Posibloc系統(tǒng)在Core-Loc安裝中的應(yīng)用

黃甫芳 何詩菘

文章結(jié)合巴基斯坦胡布燃煤碼頭引堤和防波堤的 Core-Loc塊安裝，介紹一種新型的深水三維可視化定點(diǎn)隨機(jī)Core-Loc塊安裝系統(tǒng)——Posibloc安裝操作系統(tǒng)。同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場安裝實(shí)際操作詳細(xì)闡述Posiblock系統(tǒng)硬件設(shè)備組成、標(biāo)高參數(shù)設(shè)定、允許安放重量設(shè)定、系統(tǒng)自帶GPS點(diǎn)位校對及現(xiàn)場實(shí)際安裝操作流程，并與傳統(tǒng)極坐標(biāo)法，二維GPS法做比較，總結(jié)使用Posibloc的經(jīng)驗(yàn)，可供類似工程進(jìn)行參考借鑒。

碼頭引堤;Core-Loc塊;Posibloc系統(tǒng)

U656.3A501824

0 引言

巴基斯坦中電胡布2×660 MW燃煤發(fā)電碼頭所處地區(qū)屬于高溫干燥的亞熱帶氣候，年降雨量≤200 mm，且大部分發(fā)生在季風(fēng)季節(jié)。項(xiàng)目海域直面阿拉伯海，長周期涌浪海況特征明顯，每年5～9月為季風(fēng)期，根據(jù)歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心2010—2015年的工程區(qū)域外海的波浪數(shù)據(jù)，長浪向?yàn)镾SW向，頻率為39.3%，次浪向?yàn)镾W向，頻率為36.2%，波高<1.5 m的頻率為69%，最大波高為3.51 m，方向?yàn)镾W向。根據(jù)KARACHISOUTH氣象站1996—2015年的實(shí)測資料，最大風(fēng)速為32.59 m/s，方向?yàn)镾W向，W向和NW向的最大風(fēng)速分別為21.09 m/s和23.53 m/s。為提高引堤和防波堤core-loc塊安裝質(zhì)量，項(xiàng)目部應(yīng)用Pisiblock系統(tǒng)對引堤防波堤Core-Loc進(jìn)行安裝，完工后對Core-Loc塊工程進(jìn)行評定，其安裝密度、姿態(tài)、平面位置，標(biāo)高、接觸等各項(xiàng)檢測均優(yōu)于傳統(tǒng)極坐標(biāo)法和GPS法?；诖?，本文以巴基斯坦中電胡布2×660 MW燃煤發(fā)電碼頭為背景，介紹采用Posibloc系統(tǒng)對Core-Loc塊安裝控制和應(yīng)用。Core-Loc塊如圖1所示。

1 工程概況

在巴基斯坦中電胡布2×660 MW燃煤發(fā)電碼頭引堤和防波堤中，引堤安裝7 t Core-Loc塊4 878塊，11 t Core-Loc塊1 766塊;防波堤安裝15 t Core-Loc塊6 365，19 tCore-Loc塊1 323塊。該工程所有Core-Loc塊安裝采用Posibloc（深水可視化）軟件系統(tǒng)。Core-Loc塊安裝前由CLI專利公司提供Core-Loc設(shè)計(jì)安裝點(diǎn)位圖。

2 Posibloc系統(tǒng)應(yīng)用介紹

2.1 硬件設(shè)備

（1）1個(gè)定位參考基站。

（2）1個(gè)姿態(tài)傳感器BiB。

（3）1套安放在吊車大鉤頭的系統(tǒng)設(shè)備。

（4）1臺(tái)安裝于吊車操作室的顯示器以及BACC（主機(jī)）。

（5）1臺(tái)可與控制和命令系統(tǒng)（BACC）無線連接的筆記本電腦。

（6）1套吊索吊具。

2.2 軟件系統(tǒng)

該軟件僅能安裝于CLI公司提供的電腦，其他普通電腦可安裝但無法使用，且軟件使用時(shí)間受專利公司限制。專利公司可以通過遠(yuǎn)程操作該軟件，幫助調(diào)整項(xiàng)目參數(shù)，當(dāng)硬件設(shè)備發(fā)生故障后，亦可通過此軟件進(jìn)行檢查。此軟件系統(tǒng)實(shí)際操作較為簡單，類似于APP軟件，進(jìn)入軟件程序即可，畫面簡單明了，且每個(gè)步驟都有提示。但需要注意的是，在安裝不同型號的Core-Loc塊體或者更換吊索吊具時(shí)，系統(tǒng)都需要重新設(shè)定參數(shù)，包括標(biāo)高、重量以及點(diǎn)位等，在確定以上參數(shù)沒有任何問題以后，便可開始Core-Loc塊體的安裝。

2.2.1 Posibloc系統(tǒng)軟件安裝操作

Core-Loc塊體安裝要求非常嚴(yán)格，對三維位置、擺放姿態(tài)、相鄰塊體間接觸方式和安裝密度均制定了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。巴基斯坦胡布燃煤碼頭Core-Loc塊體的基本安裝規(guī)則如下：

（1）塊體單層安裝，每一塊體都須接觸墊層石。

（2）每一塊體須與下一層兩塊體互鎖嵌套安裝且不能自由移動(dòng)。

（3）相鄰塊體的腿部面不允許接觸。

（4）塊體鼻部中線決不允許垂直于坡面。

（5）安裝密度應(yīng)控制在理論值的98%～105%之間。

（6）相鄰兩個(gè)塊體不能有相同姿態(tài)。

（7）同一水平面或同一垂直行的兩塊體不能接觸，這個(gè)規(guī)則在圓頭和頂部處不必一直遵守。

（8）少于1/3數(shù)量的塊體支腿與斜坡平行，并且這個(gè)姿態(tài)的塊體應(yīng)平均分布，不能集中在某一個(gè)區(qū)域[1]。

每個(gè)Core-Loc塊體安裝都需要嚴(yán)格按照CLI公司設(shè)計(jì)的定位圖紙安裝，安裝定位圖紙和設(shè)計(jì)坐標(biāo)表格應(yīng)由Core-Loc專利代理商CLI公司提供，CLI將基于工程設(shè)計(jì)圖紙和承包商提供的經(jīng)測量調(diào)查后的墊層石圖，繪制安裝定位圖。定位圖標(biāo)明需安裝于水下和水上的每個(gè)塊體重心的X、Y和Z坐標(biāo)。安裝時(shí)用電腦連入吊車上的電腦系統(tǒng)，進(jìn)入安裝軟件系統(tǒng)界面，選取安裝的區(qū)域Setion，選取安放的目標(biāo)點(diǎn)Target，輸入待裝扭王塊的編號信息，選取塊體的吊裝模式sling，編號BIB安裝方式，點(diǎn)擊保存save，然后點(diǎn)擊屏幕的Block Place，便可進(jìn)行Core-Loc塊體的安裝。見圖2。

在安裝過程中，電腦屏幕上會(huì)實(shí)時(shí)顯示Core-Locc塊的形態(tài)、位置和移動(dòng)速度等數(shù)據(jù)。當(dāng)Core-Lock塊圖像為藍(lán)色時(shí)表示數(shù)據(jù)高程等都不滿足要求，黃色時(shí)表示平面位置滿足但高程不滿足，綠色表示所有數(shù)據(jù)符合要求，此時(shí)安裝的Core-Loc塊體是合格的。

根據(jù)CLI《Core-Loc Technical12/65Information Document》規(guī)格書中對不同的Core-Loc定點(diǎn)系統(tǒng)都有統(tǒng)一的精度要求，需要在監(jiān)理見證下測試并報(bào)告給Core-Loc專利公司。在巴基斯坦胡布燃煤碼頭防波堤中，監(jiān)理方和CLI公司要求防波堤每安裝200塊Core-Loc塊體便需要提交一份報(bào)告，并且附上現(xiàn)場扭王塊實(shí)際安裝圖片以及密度計(jì)算，安裝密度合格值由業(yè)主監(jiān)理以及施工方并參考專利公司的意見取值。如圖3所示。

密度計(jì)算規(guī)則：

Dp=St/Sr（1）

式中：Dp——安裝密度;

St——理論安裝框選面積;

Sr——實(shí)際安裝框選面積。

2.2.2 標(biāo)高參數(shù)設(shè)定

首先要做的是對Core-Loc塊體的標(biāo)高進(jìn)行標(biāo)定。由于Posibloc系統(tǒng)的雙GPS是固定在吊車的鉤頭上，雙GPS接受到的標(biāo)高是鉤頭上的標(biāo)高，而不是懸吊在鋼絲繩上的Core-Loc塊體的重心標(biāo)高，所以為了得到每個(gè)塊體的重心坐標(biāo)需要用雙GPS的接收的坐標(biāo)高程標(biāo)減去塊體重心坐標(biāo)高程，也就是吊索的長度，這樣便可在Posibloc軟件上直接反映出當(dāng)前Core-Loc塊體的重心高程。具體操作流程是：

（1）采用項(xiàng)目部測量標(biāo)高工具，測量塊體所在處的地面標(biāo)高，記錄該標(biāo)高。

（2）將塊體微微提起會(huì)剛好脫離地面，在軟件的標(biāo)高標(biāo)定步驟中選擇懸吊模式，輸入第一步記錄的地面標(biāo)高。

（3）輸入該類型Core-Loc塊體的重心高度，選擇確定。

（4）采用GPS測量Core-Loc塊體的重心標(biāo)高，與Posibloc系統(tǒng)顯示的標(biāo)高值進(jìn)行比較，兩者相差不大則標(biāo)定結(jié)束，誤差值控制在±10 cm以內(nèi)。

兩種懸吊模式穿襠和吊脖都需要標(biāo)定。該操作主要是為了清楚地知道每個(gè)Core-Loc塊體安裝時(shí)的實(shí)時(shí)標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高，可以確定安裝是否合理，也可以從側(cè)面反映出Core-Loc塊的施工質(zhì)量。

2.2.3 允許安放重量設(shè)定

每一個(gè)Core-Loc塊體安裝結(jié)束后，都必須在電腦系統(tǒng)上保存該Core-Loc塊體的信息，允許安放重量會(huì)有一個(gè)范圍值，該范圍值是Core-Loc塊體進(jìn)入水中且有一部分已經(jīng)接觸了地面的重量，該數(shù)據(jù)可反映塊體是否已經(jīng)安放穩(wěn)定。只有塊體安放穩(wěn)定后保存的扭王塊圖像才具有參考價(jià)值。

2.2.4 GPS點(diǎn)位校對

項(xiàng)目采用的是設(shè)計(jì)方提供的坐標(biāo)系統(tǒng)，Posibloc系統(tǒng)采用的是國際通用坐標(biāo)，兩者之間會(huì)存在偏差，需要校對。首先采用GPS測出三個(gè)點(diǎn)位，分別作出記號。然后移動(dòng)吊車勾頭，分別將勾頭對準(zhǔn)做出的記號，輸入點(diǎn)位一和點(diǎn)位二的坐標(biāo)，然后利用點(diǎn)位三做比較，偏差盡量控制在±10 cm之內(nèi)。為了工程質(zhì)量，需要每天都進(jìn)行校對，確保數(shù)據(jù)是正確的，不發(fā)生偏移或者誤差過大導(dǎo)致安裝的Core-Loc塊體位置不準(zhǔn)確最后使安裝不密實(shí)、不互鎖或者漏裝。

3 Core-Loc安裝方式比選

3.1 GPS法

近年來，國內(nèi)開始采用GPS定點(diǎn)定位法，即安置1個(gè)流動(dòng)站GPS接收機(jī)于吊臂端部，使塊體、吊線和吊臂端部（GPS）形成兩點(diǎn)一線，GPS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)即為塊體X和Y坐標(biāo)，并可采用相關(guān)施工定位軟件將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到吊機(jī)操作室內(nèi)的顯示器上，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的定點(diǎn)定位安裝。該方法精度較高，采用X和Y平面坐標(biāo)系定點(diǎn)，簡單易懂;可視化操作，方便作業(yè);吊機(jī)無需點(diǎn)位可隨意位置作業(yè)[1]。但該工藝仍不能確認(rèn)高程Z坐標(biāo)，并且每安裝一塊塊體都需要潛水員下水檢查塊體姿態(tài)、方位及咬合等狀態(tài)，對于Core-Loc的安裝質(zhì)量和效率都不高。

3.2 極坐標(biāo)法

國內(nèi)人工塊體安裝一般采用極坐標(biāo)法，該法簡單實(shí)用且成本低。該法首先需要確定三個(gè)參數(shù)：吊機(jī)停放中心坐標(biāo)、每一塊塊體安裝的吊臂水平轉(zhuǎn)角α和豎直仰角β。由于吊機(jī)的作業(yè)半徑有限，所以需要頻繁移動(dòng)吊機(jī)位置，增加了吊機(jī)定位工作，且三個(gè)參數(shù)的現(xiàn)場確認(rèn)精度一般。

3.3 Posibloc與傳統(tǒng)方法比較

與這兩種傳統(tǒng)方法比較，Posibloc系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)勢：

（1）潛水員只做輔助性檢查驗(yàn)收。

（2）通過三維成像功能，在不可視的條件下全方位觀察扭王塊安裝時(shí)的狀態(tài)（正視圖、俯視圖以及側(cè)視圖等），并且可以對扭王塊進(jìn)行放大和縮小，以便進(jìn)行更清晰的觀察了解。

（3）雙GPS的優(yōu)勢在于能夠在目標(biāo)指示功能下獲得Core-Loc塊更精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)三維位置、實(shí)時(shí)吊放速度，減少由于延遲作用帶來的時(shí)間誤差，可更精準(zhǔn)地對每個(gè)Core-Loc塊進(jìn)行安裝。

（4）提供連續(xù)性作業(yè)，基于系統(tǒng)資料可對現(xiàn)場安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收，潛水員只做輔助性檢查，避免了依賴潛水員檢查驗(yàn)收給安裝工程帶來的停滯，并且該設(shè)備可全天工作，解決了夜晚潛水員下水的困擾，全方位提高了塊體安裝效率。

（5）可以生成并保存三維圖像、三維坐標(biāo)信息、安裝時(shí)的安裝路徑及動(dòng)態(tài)安裝模擬，可用作竣工圖和Core-Loc塊驗(yàn)收的報(bào)告資料[2]。

4 結(jié)語

在巴基斯坦燃煤碼頭工程中，通過采用Posiblock系統(tǒng)安裝Core-Loc塊，取得了非常好的效果，水下Core-Loc安裝密度>98%，水上Core-Loc安裝密度>100%。

[1]李敬軍.中長周期波浪條件下防波堤施工[J].四川水泥，2019（5）：230-231.

[2]薛瑞龍，朱 英，魏建雄，等.防護(hù)塊體Core-Loc的三維可視化安裝技術(shù)[J].水運(yùn)工程，2012（7）：46-50.