楊秀蓮，張魯剛，葉 峰

（浙江省正邦水電建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310051）

1 問題的提出

我國幅員遼闊，海岸線總長度3.2萬km，其中大陸海岸線1.8萬km，島嶼海岸線1.4萬km。從保護(hù)岸上人民生命財產(chǎn)安全及社會發(fā)展需要，修建了大量海堤及其它海上水利工程，隨著填海的深度越來越大，從早期淺灘車運拋填的方式，不可避免地發(fā)展到深水區(qū)船舶拋填的方式上。而海上船舶拋填施工，受風(fēng)、浪、潮影響大，極易拋填在設(shè)計區(qū)域以外，造成航道堵塞和資源浪費，因此要在海上正常安全施工，還須妥善地解決海上拋填施工的精確定位和風(fēng)、浪、潮的影響問題。

傳統(tǒng)拋填石方施工一般用2種方法控制邊線：①用插竹竿法標(biāo)示拋填區(qū)域邊線；②用水上繩索浮標(biāo)法標(biāo)示拋填區(qū)域邊線。第1種方法因海上潮位差大，使用竹竿較長，在插好竹竿后極易被潮水沖失，而拋填是在高潮位時施工，導(dǎo)致拋填船只進(jìn)入拋填區(qū)域時不知具體方位而不能及時拋填，造成施工成本的上升和工期的延誤。第2種方法由于受風(fēng)浪的影響及浮標(biāo)的漂移，拋填船只進(jìn)入拋填區(qū)域拋填，會因?qū)嶋H拋填區(qū)域邊界與設(shè)計拋填區(qū)域邊界偏差較大而造成極大的原材料浪費及環(huán)境影響。以上方法都會造成施工成本的上升和工期的延誤，這是深水區(qū)水下拋填施工中的一個難題。而采用GPS水平姿態(tài)儀船舶信息化定位技術(shù)，分區(qū)塊拋填施工工藝，能有效地解決此難題。

2 水下信息化拋填工藝特點及工藝原理

2.1 水下信息化拋填工藝特點

（2）利用GPS水平姿態(tài)儀船舶定位技術(shù)，在施工中結(jié)合南方自由行定位系統(tǒng)軟件以及電腦控制船只在設(shè)計區(qū)域拋填，減小在拋填施工中的誤差和人為錯誤。

（3）利用GPS水平姿態(tài)儀船舶定位技術(shù)，在施工中結(jié)合南方自由行定位系統(tǒng)軟件以及電腦控制指揮船只在設(shè)計區(qū)域拋填，降低人員、船只等機械設(shè)備在拋填施工中的安全保護(hù)難度，提高人員、船只等機械設(shè)備在拋填施工中的安全性。

（4）分區(qū)塊拋填。以每只船只為一個施工班組將施工段按長度分區(qū)，這樣在各個施工分區(qū)中可有利管理人員進(jìn)行施工管理，也增強了各施工班組的責(zé)任感。再把分成的區(qū)域分為外海側(cè)塊和內(nèi)海側(cè)塊，填筑時先填筑外海側(cè)塊，再填筑內(nèi)海側(cè)塊。既降低了浪、潮對內(nèi)海側(cè)海堤施工的影響，又增加了內(nèi)海側(cè)海堤施工的工作時間。

2.2 水下信息化拋填工藝原理

運用GPS水平姿態(tài)儀和南方自由行定位系統(tǒng)軟件，在拋填施工時，電腦收集水平姿態(tài)儀和GPS定位系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，在屏幕上直觀體現(xiàn)為設(shè)計邊線和實際邊線的重合。在施工中將實際拋填邊界與設(shè)計施工圖紙上的設(shè)計邊界重合，并通過電腦屏幕直觀地表現(xiàn)出來（見圖1）。

采用分區(qū)塊拋填，以每艘船作為一個施工班組將施工段按長度分區(qū)，這樣利用GPS水平姿態(tài)儀每個施工班組對所在的區(qū)域施工的部位、高程等施工情況都能夠準(zhǔn)確掌握。再把分成的區(qū)域分為外海側(cè)塊和內(nèi)海側(cè)塊，填筑時先填筑外海側(cè)塊，再填筑內(nèi)海側(cè)塊。這樣在填筑到高程0.00 ～ 1.00 m時，既降低了浪、潮水的高度，又可以增加內(nèi)海側(cè)海堤施工的工作時間。使水下部分拋填工作能在更短的工期內(nèi)，更安全順利地完成。圖2為施工船舶正在海上拋填圖。

圖1 船舶即將進(jìn)入拋填區(qū)塊圖

圖2 海上施工船舶拋填圖

3 水下信息化拋填施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→GPS定位系統(tǒng)定出施工區(qū)域控制網(wǎng)→初步校核GPS水平姿態(tài)儀→在拋填船只上安裝GPS水平姿態(tài)儀及電腦→并在電腦中安裝南方自由行定位系統(tǒng)軟件→將船只自身平面尺寸及拋填邊線數(shù)據(jù)輸入已安裝好的GPS水平姿態(tài)儀→運用GPS定位系統(tǒng)對每條船只上的GPS水平姿態(tài)儀輸入的船只拋填邊線數(shù)據(jù)進(jìn)行校核、調(diào)整→拋填船只運用船只上安裝GPS水平姿態(tài)儀進(jìn)行拋填→填筑到-2.00 ～ 0.00 m高程時采用分區(qū)拋填。在分區(qū)中采用分塊拋填，拋填時先填筑外海側(cè)塊，再填筑內(nèi)海側(cè)塊，拋填過程中運用GPS定位系統(tǒng)對第每條船只上的GPS水平姿態(tài)儀輸入的船只拋填邊線數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、校核、調(diào)整，持續(xù)拋填。圖3為船只水平姿態(tài)儀安裝與數(shù)據(jù)傳輸圖。

圖3 船只GPS水平姿態(tài)儀安裝與數(shù)據(jù)傳輸示意圖

3.2 操作要點

（1）GPS控制網(wǎng)的建立、船上GPS水平姿態(tài)儀的安裝、拋筑。GPS水平姿態(tài)儀的安裝、拋填施工工藝流程見圖4。施工中的具體要求有：①初步校核GPS水平姿態(tài)儀這一步驟，是運用GPS定位系統(tǒng)和水平姿態(tài)儀中的座標(biāo)進(jìn)行校核，防止在船只上安裝后因儀器原因重新安裝；②在拋填船只上安裝GPS水平姿態(tài)儀及電腦軟件這一步驟時，需要先測量船形，精確船只拋填時的邊線，并將數(shù)據(jù)輸入電腦軟件中。輸入數(shù)據(jù)時注意要輸入與設(shè)計圖一致的控制網(wǎng)數(shù)據(jù)；③南方自由行定位系統(tǒng)軟件支持的是CAD2004版本的數(shù)據(jù)；④在船只上安裝GPS水平姿態(tài)儀時需注意儀器要安裝在船只的縱向中軸線上，這樣可以更精確的反映出船只拋填時的實際情況，且更易于控制船只的左側(cè)船舷或者是右側(cè)船舷拋填時能與拋填邊界保持一致；⑤施工中注意運用GPS定位系統(tǒng)對船只水平姿態(tài)儀輸入的船只拋填邊線數(shù)據(jù)進(jìn)行校核、調(diào)整。

圖4 GPS水平姿態(tài)儀的安裝、拋填施工工藝流程圖

（2）分區(qū)塊拋填施工。要點：①施工中首先按船只施工班組分區(qū)，再在各已劃分區(qū)域內(nèi)分塊（見圖5）；②填筑時先填筑外海側(cè)塊，再填筑內(nèi)海側(cè)塊；③施工中注意運用GPS水平姿態(tài)儀定位系統(tǒng)對實際拋填邊線數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控校核；④施工中加強船只拋填時的穩(wěn)定性。

圖5 船只分區(qū)分塊拋填示意圖

3.3 施工工藝的改進(jìn)

（1）分區(qū)時注意可依據(jù)各個船只的有效拋填長度的整數(shù)倍進(jìn)行分區(qū)。

以糖尿病腎病患者作為分析對象，其各項檢測結(jié)果的陽性率見表2所示，可見患者α1-MG、β2-MG、TRF、mAlb和Cys-C陽性率分別為43.68%、40.23%、77.01%、82.76%和57.47%。

（2）在填筑內(nèi)、外海側(cè)分塊時，外海側(cè)填筑寬度和長度可依據(jù)海上風(fēng)浪的大小等施工條件和工程的實際情況進(jìn)行調(diào)整，以期達(dá)到最佳的工作時效。

（3）在運用GPS定位系統(tǒng)對船只水平姿態(tài)儀輸入的船只拋填邊線數(shù)據(jù)進(jìn)行校核、調(diào)整。前期應(yīng)增加觀測頻率，及時修正水平位置（Δx，Δy），中后期觀觀測頻率可延長。

3.4 監(jiān)測技術(shù)與分析

確保工程建設(shè)質(zhì)量和進(jìn)度是工程的重點。需要運用GPS定位系統(tǒng)對船只水平姿態(tài)儀輸入的船只拋填邊線數(shù)據(jù)以及實際拋填邊線數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。并將分析計算值比較，及時反饋指導(dǎo)施工。主要的監(jiān)測內(nèi)容見表1。

表1 監(jiān)測項目匯總表

4 信息化技術(shù)水下拋填實例分析

4.1 工程概況

為了進(jìn)一步明確信息化技術(shù)水下拋填情況，現(xiàn)以實例分析的角度，從具體的工程為例展開探討。在研究中，主要以溫州市甌飛一期圍墾工程施工Ⅳ標(biāo)段為例。該工程位于溫州甌飛灘涂，溫州甌飛灘涂地處浙東南沿海，屬于甌江河口和飛云江河口口外區(qū)域，所在地域水情及地理情況復(fù)雜，風(fēng)急浪高，深溝縱橫，海堤長6.63 km，灘涂高程為-3.50 ～ -3.80 m，海堤拋填總量600萬m3，其中水下拋填量約320萬m3。

4.2 信息化技術(shù)水下拋填實施效果

4.2.1 經(jīng)濟效益

在工程施工中采用GPS水平姿態(tài)儀信息化定位技術(shù)標(biāo)示設(shè)計拋填區(qū)域，不僅解決了海上拋填區(qū)邊界標(biāo)示及石料的精確拋填，而且石料拋填精確均勻為海堤的均衡加載及后期的拋填頂面平整奠定了良好的基礎(chǔ)。

由人工定位轉(zhuǎn)為GPS水平姿態(tài)儀信息化定位技術(shù)定位拋填，運輸船只使用效率提高了50%，減小了在海拋施工中的誤差和人為錯誤而引起的原材料損失，減小了海堤的不均勻沉降；精確均勻的拋填為后期的拋填料頂面平整減少了大量的機械投入，經(jīng)測算僅該項就節(jié)約機械支出近150萬元。同時采用分區(qū)塊拋填，降低了浪、潮對內(nèi)海側(cè)海堤施工的影響，增加內(nèi)海側(cè)海堤施工的工作時間。

另外采用GPS水平姿態(tài)儀信息化定位技術(shù)拋填減少現(xiàn)場管理人員數(shù)量，降低人員、船只等機械設(shè)備在拋填施工中的安全保護(hù)難度，提高人員、船只等機械設(shè)備在拋填施工中的安全性。

4.2.2 生態(tài)效益

在人工定位拋填施工過程中，會有大量石料不可避免的拋出設(shè)計邊界外，對海域灘涂造成污染，對航道造成阻塞，破壞建設(shè)區(qū)外的生態(tài)環(huán)境；采用GPS水平姿態(tài)儀信息化定位技術(shù)拋填后，使拋填到設(shè)計邊界外的石料減少到最小，從而減輕工程建設(shè)引起的灘涂污染及航道阻塞，減輕給周圍生態(tài)環(huán)境帶來的破壞，維持經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展所必需的良好的自然生態(tài)環(huán)境。

5 結(jié) 語

本文在探索工程施工中采用GPS水平姿態(tài)儀信息化定位技術(shù)拋填，為以后工程在類似情況下的施工建設(shè)提供了可靠的決策依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，新穎的工藝技術(shù)將促進(jìn)類似工程施工技術(shù)進(jìn)步，為行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。