重力式码头方块安装定位技术

受自然条件的影响 较大 较小 较小 较小 较大
定位精度 较差 较好 较好 高 较好
安装定位难度 较小 较小 较小
较大，需配合的船机、人员较多 较小
安装效率 较好 较好 最好 最差 好
投入 较少 较大 很大 很大 很少
了测量架定位法与延伸线法相结合的测量方法， 在每一段每一层的开始方块采用测量架进行准确 定位，以后的方块采用延伸线法进行定位，这样 既保证了安装质量，也加快了安装进度。
水下基准线定位的方法是重力式方块码头最 常用、最原始的方块安装定位方法之一，其原理 为：在水下基床上设置基准线，基准线与方块底 部设计前沿线的距离为一常数，安装时的前沿线 控制潜水员只要在水下控制这个距离在规范允许 偏差范围内即可，同时需水上采用导杆测量进行 校核。 3.1.2 前沿线参照物控制法
前沿线参照物控制法也是方块安装常用的方 法之一，其原理就是先安装一参照物，这个参照 物可以作为测量平台，也可以作为定位的前视点 或定位安装的参照物体。 3.1.3 水上基准线法
根据方块及吊槽的不同位置，共作 2 个吊架， 一个为 7.85 m×4.9 m，一个为 5.9 m×4.95 m，主梁 为 600 m×400 mm 箱型梁。上部设 4 组吊耳，起 重船吊钩用钢丝绳与钢框架相连；下部设 4 组吊 耳，用以连接吊带 (起吊大尺寸方块时直接将吊带 挂在钢框架上)。
钢框架与起重船吊钩采用 4 根钢丝绳四点连 接，钢框架与方块采用 2 根吊带直接吊置于钢框 架上，单根工作长度为 27 m。
Key words: block; placing; positioning; summarization
混凝土方块水下安装受船机设备、自然条件 及测量定位工艺的影响，安装精度及进度很难得 到有效控制。某工程大型混凝土方块安装先后运 用了几种水下测量定位工艺，取得了不少经验， 最终决定采用延伸线法进行定位安装，不仅保证 了测量定位准确、快速，而且进度也得到了较好 控制。
2009 年 10 月 第 10 期 总第 433 期
水运工程 Port & Waterway Engineering
Oct. 2009 No. 10 Serial No. 433
重力式码头方块安装定位技术
练学标，孟相国
（中交第三航务工程局有限公司江苏分公司，江苏 连云港 222042）
摘要：通过某重力式码头方块安装几种定位方法的比较及运用，建设性地提出测量架定位法与延伸线定位法相结合的测
图 2 测量架法安装方块示意图
4.2 施工工艺流程 台车运输方块至引桥端→方驳安北侧测量架
起重船移船挂吊带→方驳安南侧测量架→方块下 水→架设连杆→方块提升放至已安好的内码头方 块顶部→测方块四个角点及测量架三个反射片坐 标→方块下水→实时跟踪定位安装→进行潜水探 摸得出方块与相邻方块的错牙和缝宽误差情况 逐一起吊架运至方驳→抽吊带→移船进行下一块 方块安装。
小潮平均低潮位：
-0.38 m。
收稿日期：2009-03-26 作者简介：练学标（1967—），男，高级工程师，从事水运工程施工。
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水运工程
2009 年
1.3 船机设备 安装方块采用 500 t 起重船“三航起 11”，主
钩最大吊重为 500 t，水面吊高 27.5 m，付钩最大 吊重 75 t，水面吊高 40.5 m。移船绞车为 5 台， 拉力为 150 kN。另配 2 000 t 方驳 1 艘；抛锚艇 1 艘；交通船 2 艘；潜水船 1 艘。 1.4 吊索具
量定位方法，对提高方块安装效率、保证安装质量起到很好的作用。
关键词：方块；安装；定位；总结
中图分类号：U 656.1+11
文献标志码：B
文章编号：1002-4972（2009）10-0165-04
Placing and positioning technique of blocks for gravity wharf
全站仪 3 台，用于同步观测方块及反射片坐标； 笔记本电脑 1 台，连接全站仪，及时反映数据； 抛锚艇 1 艘，用于转运测量架； 测量三角架 2 套（6 件）。 4.4 测量工艺 方块顶部设 3 根测量杆出水，测量杆不必与方 块垂直，但要与方块相对位置固定 (即为刚体结构)， 岸上架设 3 台全站仪 （靠近设置），利用电脑进行控 制，瞬间同步测出 3 根测量杆顶部反射片的坐标， 并根据先前得出的测量杆与方块角点坐标的关系， 利用空间坐标换算方式来反算出方块此时的角点坐 标。指挥人员根据坐标，指挥超重船实施移位安装。 4.5 人员 测量 4 人，电脑操作员 1 人，超重工 6 人。 4.6 作业时间 安 3 个测量架 90 min，挂扣 40 min，方块下水 30 min，架设连杆 30 min，方块提升 30 min，坐标 测量 10 min，方块下水 30 min，安装时间 90~120 min，逐个起测量架、运至方驳需 120~150 min，解 扣 40 min，整个过程耗时 8~9 h。
本工程方块不同于其它一般方块码头，前排 方块在垂直面上每块都布置了纵横向电缆槽，为 了工艺安装时电缆铺设的顺利进行，对前排相邻 方块间的错牙和高差要求较高。 2.3 码头轴线要求严格
码头轴线偏差不允许超过 5 cm。 2.4 水文条件较差
本工程基床顶高程为-16 m，方块安装时水深较 大、水质非常混浊，又由于处于山脚，在涨落潮时
方块安装受涨落潮及水流的影响，在涨落潮
第 10 期
练学标，孟相国：重力式码头方块安装定位技术
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特别是大潮时的影响更大，安装基本上在小潮或 大潮时的平潮时进行，几种测量定位方法优缺点
的比较见表 1。 根据通过以上方法优缺点的比较，我们采用
表 1 几种测量定位方法的比较
项目 水下基准线法 前沿线参照物控制法 水上基准线法 测量架（杆）定位法 延伸线定位法
设备：徕卡 TCR802POWER 型全站仪 2 台，测 距精度为 2 m+2 ppm，测角精度 2°，测量时间 1 s； 笔记本电脑 1 台见（图 3）。
5.2 优点 1) 借助全站仪精密定位，可使被检测的点位
有足够的精度； 2) 可在瞬间采集水下被测点的三维坐标； 3) 在使用中对几何垂直度无需要求，这是最
反复出现回旋流，且平潮时间非常短，约半小时， 其它时间水流较急，对方块安装造成较大影响。 2.5 方块安装允许偏差
水面与施工准线偏差： 50 mm； 相邻方块临水面错牙：30 mm； 相邻方块顶面高差： 30 mm； 最大缝宽：底层 50 mm，其它层 70 mm； 上下层电缆槽错牙：50 mm。
3 本工程可采用的方块安装的几种方法及其优缺点 3.1 方块安装常用的几种方法 3.1.1 水下基准线法
4 测量架定位法 4.1 测量定位原理
测量架定位法，其原理是通过固定在方块顶 面三个不同部位的钢架作为测量观测架，在方块 入水前测量观测架顶部三个反光片及方块四个角 点坐标，可得出方块与观测架间的相对关系；方 块入水安装过程中，再次测量观测架反光片坐标， 利用观测架与方块间的相对位置固定的关系，通 过计算机软件数据处理，可计算出方块四个角点 的坐标。测量架布置见图 2。
1 工程概述 1.1 工程概况
某工程内外码头采用素混凝土方块重力式结构， 内外码头平面尺寸均为 226 m×12 m，内、外码头间 距为 25 m，混凝土方块分 4 层，每层高 4.4 m，整个 工程共有方块 574 块。最大方块尺寸为 10 m×4.5 m× 4.4 m，重为 495 t。基床顶高程为-16 m，第 4 层方 块的顶高程为+1.6 m。方块全部采用素混凝土，设计 强度等级 C30 （图 1）。
图 1 码头断面
1.2 水文条件
本工程采用黄海高程系统，起算面为引据
“奉象Ⅲ-16”的黄海基面，黄海基面在当地理论
深度基准面以上 2.18 m，在“国家 85 高程”基准
面以下 0.028 6 m。
平均高潮位：
2.36 m；
平均低潮位：
-0.96 m；
大潮平均高潮位：
3.11 m；
大潮平均低潮位：
-1.40 m；
we put forward the constructive proposal which combines the measurement frame positioning with extension line positioning, and which is beneficial to the raise of blocks' placement and guarantee of erecting quality.
水上基准线法，其原理是在码头的两端部各 安装一物体，以此两点连线为前沿线基准点实行 方块安装水上定位。 3.1.4 测量架（杆）定位法
测量架 （杆）定位法，其原理就是通过在方块 顶部固定可移动式的测量定位架，陆上用多台仪 器同时观测和采集数据进行准确定位的方法。 3.1.5 延伸线定位法
延伸线定位法，其原理是在端部第一个方块完 成后，安装其它方块时，方块的前沿一个角点紧挨 着已安装好的方块，位置只需通过潜水员水下探摸 即可，另一角点是通过陆上 2 台全站仪观测伸出水 面导杆的上、下两个点的三维坐标，可以推知水下 角点的三维坐标，从而达到定位的效果。 3.1.6 几种定位方法的比较
5 延伸线定位法 5.1 延伸线定位法安装方块施工工艺
采用 准50 mm 无缝钢管，钢管刚度要求在钢
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丝绳收紧后中间变形≤l/200，钢管长度按实际需 要确定，在底部焊接专用卡件，两侧设 准1.5 mm 的钢丝绳，上口用紧张器接紧，在测量杆拉直的 细钢丝绳上间距 2 m 粘贴 2 片反射贴片，并用钢 尺量出导杆底盘到最上端反射贴片的钢丝绳长度， 测量时，由潜水员将导杆底盘卡件置于方块角点 上，使细钢丝绳底部与方块角点重合，在陆域施 工控制点上设立 2 台全站仪，在测杆插立时的随 机状态下，瞬间同步采集多组数据，再根据导杆 上细钢丝绳的直线性，采用投影线段的相似几何 求解水下点的角点坐标。
4.3 设备机具配置 500 t 起重船 1 艘，用于安装方块； 2 000 t 多功能方驳 1 艘，用于放置吊索和吊
具、在引桥头协助穿吊带、储存方块以及存放、 转运、安装测量架；
专用吊架 2 个 (2 m 宽，两侧留测量架安装位 置)，分别用于吊运宽 6 m 和 4.5 m 方块；
27 m 吊带 2 根，用于方块吊离引桥和第一、 二层方块的安装；
LIAN Xue-biao, MENG Xiang-guo
(Jiangsu Co., CCCC Third Harbor Engineering Co., Ltd., Liangyungang 222042, China)
Abstract: Based on the comparison of several positioning methods for blocks' placing for a gravity wharf,
可取的特性。 5.3 缺点
水深大时，延伸杆要有一定的刚度，用人工 持杆有一定的困难，延伸杆倾斜不能过大，宜控 制在 30°以内。 5.4 改进
取消钢管，用钢丝绳代替，上部用小三角架 固定两滑轮，三角架直接放置在吊架上，卡件用 绳索拴固。钢丝绳一端系在卡件上，另一端穿过 滑轮，用重锤拉紧。
图 3 延伸法测方块角点坐标示意图
测量数据直接输入笔记本电脑，经过事先编
选用 R01-200 圆型吊装带，采用高强度聚脂 工业长丝 (100%PES) 为原料，在吊装过程中有减 震、不腐蚀、不导电，且在易燃易爆环境下无火 星等特点。吊带长度为 27 m，单根吊装带工作荷 载为 2 000 kN，质量为 53.0 kg/m。
2 工程特点及施工要求 2.1 工程结构特殊
本工程为特殊功能码头，分内、外码头，内 码头用引桥与岸连接，内、外码头之间的底部有 电缆搁置梁，工程结构为实心方块结构。本工程 结构与普通的重力式方块码头又有区别，普通码 头的方块安装只需控制缝宽、轴线及方块相邻间 错牙即可，而本工程还需控制横、竖电缆槽的位 置，方块安装难度及验收检测难度很大。 2.2 对电缆槽错牙要求严格