Posibloc系統在Core-Loc安裝中的應用

黃甫芳 何詩菘

文章結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隨機Core-Loc塊安裝系統——Posibloc安裝操作系統。同時，結合現場安裝實際操作詳細闡述Posiblock系統硬件設備組成、標高參數設定、允許安放重量設定、系統自帶GPS點位校對及現場實際安裝操作流程，并與傳統極坐標法，二維GPS法做比較，總結使用Posibloc的經驗，可供類似工程進行參考借鑒。

碼頭引堤;Core-Loc塊;Posibloc系統

U656.3A501824

0 引言

巴基斯坦中電胡布2×660 MW燃煤發電碼頭所處地區屬于高溫干燥的亞熱帶氣候，年降雨量≤200 mm，且大部分發生在季風季節。項目海域直面阿拉伯海，長周期涌浪海況特征明顯，每年5～9月為季風期，根據歐洲中期天氣預報中心2010—2015年的工程區域外海的波浪數據，長浪向為SSW向，頻率為39.3%，次浪向為SW向，頻率為36.2%，波高<1.5 m的頻率為69%，最大波高為3.51 m，方向為SW向。根據KARACHISOUTH氣象站1996—2015年的實測資料，最大風速為32.59 m/s，方向為SW向，W向和NW向的最大風速分別為21.09 m/s和23.53 m/s。為提高引堤和防波堤core-loc塊安裝質量，項目部應用Pisiblock系統對引堤防波堤Core-Loc進行安裝，完工后對Core-Loc塊工程進行評定，其安裝密度、姿態、平面位置，標高、接觸等各項檢測均優于傳統極坐標法和GPS法。基于此，本文以巴基斯坦中電胡布2×660 MW燃煤發電碼頭為背景，介紹采用Posibloc系統對Core-Loc塊安裝控制和應用。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。Core-Loc塊安裝前由CLI專利公司提供Core-Loc設計安裝點位圖。

2 Posibloc系統應用介紹

2.1 硬件設備

（1）1個定位參考基站。

（2）1個姿態傳感器BiB。

（3）1套安放在吊車大鉤頭的系統設備。

（4）1臺安裝于吊車操作室的顯示器以及BACC（主機）。

（5）1臺可與控制和命令系統（BACC）無線連接的筆記本電腦。

（6）1套吊索吊具。

2.2 軟件系統

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，且軟件使用時間受專利公司限制。專利公司可以通過遠程操作該軟件，幫助調整項目參數，當硬件設備發生故障后，亦可通過此軟件進行檢查。此軟件系統實際操作較為簡單，類似于APP軟件，進入軟件程序即可，畫面簡單明了，且每個步驟都有提示。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，系統都需要重新設定參數，包括標高、重量以及點位等，在確定以上參數沒有任何問題以后，便可開始Core-Loc塊體的安裝。

2.2.1 Posibloc系統軟件安裝操作

Core-Loc塊體安裝要求非常嚴格，對三維位置、擺放姿態、相鄰塊體間接觸方式和安裝密度均制定了驗收標準。巴基斯坦胡布燃煤碼頭Core-Loc塊體的基本安裝規則如下：

（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。

（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）安裝密度應控制在理論值的98%～105%之間。

（6）相鄰兩個塊體不能有相同姿態。

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

（8）少于1/3數量的塊體支腿與斜坡平行，并且這個姿態的塊體應平均分布，不能集中在某一個區域[1]。

每個Core-Loc塊體安裝都需要嚴格按照CLI公司設計的定位圖紙安裝，安裝定位圖紙和設計坐標表格應由Core-Loc專利代理商CLI公司提供，CLI將基于工程設計圖紙和承包商提供的經測量調查后的墊層石圖，繪制安裝定位圖。定位圖標明需安裝于水下和水上的每個塊體重心的X、Y和Z坐標。安裝時用電腦連入吊車上的電腦系統，進入安裝軟件系統界面，選取安裝的區域Setion，選取安放的目標點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，點擊保存save，然后點擊屏幕的Block Place，便可進行Core-Loc塊體的安裝。見圖2。

在安裝過程中，電腦屏幕上會實時顯示Core-Locc塊的形態、位置和移動速度等數據。當Core-Lock塊圖像為藍色時表示數據高程等都不滿足要求，黃色時表示平面位置滿足但高程不滿足，綠色表示所有數據符合要求，此時安裝的Core-Loc塊體是合格的。

根據CLI《Core-Loc Technical12/65Information Document》規格書中對不同的Core-Loc定點系統都有統一的精度要求，需要在監理見證下測試并報告給Core-Loc專利公司。在巴基斯坦胡布燃煤碼頭防波堤中，監理方和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告，并且附上現場扭王塊實際安裝圖片以及密度計算，安裝密度合格值由業主監理以及施工方并參考專利公司的意見取值。如圖3所示。

密度計算規則：

Dp=St/Sr（1）

式中：Dp——安裝密度;

St——理論安裝框選面積;

Sr——實際安裝框選面積。

2.2.2 標高參數設定

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

（1）采用項目部測量標高工具，測量塊體所在處的地面標高，記錄該標高。

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

（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塊體的重心標高，與Posibloc系統顯示的標高值進行比較，兩者相差不大則標定結束，誤差值控制在±10 cm以內。

兩種懸吊模式穿襠和吊脖都需要標定。該操作主要是為了清楚地知道每個Core-Loc塊體安裝時的實時標高和設計標高，可以確定安裝是否合理，也可以從側面反映出Core-Loc塊的施工質量。

2.2.3 允許安放重量設定

每一個Core-Loc塊體安裝結束后，都必須在電腦系統上保存該Core-Loc塊體的信息，允許安放重量會有一個范圍值，該范圍值是Core-Loc塊體進入水中且有一部分已經接觸了地面的重量，該數據可反映塊體是否已經安放穩定。只有塊體安放穩定后保存的扭王塊圖像才具有參考價值。

2.2.4 GPS點位校對

項目采用的是設計方提供的坐標系統，Posibloc系統采用的是國際通用坐標，兩者之間會存在偏差，需要校對。首先采用GPS測出三個點位，分別作出記號。然后移動吊車勾頭，分別將勾頭對準做出的記號，輸入點位一和點位二的坐標，然后利用點位三做比較，偏差盡量控制在±10 cm之內。為了工程質量，需要每天都進行校對，確保數據是正確的，不發生偏移或者誤差過大導致安裝的Core-Loc塊體位置不準確最后使安裝不密實、不互鎖或者漏裝。

3 Core-Loc安裝方式比選

3.1 GPS法

近年來，國內開始采用GPS定點定位法，即安置1個流動站GPS接收機于吊臂端部，使塊體、吊線和吊臂端部（GPS）形成兩點一線，GPS實時數據即為塊體X和Y坐標，并可采用相關施工定位軟件將實時數據傳送到吊機操作室內的顯示器上，以實現實時的定點定位安裝。該方法精度較高，采用X和Y平面坐標系定點，簡單易懂;可視化操作，方便作業;吊機無需點位可隨意位置作業[1]。但該工藝仍不能確認高程Z坐標，并且每安裝一塊塊體都需要潛水員下水檢查塊體姿態、方位及咬合等狀態，對于Core-Loc的安裝質量和效率都不高。

3.2 極坐標法

國內人工塊體安裝一般采用極坐標法，該法簡單實用且成本低。該法首先需要確定三個參數：吊機停放中心坐標、每一塊塊體安裝的吊臂水平轉角α和豎直仰角β。由于吊機的作業半徑有限，所以需要頻繁移動吊機位置，增加了吊機定位工作，且三個參數的現場確認精度一般。

3.3 Posibloc與傳統方法比較

與這兩種傳統方法比較，Posibloc系統具有以下明顯的優勢：

（1）潛水員只做輔助性檢查驗收。

（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的狀態（正視圖、俯視圖以及側視圖等），并且可以對扭王塊進行放大和縮小，以便進行更清晰的觀察了解。

（3）雙GPS的優勢在于能夠在目標指示功能下獲得Core-Loc塊更精準的實時三維位置、實時吊放速度，減少由于延遲作用帶來的時間誤差，可更精準地對每個Core-Loc塊進行安裝。

（4）提供連續性作業，基于系統資料可對現場安裝質量進行檢查驗收，潛水員只做輔助性檢查，避免了依賴潛水員檢查驗收給安裝工程帶來的停滯，并且該設備可全天工作，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、三維坐標信息、安裝時的安裝路徑及動態安裝模擬，可用作竣工圖和Core-Loc塊驗收的報告資料[2]。

4 結語

在巴基斯坦燃煤碼頭工程中，通過采用Posiblock系統安裝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.防護塊體Core-Loc的三維可視化安裝技術[J].水運工程，2012（7）：46-50.