[发明专利]海上风电钢桩垂直度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及海上打桩技术领域，特别是涉及一种海上风电钢桩垂直 度测量装置及方法。

背景技术

目前，根据海上风电钢桩打桩施工的要求，需要控制单根桩的垂直 度(坡度)在千分之三以内。

常规的测量方法是，利用经纬仪观测桩的边缘，以确定桩在某一方 向上的倾斜程度。这种测量方法至少要架设两台仪器，在互相垂直的两 个方向上同时进行观测，其缺点显而易见：1、不能在打桩过程中进行 全程观测，只能在打桩之前和某一阵后停锤观测；2、因只能观测桩的 边缘，所以局限于观测桩的同径段，对于变径段无法准确观测；3、由 于整根桩的圆度并不均匀，局部观测误差难以避免；4、因频繁停锤观 测，降低了施工效率。

还有一种测量方法是利用激光扫描雷达，在水平方向对桩进行多点 扫描，这种方法需要至少两台激光雷达，在严格垂直的方向上隔开一定 的距离安装，需要建造上下两个安装平台。这种方法虽然能够实现全程 测量，但仍存在缺点：1、造价高昂，安装调试难度大；2、对变径段无 法准确测量；3、由于整根桩的圆度并不均匀，测量误差无法避免；4、 由于仪器需要在垂直方向上隔开一定距离安装，如果桩顶标高低于最上 层仪器的标高，就无法测量。

因此，需要提供一种海上风电钢桩垂直度测量装置及方法以解决上 述技术问题。

发明内容

本发明提供一种海上风电钢桩垂直度测量装置及方法，以实现对风 电钢桩垂直度的全程高精度的监测，为风电钢桩垂直度的调整提供可靠 的数值依据，提高打桩的工作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的第一个技术方案是提供一种海 上风电钢桩垂直度测量装置，包括双轴倾斜仪、用于对测量数据进行协 议转换处理的第一数传电台、用于根据双轴倾斜仪的测量数据计算显示 并存储风电钢桩垂直度误差和径向高度差信号的误差反馈装置，双轴倾 斜仪通过第一减震器设置于打桩锤上的一个平面上，所述平面平行于打 桩锤的打桩平面，第一数传电台通过第二减震器设置于打桩锤上，第一 数传电台上设置无线发射天线，双轴倾斜仪电连接第一数传电台，第一 数传电台通过无线发射天线与误差反馈装置进行数据交换。

优选，所述误差反馈装置包括用于对接收到的倾斜角度数据进行协 议转换解析的第二数传电台、无线接收天线、用于计算显示并存储风电 钢桩垂直度误差和径向高度差的数据计算服务器，无线接收天线、数据 计算服务器电连接第二数传电台。

优选，所述双轴倾斜仪和第一数传电台之间利用RS-232通讯协议 进行数据传输，所述第二数传电台和数据计算服务器之间利用RS-232 通讯协议进行数据传输。

根据上述任一项所述的海上风电钢桩垂直度测量装置，优选所述第 一减震器包括安装箱不锈钢外壳、安装箱压板和安装箱盖板，双轴倾斜 仪通过弹簧设置在安装箱压板和安装箱不锈钢外壳内底面形成的空间 中，双轴倾斜仪包括外壳、顶板和倾斜仪电路，顶板盖在外壳上，倾斜 仪电路设置在外壳内，外壳内灌注有电子灌封胶。

优选，所述第二减震器包括不锈钢安装箱和钢丝绳减震单元，所述 第一数传电台设置于不锈钢安装箱内，不锈钢安装箱四个底脚分别通过 钢丝绳减震单元连接在打桩锤上，其中，双轴倾斜仪和第一数传电台设 置于打桩锤的同一个平面上，所述平面平行于打桩锤的打桩平面。

优选，所述不锈钢安装箱内设置有可充电锂电池，所属可充电锂电 池电连接第一数传电台和双轴倾斜仪。

为解决上述技术问题，本发明采用的第二个技术方案是提供一种 海上风电钢桩垂直度测量方法，包括步骤：

S1、吊起打桩锤吊打风电钢桩上顶面安装的替打，设置在打桩锤的 一个平面上的双轴倾斜仪产生两个相互垂直方向上的倾斜角度，所述的 一个平面与打桩平面相平行；

S2、启动误差反馈装置以无线接收来自双轴倾斜仪的倾斜角度数 据；

S3、误差反馈装置利用倾斜角度数据计算显示并存储风电钢桩的倾 斜数据和径向高度差；

S4、判断所述径向高度差是否在预设范围内，若是，回到步骤S1， 若否，则执行步骤S5；

S5、停止打桩锤并根据风电钢桩的倾斜数据手动调整风电钢桩的抱 桩器油缸的位置以使得风电钢桩的垂直度回到预设的范围内，并架设经 纬仪对风电桩垂直度测量验证，直到风电钢桩的垂直度调整到允许范围 内，回到步骤S1。