護(hù)面塊體可視化安裝設(shè)備選型對(duì)比分析

吳多貴 ，王 導(dǎo)

1.中國(guó)港灣西部非洲區(qū)域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

2.中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524000

1 工程概況

ACCROPODETMⅡ型護(hù)面塊體是國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的扭王字塊的原型ACCROPODEⅠ型護(hù)面塊體的改進(jìn)型。Ⅱ型塊體整體造型緊湊，四腿呈X形，其上布有棱臺(tái)狀突起，其消能性、強(qiáng)健性和穩(wěn)定性均優(yōu)于Ⅰ型護(hù)面塊體，能夠在單個(gè)重量比較輕的情況下，通過(guò)塊體之間的充分連鎖達(dá)到良好的消浪和抗沖擊效果，同時(shí)使用Ⅱ型護(hù)面塊體總澆筑方量少于Ⅰ型塊體，經(jīng)濟(jì)性更好，但該型塊體對(duì)預(yù)制安裝的要求也更為嚴(yán)格。CLI企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)護(hù)面塊體安裝提出如下要求：

（1）安裝密度必須達(dá)到95%～105%；（2）需單層安裝，塊體安裝后超出設(shè)計(jì)輪廓線部分不得超過(guò)塊體厚度的1/3，且每塊塊體需與墊層接觸；（3）塊體與塊體之間需連鎖且不能自由活動(dòng)；（4）任何塊體周圍的四塊需形成鉆石形狀；（5）塊體之間的空隙以墊層塊石不能在外力作用下逃離為控制標(biāo)準(zhǔn)；（6）相鄰位置的塊體安裝需采用不同的姿態(tài)。

為了滿足護(hù)面塊體的安裝質(zhì)量和進(jìn)度要求，需要選擇合適的可視化安裝系統(tǒng)、安裝設(shè)備，以滿足該項(xiàng)目護(hù)面塊體可視化安裝需求。

2 可視化安裝系統(tǒng)對(duì)比

為了滿足ACCROPODETMⅡ型護(hù)面塊體的安裝質(zhì)量要求，項(xiàng)目積極對(duì)比了國(guó)際上較為先進(jìn)流行的護(hù)面塊體安裝系統(tǒng)，主要有法國(guó)MESURIS公司開(kāi)發(fā)的可視化安裝系統(tǒng)Posibloc和英國(guó)Coda Octopus公司開(kāi)發(fā)的Echoscope?實(shí)時(shí)3D聲吶成像系統(tǒng)。

在項(xiàng)目業(yè)主合同中規(guī)定護(hù)面塊體驗(yàn)收需通過(guò)第三方驗(yàn)收和認(rèn)證，對(duì)塊體的安裝質(zhì)量要求較高，還需要記錄每一個(gè)塊體的安裝坐標(biāo)，以便安裝完成后，進(jìn)行密度計(jì)算。因此，以可視化程度和精確度為主要考慮因素，項(xiàng)目最終決定采用英國(guó)Coda Octopus公司開(kāi)發(fā)的Echoscope?實(shí)時(shí)3D聲吶成像系統(tǒng)進(jìn)行該項(xiàng)目護(hù)面塊體安裝。Echoscope可視化安裝系統(tǒng)從實(shí)時(shí)的三維和二維聲吶圖像上來(lái)觀察和區(qū)分不同的物體，從而使得該系統(tǒng)成為能夠滿足以下水下觀察和測(cè)量任務(wù)的理想工具，以及水下護(hù)面塊體可視化安裝的重要工具[1]。

3 安裝設(shè)備對(duì)比

3.1 履帶式起重機(jī)設(shè)備安裝

履帶式起重機(jī)是護(hù)面塊體安裝的常見(jiàn)的其中設(shè)備之一，裝配Echoscope可視化設(shè)備在水下可實(shí)現(xiàn)護(hù)面塊體三維實(shí)時(shí)成像，獲取護(hù)面塊體實(shí)時(shí)坐標(biāo)與姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)護(hù)面塊體互相連鎖、姿態(tài)及密度可控的精準(zhǔn)安裝。履帶式起重機(jī)又因起重能力大，作業(yè)半徑長(zhǎng)，擺動(dòng)靈活等特點(diǎn)，在大型防波堤、大重量護(hù)面塊體的安裝中具有適用性強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢(shì)[2-3]。

Echoscope可視化安裝系統(tǒng)可安裝在履帶式起重機(jī)和履帶式挖掘機(jī)兩種設(shè)備上。履帶式起重機(jī)安裝系統(tǒng)主要由機(jī)械系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和聲吶系統(tǒng)三部分組成。機(jī)械系統(tǒng)包括履帶式起重機(jī)及配套的吊具，負(fù)責(zé)護(hù)面塊體的起吊及安裝。定位系統(tǒng)包括GPS基準(zhǔn)站、F180衛(wèi)星天線和分體式GNSS接收機(jī)，負(fù)責(zé)護(hù)面塊體坐標(biāo)位置的及時(shí)反饋以確保安裝的精準(zhǔn)性。聲吶系統(tǒng)包括Echoscope聲吶、綜合單軸旋轉(zhuǎn)器和遙感慣性測(cè)量單元（IMU），負(fù)責(zé)生成實(shí)時(shí)三維圖像以確保安裝姿態(tài)可控及緊密連鎖。

3.2 履帶式挖掘機(jī)設(shè)備安裝

履帶式挖掘機(jī)是護(hù)面塊體安裝的常見(jiàn)的其中設(shè)備之一，該項(xiàng)目履帶式挖掘機(jī)安裝采用Coda Octopus廠家的Echoscope水下可視化系統(tǒng)+天寶GPS實(shí)時(shí)定位的監(jiān)測(cè)安裝技術(shù)結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行水下護(hù)面塊體輔助安裝，Echoscope提供安裝圖像信息，Trimble GPS提供安裝坐標(biāo)信息。

該系統(tǒng)具有對(duì)護(hù)面塊體安裝實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能。Echoscope可視化安裝系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)時(shí)的二維圖像窗口進(jìn)行安裝和三維聲吶圖像進(jìn)行3D塊體模擬，同時(shí)可結(jié)合天寶GPS實(shí)時(shí)定位監(jiān)測(cè)安裝技術(shù)，通過(guò)在軟件上模擬安裝塊體的姿態(tài)和聲吶圖像吻合后，在安裝軟件系統(tǒng)上記錄塊體安裝的位置坐標(biāo)。該技術(shù)可以和安裝系統(tǒng)3D模擬塊體結(jié)合獲取坐標(biāo)，安裝完成后，可將安裝坐標(biāo)導(dǎo)出，用于計(jì)算塊體的安裝密度，使Echoscope水下可視化系統(tǒng)成為水下護(hù)面塊體安裝的利器。采用履帶式挖掘機(jī)安裝具有效率高、成本較低，受天氣影響較小等優(yōu)勢(shì)[4-6]。

3.3 履帶式起重機(jī)安裝與履帶式挖掘機(jī)安裝對(duì)比

該項(xiàng)目采用徐工150t履帶式起重機(jī)和日立EX1200 29m長(zhǎng)臂履帶式挖掘機(jī)進(jìn)行護(hù)面塊體安裝，兩種設(shè)備安裝工藝對(duì)比如表1所示。

表1 履帶式起重機(jī)與履帶式挖掘機(jī)安裝工藝對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

該工程應(yīng)用履帶起重機(jī)和履帶式挖掘機(jī)相結(jié)合進(jìn)行安裝，已完成全部3.5萬(wàn)件護(hù)面塊體安裝，經(jīng)過(guò)掃描測(cè)量驗(yàn)收，塊體的點(diǎn)位、姿態(tài)、連鎖、密度等均能滿足CLI企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的安裝要求，平均安裝密度達(dá)到了98.5%，滿足安裝密度必須達(dá)到95%～105%的要求，安裝質(zhì)量控制良好，已經(jīng)完成驗(yàn)收和移交，該工程的成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)于類似工程護(hù)面塊體可視化安裝設(shè)備的選型具有借鑒意義。