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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (10): 2240-2249.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.10.014
锁旭宏1, 2, 闫浩文1, 李振洪1, 3, *, 车涛1, 张德津4, 管明雷5, 卢科膀6, 安鸣赞4
SUO Xuhong1, 2, YAN Haowen1, LI Zhenhong1, 3, *, CHE Tao1, ZHANG Dejin4, GUAN Minglei5, LU Kebang6, AN Mingzan4
摘要: 为解决沉管管节对接过程中导向杆入槽局部位置难以连续、定量获取的问题,提出基于全向声呐的导向杆单断面定位方法。在统一施工坐标基准下,联合标定定位槽中心、声呐声源中心、扫描方向及导向杆理论断面中心,将距离-方位观测转换为断面坐标;利用理论位置邻域、空间连续性和已知半径约束提取外壁回波,采用Huber稳健圆拟合求解断面中心,并依据有效回波点数、圆弧覆盖角和拟合残差实施质量控制,输出横向、高程偏差及有效性标识。选取不同尺度和表面特性的圆柱类目标开展0.8~2.8 m水池试验;设置测距与可见圆弧覆盖角组合的9种Monte Carlo工况,每种重复1 000次,以断面中心二维距离误差评价解算能力,并开展拟合方法对比和先验偏差、扫描面倾角敏感性分析;在潭州隧道E3管节安装期间开展现场采集及同基准对比。试验结果表明: 1)水池试验可持续获取可识别的圆柱类目标回波,为局部圆弧提取提供观测基础。2)9种仿真工况的中心均方根误差ERMS为2.76~6.33 mm,95%分位误差为4.90~10.99 mm;已知半径约束相对自由半径最小二乘使总体均方根误差ERMS降低约94.9%,Huber稳健加权进一步降低约15.2%。3)现场40组记录中32组通过质量控制,通过率为80.0%;有效记录中25组与测量塔推算结果的横向绝对差不大于15 mm,26组不大于18 mm。现场结果支持该方法用于导向杆局部位置辅助复核,但仅反映同一施工基准下的一致性,不代表相对于独立真值的绝对定位精度,长大沉管隧道应用需按实际控制网重新评估误差预算。