液壓震動(dòng)式夯平船工作原理及管理

（中交一航局第三工程有限公司船舶分公司，遼寧大連 116000）

液壓震動(dòng)式夯平船兼具運(yùn)行穩(wěn)定、保養(yǎng)便捷等特性，以特殊耐磨鋼為材料制作震動(dòng)板，內(nèi)置減震裝置，可確保設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。

1 工程概況

工程沉管基槽基礎(chǔ)換填及夯平段起訖里程K2+084～K2+951，總長867 m，含E8～E13管節(jié)。施工現(xiàn)場的水深約30 m，換填基槽區(qū)域的基礎(chǔ)厚0.19～6.41 m，換填基礎(chǔ)底寬37.4 m。沉管基礎(chǔ)換填施工使用材料為重量10～100 kg的塊石，換填方量99 162.68 m3，夯平面積60 706.35 m2。

2 液壓震動(dòng)式夯平船的改造

技術(shù)人員以工程建設(shè)需求為準(zhǔn)，組織夯平船的改造工作，涉及船舶的改造、硬件設(shè)施的配套等內(nèi)容。經(jīng)夯平船創(chuàng)新改造后，使其可在大連灣海底隧道工程中取得有效應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際建設(shè)條件可知，沉管基槽中間軟土層與兩端基巖層的平順過渡是工程的重難點(diǎn)內(nèi)容，為解決軟土層地基易失穩(wěn)的問題，應(yīng)采取基礎(chǔ)換填和夯平措施。

傳統(tǒng)方式中，以50 t履帶吊和Ф1.2 m夯錘（吊重5 t）為主要施工設(shè)備，其運(yùn)行效率偏低，經(jīng)夯平處理后軟基的密實(shí)度易偏離設(shè)計(jì)要求。為提高施工質(zhì)量，經(jīng)多方探討后，提出液壓錘夯實(shí)的方法，借助液壓錘提供的激振力，使施工現(xiàn)場的塊石基床轉(zhuǎn)為平整、穩(wěn)定的狀態(tài)，確?；岔斆婵蓾M足平整度的要求。

（1）全面落實(shí)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作，即船舶改造的穩(wěn)定性驗(yàn)算、夯平行車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、夯板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等，以便為后續(xù)工作的開展提供參考。

（2）以前述的設(shè)計(jì)資料為準(zhǔn)，組織設(shè)備的加工、制造等相關(guān)工作。

（3）在船舶上有序?qū)④壍?、夯平行車等相關(guān)設(shè)備安裝到位，根據(jù)硬件設(shè)施開發(fā)軟件，包含船舶定位系統(tǒng)的創(chuàng)建、夯板水平度檢測技術(shù)的應(yīng)用等。

（4）為系統(tǒng)配套電源，連接軟件與硬件，共同組成完整的體系。

（5）發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處理。

3 系統(tǒng)基本工作原理

為滿足定位要求，在船體鋼軌道梁兩端配套3個(gè)GPS接收天線，以RTK方式工作，夯平船運(yùn)行期間應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測各接收天線的大地坐標(biāo)，測定船體的搖晃幅度及相對位置。以所得的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，由軟件系統(tǒng)處理，以直觀的方式呈現(xiàn)船體的空間姿態(tài)。配套夯板測深儀可測定夯板高程值，可作為日常工作的參考依據(jù)[1]。

施工期間，系統(tǒng)可自動(dòng)監(jiān)測，以便掌握振動(dòng)錘的懸吊位置（以坐標(biāo)的方式呈現(xiàn)）、船舶的方位角等信息，采集的數(shù)據(jù)及繪制的圖形可通過計(jì)算機(jī)屏幕直觀顯示，供工作人員分析與管控，人機(jī)交互效果較好。

在確定夯實(shí)標(biāo)高的監(jiān)測結(jié)果后，結(jié)合海底地形勘察結(jié)果，綜合分析后定點(diǎn)、定量拋石，后續(xù)可利用聲學(xué)設(shè)備展開監(jiān)測，以確定夯實(shí)后的標(biāo)高及平整度，將其與設(shè)計(jì)要求對比，判斷是否滿足要求。

4 液壓震動(dòng)夯平系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

液壓震動(dòng)夯平系統(tǒng)集多類裝置于一體，即“C”形軌道、夯平小車、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、液壓振動(dòng)錘、升降機(jī)構(gòu)（具體包含兩部分，分別服務(wù)于震動(dòng)錘和液壓油管）、夯板、定位及控制系統(tǒng)。

“C”形軌道為基礎(chǔ)裝置，其穩(wěn)定安裝在船舶甲板處，在軌道兩端分別配備卷揚(yáng)機(jī)（各1臺(tái)），提供牽引力帶動(dòng)夯平小車沿鋪設(shè)好的軌道行走。GPS布置在船舶甲板處共3套，考慮到信號(hào)干擾問題，將其設(shè)置在高度6.5 m的鋼架上，確保其高出各類甲板建筑物，以免遮擋。監(jiān)測控制系統(tǒng)布設(shè)在甲板的操作室內(nèi)，以便工作人員及時(shí)管理。

“C”形軌道由鋼板制作，并與母船甲板焊接于一體，以保證夯平小車可在軌道上穩(wěn)定運(yùn)行。在夯平小車的滑動(dòng)橫梁上設(shè)置滑塊（底部、頂部及外側(cè)三個(gè)區(qū)域），增添適量的潤滑脂，可減小摩擦力，使夯平小車的運(yùn)行具有順暢性。為保證船舶防臺(tái)的穩(wěn)定性，在夯錘組底層的夯板處焊接4個(gè)吊點(diǎn)（布設(shè)在夯板的四個(gè)角），在懸梁吊架上垂吊4根鋼絲繩，將其與吊點(diǎn)連接；在夯板上配套插銷裝置，以便與船舶舷外的固定銷孔連接，保證船舶的穩(wěn)定性、安全性。按12.5 m的高度設(shè)置液壓油管吊架，可保證各類長度的油管均可被順利吊起[2]。

5 夯平施工定位系統(tǒng)組成

5.1 硬件

系統(tǒng)硬件的基本組成為GPS、激光測距儀、傾角傳感器、夯板測深儀、潮汐儀、串口服務(wù)器、工控機(jī)。

5.2 軟件

軟件的配置以各類硬件的運(yùn)行特性為準(zhǔn)，結(jié)合施工需求，合理配備軟件。依托VC++平臺(tái)開發(fā)測控軟件，基于Windows系統(tǒng)運(yùn)行。

（2）創(chuàng)建并逐步完善參數(shù)數(shù)據(jù)庫，涵蓋的內(nèi)容包含但不限于基準(zhǔn)船位、傾角傳感器的標(biāo)定系數(shù)等，在豐富數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容后，可根據(jù)需求及時(shí)查閱特定階段的作業(yè)情況，可作為后續(xù)質(zhì)量分析的依據(jù)。

（3）創(chuàng)建定位參數(shù)數(shù)據(jù)庫，包含船體預(yù)定位坐標(biāo)等相關(guān)信息。

（4）對接GPS接收機(jī)，以便及時(shí)讀取該裝置的數(shù)據(jù)，同時(shí)可讀取測控轉(zhuǎn)換箱等各類輔助裝置的數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的完善性。

（5）根據(jù)前述分析可知，共配備3臺(tái)GPS，在匯總采集數(shù)據(jù)后，結(jié)合船體幾何參數(shù)，展開幾何參數(shù)計(jì)算，可確定振動(dòng)錘所處懸吊位置的具體坐標(biāo)，判斷其位置情；以數(shù)字顯示的方式呈現(xiàn)實(shí)測坐標(biāo)以及其與設(shè)計(jì)坐標(biāo)的差值；生成圖形，直觀顯示船體所處的位置。

（6）展開船體縱傾、橫搖角及船方位角的計(jì)算，呈現(xiàn)具體結(jié)果。

（7）生成夯實(shí)坐標(biāo)記錄表，并將其完整保存，后續(xù)可根據(jù)需求及時(shí)調(diào)取。

（8）系統(tǒng)調(diào)試和定位過程中，均可呈現(xiàn)各子系統(tǒng)的實(shí)測數(shù)據(jù)，為各類設(shè)備工作狀態(tài)的判斷提供依據(jù)，可打印系統(tǒng)中的各項(xiàng)監(jiān)測內(nèi)容，若存在異常之處，工作人員可根據(jù)實(shí)際情況采取處理措施，切實(shí)解決問題[3]。

6 軟件使用流程

軟件的使用流程如圖1所示。

積食且腹脹便秘選四磨湯 積食且伴有明顯腹脹、腹痛、便秘，喝四磨湯口服液能順氣降逆，消積止痛。孕婦、腸梗阻、腸道腫瘤、消化道術(shù)后者禁用。

圖1 軟件使用流程

6.1 步驟

（1）建立樁位：以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，導(dǎo)入預(yù)定樁位信息。

（2）設(shè)定船體參數(shù)：包含儀器改正值、儀器應(yīng)急值、平滑次數(shù)等。

（3）設(shè)定坐標(biāo)參數(shù)：選擇具有可行性的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，設(shè)定投影參數(shù)、橢球參數(shù)等。

（4）串口：設(shè)置并打開串口。

（5）樁位設(shè)置：根據(jù)施工需求選擇目標(biāo)樁位信息，將其完整導(dǎo)入軟件內(nèi)。

6.2 優(yōu)勢

（1）采用VC++平臺(tái)，其具有功能豐富、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，開發(fā)的軟件可更好滿足日常使用需求，可在既有基礎(chǔ)上進(jìn)行升級操作。

（2）兼容性強(qiáng)，可連接市面上各類主流的GNSS接收機(jī)等相關(guān)裝置，解決了受接收機(jī)類型限制的問題。

（3）可拓展性強(qiáng)，在Win7、Win8、Win10系統(tǒng)中均具有適用性。

（4）可提供豐富的內(nèi)校核功能，系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)識(shí)別錯(cuò)誤信息，及時(shí)做出響應(yīng)，以便相關(guān)員工可根據(jù)呈現(xiàn)的信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，采取針對性的處理措施。

（5）定位精度高，在浪涌環(huán)境中可擁有較強(qiáng)的定位精度，平面誤差可在4 cm以內(nèi)，高程誤差可在10 cm以內(nèi)。

（6）可對接多個(gè)指定的PAD終端，可將移動(dòng)船的相關(guān)數(shù)據(jù)輸出至指定的PAD終端，信息的溝通效率較高。

7 結(jié)語

綜上所述，通過對夯平船工作原理的探究及改進(jìn)，形成軟硬件相配套的完整系統(tǒng)，可為海底隧道沉管基礎(chǔ)的夯平作業(yè)提供可靠的支持，達(dá)到筑安全、保質(zhì)量、提效率、增效益的效果。

（1）液壓振動(dòng)錘的夯實(shí)效率較高，可達(dá)到普通重錘夯實(shí)效率的5倍，有助于提高施工效率。

（2）在普通夯錘的使用過程中，易發(fā)生倒錘等問題，液壓振動(dòng)錘的運(yùn)行穩(wěn)定，高差達(dá)到1 m時(shí)可以有效夯平，正常情況下夯后高差可控制在20 cm以內(nèi)。

（3）通過潮位補(bǔ)償技術(shù)等配套技術(shù)的綜合應(yīng)用，有助于提高夯平船的自動(dòng)化水平。

（4）通過軟件和硬件相結(jié)合，可以軟件為驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)硬件的運(yùn)行，提升夯實(shí)工作效率。