纹杆5上升直至移动轮3脱离地面，为了确保网格式框架的四角处与地面的距离相等，继续旋拧旋转手轮7，并用全站仪在地面测出绝对高程z，依次测出四角的高度，确保四角的相对高程为z0，当满足要求时，停止旋拧旋转手轮7，锁定网格式框架的位置，并记录数据z0；第二步，以网格式框架的其中一角为三维坐标原点，用全站仪测量网格式框架每个测量点位（即横杆1和纵杆2的交叉点）下表面与地面的距离z1，记录坐标值，并计算每个测量点位的挠度值l1，其中l1=z0-z1；正常测量网格式框架上的测点向下弯曲，l1为正值或为零，如果l1为负则测量网格式框架上的测点向上拱起；第三步，调节旋转手轮7使网格式框架沿螺纹杆5下降，当其上的移动轮3能够与地面相接时，通过吊车将沉降式主体吊入水中并下沉到水工建筑物的底板上，然后通过岸上设备或人员牵拉与沉降式主体相连的缆绳将其移至待测量位置；第四步，调节旋转手轮7使移动轮3脱离水工建筑物的底板，并确保网格式框架的四角处与水工建筑物底板的距离相等，即每个螺纹杆5在水工建筑物底板和网格式框架下表面之间的距离z2相等，锁定升降组件，并记录数据z2；第五步，通过测量尺测量网格式框架每个测量点位下表面与水工建筑物底板的距离z3，记录坐标值，并计算每个测量点位的高程原始值l2和高程修正值l3，其中l2=z3-z2，l3=l1-l2；l3为负值时表示测点相对四角z2所在的高程向下凹，下凹的深度为l3对应的数值：l3为正值时表示测点相对四角z2所在的高程向上凸起，凸起的高度为l对应的数值。
17.举例说明：如测点a、b、c、d四个点的挠度值l1均为3mm，渠道建筑物底板的绝对高程为112.00m，设置的z2为100mm，z2的绝对高程为112.100m。实测a点z3为92mm，b点z3为100mm，c点z3为103mm，d点z3为110mm。则a点的l2=-8mm，a点的l3=11mm，表示a点向上凸起，a
点的绝对高程为112.011m；b点的l2=0mm，b点的l3=3mm，表示b点向上凸起，b点的绝对高程为112.003m；c点的l2=3mm，c点的l3=0mm，表示b点与绝对高程相同，c点的绝对高程为112.00m；d点的l2=10mm，b点的l3=-7mm，表示b点向下凹陷，d点的绝对高程为111.993m。
18.第六步，调整旋转手轮7使移动轮3与水工建筑物的底板相接，将沉降式主体牵拉至其他待测量位置，按照步骤四、五完成网格式框架覆盖处每个测量点位的底板高程测量；第七步，重复步骤六，直至完成水工建筑物所有待测量位置的底板高程测量工作。
19.本发明巧妙地使用了由横杆和纵杆构成了网格式框架，其本身可用作坐标定位，方便了测量工作；其次，网格式框架的覆盖面较大，可一次性测量多个点位高度；再次，网格式框架和升降机构、滚轮机构相配合，可以快速灵活地转移位置，有利于全方位地完成测量工作。
20.需要说明的是，在本发明的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
技术特征：
1.一种水工建筑物底板水下测量方法，通过底板高程测量设备实现，其特征在于，所述底板高程测量设备包括：沉降式主体，包括由横杆和纵杆构成的网格式框架，所述横杆沿x向设置，所述纵杆沿y向设置，横杆和纵杆的每一连接处均构成一个测量点位；移动轮，设置在所述沉降式主体的底部；升降组件，设置有多组，用于调节所述沉降式主体的z向高度；测量尺，用于测定每一所述测量点位处沉降式主体下表面与地面或水工建筑物底板的间距；所述底板水下测量方法包括如下步骤：第一步，将沉降式主体放置在平整的地面上，调节升降组件使移动轮脱离地面，采用全站仪在地面测出绝对高程z，再依次测出网格式框架四角的高度，确保四角的相对高程均为z0，锁定升降组件，并记录数据z0；第二步，以网格式框架的其中一角为三维坐标原点，测量网格式框架每个测量点位下表面与绝对高程z的相对距离z1，记录坐标值，并计算每个测量点位的挠度值l1，其中l1=z1-z0；第三步，调节升降组件使移动轮与地面相接，将沉降式主体吊入水中，使其下沉到水工建筑物的底板上，并牵拉至待测量位置；第四步，调节升降组件使移动轮脱离水工建筑物的底板，并确保网格式框架的四角处与水工建筑物底板的距离z2相等，锁定升降组件，并记录数据z2；第五步，测量网格式框架每个测量点位下表面与水工建筑物底板的距离z3，记录坐标值，并计算每个测量点位的高程原始值l2和高程修正值l3，其中l2=z3-z2，l3=l1-l2；第六步，调整升降组件使移动轮与水工建筑物的底板相接，将沉降式主体牵拉至其他待测量位置，按照步骤四、五完成网格式框架每个测量点位的底板高程测量；第七步，重复步骤六，直至完成水工建筑物所有待测量位置的底板高程测量工作。2.根据权利要求1所述的水工建筑物底板水下测量方法，其特征在于：所述网格式框架的横杆间距和纵杆间距根据水工建筑物底板的设计精度要求设置。3.根据权利要求2所述的水工建筑物底板水下测量方法，其特征在于：所述横杆和纵杆均采用空心管，且横杆和纵杆的连接处开设有连通孔，横杆和纵杆的端部为开放式结构。4.根据权利要求3所述的水工建筑物底板水下测量方法，其特征在于：所述沉降式主体还包括设置在网格式框架一端的尖头分水框。5.根据权利要求4所述的水工建筑物底板水下测量方法，其特征在于：所述移动轮位于所述尖头分水框的后侧，分成两排分别设置在网络式框架的前端和后端。6.根据权利要求5所述的水工建筑物底板水下测量方法，其特征在于：所述升降组件分成四组设置在网格式框架的四角处，每组升降组件的结构相同，均包括沿竖向穿设在网格式框架上的螺纹杆，所述螺纹杆与固设在网格式框架上下表面的螺母适配螺接。7.根据权利要求6所述的水工建筑物底板水下测量方法，其特征在于：所述螺纹杆的顶部设置有旋转手轮，底部为锥形插固结构。
技术总结
本发明公开了一种水工建筑物底板水下测量方法，通过底板高程测量设备实现，包括：
技术研发人员：
高英 马山玉 陈功军 邢海鹏 屈志刚 马鹏 张玉明 张恩典 李政鹏 葛均建 曲晓宁
受保护的技术使用者：
河南省水利勘测设计研究有限公司
技术研发日：
2023.01.05
技术公布日：
2023/3/27
