护面块体可视化安装设备选型对比分析

吴多贵 ，王 导

1.中国港湾西部非洲区域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

2.中交四航局第三工程有限公司，广东 湛江 524000

1 工程概况

ACCROPODETMⅡ型护面块体是国内常见的扭王字块的原型ACCROPODEⅠ型护面块体的改进型。Ⅱ型块体整体造型紧凑，四腿呈X形，其上布有棱台状突起，其消能性、强健性和稳定性均优于Ⅰ型护面块体，能够在单个重量比较轻的情况下，通过块体之间的充分连锁达到良好的消浪和抗冲击效果，同时使用Ⅱ型护面块体总浇筑方量少于Ⅰ型块体，经济性更好，但该型块体对预制安装的要求也更为严格。CLI企业标准针对护面块体安装提出如下要求：

（1）安装密度必须达到95%～105%；（2）需单层安装，块体安装后超出设计轮廓线部分不得超过块体厚度的1/3，且每块块体需与垫层接触；（3）块体与块体之间需连锁且不能自由活动；（4）任何块体周围的四块需形成钻石形状；（5）块体之间的空隙以垫层块石不能在外力作用下逃离为控制标准；（6）相邻位置的块体安装需采用不同的姿态。

为了满足护面块体的安装质量和进度要求，需要选择合适的可视化安装系统、安装设备，以满足该项目护面块体可视化安装需求。

2 可视化安装系统对比

为了满足ACCROPODETMⅡ型护面块体的安装质量要求，项目积极对比了国际上较为先进流行的护面块体安装系统，主要有法国MESURIS公司开发的可视化安装系统Posibloc和英国Coda Octopus公司开发的Echoscope®实时3D声呐成像系统。

在项目业主合同中规定护面块体验收需通过第三方验收和认证，对块体的安装质量要求较高，还需要记录每一个块体的安装坐标，以便安装完成后，进行密度计算。因此，以可视化程度和精确度为主要考虑因素，项目最终决定采用英国Coda Octopus公司开发的Echoscope®实时3D声呐成像系统进行该项目护面块体安装。Echoscope可视化安装系统从实时的三维和二维声呐图像上来观察和区分不同的物体，从而使得该系统成为能够满足以下水下观察和测量任务的理想工具，以及水下护面块体可视化安装的重要工具[1]。

3 安装设备对比

3.1 履带式起重机设备安装

履带式起重机是护面块体安装的常见的其中设备之一，装配Echoscope可视化设备在水下可实现护面块体三维实时成像，获取护面块体实时坐标与姿态，实现护面块体互相连锁、姿态及密度可控的精准安装。履带式起重机又因起重能力大，作业半径长，摆动灵活等特点，在大型防波堤、大重量护面块体的安装中具有适用性强、成本低等优势[2-3]。

Echoscope可视化安装系统可安装在履带式起重机和履带式挖掘机两种设备上。履带式起重机安装系统主要由机械系统、定位系统和声呐系统三部分组成。机械系统包括履带式起重机及配套的吊具，负责护面块体的起吊及安装。定位系统包括GPS基准站、F180卫星天线和分体式GNSS接收机，负责护面块体坐标位置的及时反馈以确保安装的精准性。声呐系统包括Echoscope声呐、综合单轴旋转器和遥感惯性测量单元（IMU），负责生成实时三维图像以确保安装姿态可控及紧密连锁。

3.2 履带式挖掘机设备安装

履带式挖掘机是护面块体安装的常见的其中设备之一，该项目履带式挖掘机安装采用Coda Octopus厂家的Echoscope水下可视化系统+天宝GPS实时定位的监测安装技术结合的技术进行水下护面块体辅助安装，Echoscope提供安装图像信息，Trimble GPS提供安装坐标信息。

该系统具有对护面块体安装实时监测的功能。Echoscope可视化安装系统可根据实时的二维图像窗口进行安装和三维声呐图像进行3D块体模拟，同时可结合天宝GPS实时定位监测安装技术，通过在软件上模拟安装块体的姿态和声呐图像吻合后，在安装软件系统上记录块体安装的位置坐标。该技术可以和安装系统3D模拟块体结合获取坐标，安装完成后，可将安装坐标导出，用于计算块体的安装密度，使Echoscope水下可视化系统成为水下护面块体安装的利器。采用履带式挖掘机安装具有效率高、成本较低，受天气影响较小等优势[4-6]。

3.3 履带式起重机安装与履带式挖掘机安装对比

该项目采用徐工150t履带式起重机和日立EX1200 29m长臂履带式挖掘机进行护面块体安装，两种设备安装工艺对比如表1所示。

表1 履带式起重机与履带式挖掘机安装工艺对比

4 结束语

该工程应用履带起重机和履带式挖掘机相结合进行安装，已完成全部3.5万件护面块体安装，经过扫描测量验收，块体的点位、姿态、连锁、密度等均能满足CLI企业标准的安装要求，平均安装密度达到了98.5%，满足安装密度必须达到95%～105%的要求，安装质量控制良好，已经完成验收和移交，该工程的成功经验对于类似工程护面块体可视化安装设备的选型具有借鉴意义。