護面塊體可視化安裝設備選型對比分析

吳多貴 ，王 導

1.中國港灣西部非洲區域公司，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型護面塊體是國內常見的扭王字塊的原型ACCROPODEⅠ型護面塊體的改進型。Ⅱ型塊體整體造型緊湊，四腿呈X形，其上布有棱臺狀突起，其消能性、強健性和穩定性均優于Ⅰ型護面塊體，能夠在單個重量比較輕的情況下，通過塊體之間的充分連鎖達到良好的消浪和抗沖擊效果，同時使用Ⅱ型護面塊體總澆筑方量少于Ⅰ型塊體，經濟性更好，但該型塊體對預制安裝的要求也更為嚴格。CLI企業標準針對護面塊體安裝提出如下要求：

（1）安裝密度必須達到95%～105%；（2）需單層安裝，塊體安裝后超出設計輪廓線部分不得超過塊體厚度的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；（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準；（6）相鄰位置的塊體安裝需采用不同的姿態。

為了滿足護面塊體的安裝質量和進度要求，需要選擇合適的可視化安裝系統、安裝設備，以滿足該項目護面塊體可視化安裝需求。

2 可視化安裝系統對比

為了滿足ACCROPODETMⅡ型護面塊體的安裝質量要求，項目積極對比了國際上較為先進流行的護面塊體安裝系統，主要有法國MESURIS公司開發的可視化安裝系統Posibloc和英國Coda Octopus公司開發的Echoscope?實時3D聲吶成像系統。

在項目業主合同中規定護面塊體驗收需通過第三方驗收和認證，對塊體的安裝質量要求較高，還需要記錄每一個塊體的安裝坐標，以便安裝完成后，進行密度計算。因此，以可視化程度和精確度為主要考慮因素，項目最終決定采用英國Coda Octopus公司開發的Echoscope?實時3D聲吶成像系統進行該項目護面塊體安裝。Echoscope可視化安裝系統從實時的三維和二維聲吶圖像上來觀察和區分不同的物體，從而使得該系統成為能夠滿足以下水下觀察和測量任務的理想工具，以及水下護面塊體可視化安裝的重要工具[1]。

3 安裝設備對比

3.1 履帶式起重機設備安裝

履帶式起重機是護面塊體安裝的常見的其中設備之一，裝配Echoscope可視化設備在水下可實現護面塊體三維實時成像，獲取護面塊體實時坐標與姿態，實現護面塊體互相連鎖、姿態及密度可控的精準安裝。履帶式起重機又因起重能力大，作業半徑長，擺動靈活等特點，在大型防波堤、大重量護面塊體的安裝中具有適用性強、成本低等優勢[2-3]。

Echoscope可視化安裝系統可安裝在履帶式起重機和履帶式挖掘機兩種設備上。履帶式起重機安裝系統主要由機械系統、定位系統和聲吶系統三部分組成。機械系統包括履帶式起重機及配套的吊具，負責護面塊體的起吊及安裝。定位系統包括GPS基準站、F180衛星天線和分體式GNSS接收機，負責護面塊體坐標位置的及時反饋以確保安裝的精準性。聲吶系統包括Echoscope聲吶、綜合單軸旋轉器和遙感慣性測量單元（IMU），負責生成實時三維圖像以確保安裝姿態可控及緊密連鎖。

3.2 履帶式挖掘機設備安裝

履帶式挖掘機是護面塊體安裝的常見的其中設備之一，該項目履帶式挖掘機安裝采用Coda Octopus廠家的Echoscope水下可視化系統+天寶GPS實時定位的監測安裝技術結合的技術進行水下護面塊體輔助安裝，Echoscope提供安裝圖像信息，Trimble GPS提供安裝坐標信息。

該系統具有對護面塊體安裝實時監測的功能。Echoscope可視化安裝系統可根據實時的二維圖像窗口進行安裝和三維聲吶圖像進行3D塊體模擬，同時可結合天寶GPS實時定位監測安裝技術，通過在軟件上模擬安裝塊體的姿態和聲吶圖像吻合后，在安裝軟件系統上記錄塊體安裝的位置坐標。該技術可以和安裝系統3D模擬塊體結合獲取坐標，安裝完成后，可將安裝坐標導出，用于計算塊體的安裝密度，使Echoscope水下可視化系統成為水下護面塊體安裝的利器。采用履帶式挖掘機安裝具有效率高、成本較低，受天氣影響較小等優勢[4-6]。

3.3 履帶式起重機安裝與履帶式挖掘機安裝對比

該項目采用徐工150t履帶式起重機和日立EX1200 29m長臂履帶式挖掘機進行護面塊體安裝，兩種設備安裝工藝對比如表1所示。

表1 履帶式起重機與履帶式挖掘機安裝工藝對比

4 結束語

該工程應用履帶起重機和履帶式挖掘機相結合進行安裝，已完成全部3.5萬件護面塊體安裝，經過掃描測量驗收，塊體的點位、姿態、連鎖、密度等均能滿足CLI企業標準的安裝要求，平均安裝密度達到了98.5%，滿足安裝密度必須達到95%～105%的要求，安裝質量控制良好，已經完成驗收和移交，該工程的成功經驗對于類似工程護面塊體可視化安裝設備的選型具有借鑒意義。