[建筑]绞吸式挖泥船边坡施工质量影响因素分析

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1、绞吸式挖泥船边坡施工质量影响因素分析中交天津港航勘察设计研究院有限公司 张毅 【摘要】本文从绞吸船边坡施工存在的质量问题出发，从DGPS导航系统误差、施工工艺、驾驶员操作、测量系统误差等四个方面分析了其对边坡施工质量所产生的影响，阐述了相应的解决措施，并以实例数据证明实施后所取得施工效果。 【关键词】边坡施工质量、影响因素、DGPS导航施工工艺、测量 概述边坡施工质量作为疏浚工程验收，质量等级评定标准的一项重要内容，一直是疏浚工程质量控制的重中之重。边坡施工质量问题主要体现在两个方面，超挖和欠挖。超挖，一方面会造成不必要的废方，影响施工船的生产效率；另一方面，在特殊地段，如护岸、码头、

2、防波堤等建筑物附近的边坡进行施工，超挖过多，易危及建筑物的安全，形成安全事故。欠挖过多，则需移船或调船进行二次开挖，不但降低了施工船的生产效率，同时还增加了施工成本，进行二次开挖后，还易形成超挖。尤其是绞吸船施工作业，挖槽内的深度和平整度质量一般较易控制，出现的施工质量问题大部分集中在边坡开挖区域。因此，有必要对造成绞吸船边坡施工质量的各种因素进行详细论证，探寻解决措施。 1.DGPS导航系统误差对边坡施工质量影响绞吸式挖泥船平面导航系统主要由DGPS接收机、罗经及罗经数字化仪、钢桩台车位置测量仪、绞刀下放深度指示仪、导航电脑、导航软件等组成。随着GPS罗经平面定位精度和方位计算精度、

3、稳定性的日益提高，部分绞吸式挖泥船已采用该设备代替单天线DGPS接收机和罗经及数字化仪设备。施工过程中，DGPS接收机实时采集的天线位置坐标，罗经实时采集的施工船瞬时方位角，绞刀下放深度指示仪实时采集的绞刀下放深度信息；钢桩台车位置测量仪实时采集的主钢桩台车伸缩量信息，同步传输到施工导航软件中，通过预设在导航软件中的各设备的几何关系，换算出绞刀头和钢桩的位置坐标，并显示在导航屏幕中，驾驶员根据显示信息和施工背景文件的关系，操控挖泥船进行施工作业。 假设DGPS天线安装在绞刀桥梁耳轴中心的正上方（实际并非如此，但可以通过偏移参数修正到此位置），根据几何换算关系可以推导出绞刀头和钢桩位置坐

4、标换算公式，各设备的几何关系如图1所示：                      （图1）绞刀头位置坐标：XC=X0+(L-dL)*COSαYC=Y0+(L-dL)*SINα主钢桩位置坐标：XS=X0+(L1+dL1)*COS(180+α+arctg(L2/(L1+dL1)))YS=Y0+(L1+dL1)*SIN(180+α+arctg(L2/(L1+dL1)))式中：X0，Y0为DGPS天线位置坐标   XS，YS为主钢桩位置坐标   XC，YC为绞刀位置坐标   L为绞刀桥梁耳轴到绞刀头中心位置距离   dL为因绞刀桥梁下放引起的耳轴到绞刀头中心位置距离在水平面上投影的收缩长度 

5、  L1桥梁耳轴和主钢桩伸缩基点连线在施工船中轴线上的投影长度dL1为主钢桩伸缩距离L2为主钢桩伸缩基点到施工船中轴线的垂足距离α为施工船在施工坐标系中的坐标方位角 由上式我们可以看出，DGPS导航系统的误差源为L、L1、L2、dL、dL1、X0、Y0、α。其中参数L、L1、L2可以由钢尺直接测量所得，误差可忽略不计。参数dL可以由绞刀下放深度指示仪测定的深度计算，dL1、X0、Y0、α分别由钢桩台车测量仪、DGPS接收机、罗经直接测定。 假设某一绞吸式疏浚船耳轴到绞刀头中心位置距离为45米，桥梁耳轴和主钢桩伸缩基点连线在施工船中轴线上的投影长度为55米，挖深-20米时。根据公式计算，

6、若罗经所确定的坐标方位角存在1度的误差，其它导航设备测定的结果不存在误差，绞刀头会产生0.8米的位移误差，主钢桩会产生0.95米的位移误差；若DGPS存在±1米的定位误差，其它导航设备测定的结果不存在误差，绞刀头和主钢桩也将会产生±1米的位移误差；若绞刀下放深度指示仪误差为±1米时，其它导航设备测定的结果不存在误差，将会引起绞刀头的点位误差为±0.5米；若主钢桩台车测量仪误差为±1米时，其它导航设备测定的结果不存在误差，将会引起主钢桩的点位误差为±1米。 在工程开工前和施工期间必须对导航系统各设备的几何关系、偏移参数、测量精度等进行校核，并最终通过检查绞刀头和钢桩位置的精度来衡量整个导

7、航系统的精度，误差一般控制在±1米范围之内。 2.施工工艺对边坡施工质量的影响 2.1正刀和反刀施工的影响如图2所示，绞吸船正刀施工，摆动到右侧边坡区域施工导航边线时，开始变为反刀施工，受绞刀叶片、绞刀齿的强力“由上向下切割”以及绞刀头高速顺时针转动的连带作用，在右侧边坡区域形成的残留区范围相对较小，如果再加上横移停止改向的影响，则容易形成超挖。绞吸船反刀施工，摆动到左侧边坡区域施工导航边线时，绞刀叶片、绞刀齿“由下向上切割”，受左侧原状土的挤