南通洋口港人工岛工程地处无遮掩的外海,远离陆地达13公里,最大潮差达8米,现场风大浪高流急,施工的条件极为恶劣,为了保证施工的顺利进行,碰到的首要难题就是;在茫茫大海上,准确地给施工船舶进行快速定位,这是当前海上测量的一大难题。二航南通洋口港人工岛项目部与二航三公司测试中心一起,利用自身的专业技术积累,结合工程施工工艺的具体要求,从三个方面进行技术创新,圆满地解决了海上远距定位难题。
改造仪器硬件,提高仪器性能
由于工程远离陆地,无法使用常规的测量仪器进行定位,使用GPS进行定位测量,其有效的作用距离一般也只有5公里,随着作用距离的增长,GPS信号会逐步衰弱,测量成果的离散度会增大,测量中误差就会超限,这样GPS的初始化往往很难达到固定解,测量成果的精度与可靠性都满足不了施工要求。测量技术人员根据这种情况,通过对GPS测量定位原理的研究,从GPS差分信号着手,进行技术创新,通过对差分天线的改造及差分信号进行增益,增强了差分信号的发射功率,提高了信号的稳定性及信号的质量,有效解决了衰弱问题。为了论证方案的可行性,我们在现场进行了多次的模拟试验,试验结果证明,GPS差分信号稳定,质量可靠,可以用于海上定位测量,解决了远距定位的难题,为工程顺利施工奠定了坚实的基础。
外业测量工作可视化
南通洋口港人工岛工程施工工艺复杂,施工工序很多,扫海测量、水深测量、打钢板桩、铺设软体排、抛石、安装扭王(工)块,每项工序都需要进行快速精确定位,单点GPS测量定位需要一人指挥,多人配合操作,不但速度慢,而且容易出错,严重影响工程施工的进度与质量,针对海上作业的特点,测量人员与软件开发人员一道,进行技术创新,开发了一个综合软件定位系统,用于控制各工序的施工定位测量。其工作原理就是:定位系统与安装在船上的GPS相连,实时采集GPS数据,从而计算出船舶的实时位置,在施工前,测量人员预先将需要作业的目标理论位置输入定位系统,在作业时,软件自动计算出实时位置与理论位置的差值以及各项参数数据,并直观地在电脑界面上实时显示出来,测量人员可以坐在驾驶室,根据界面及参数指挥绞缆移船,实现了测量外业作业的可视化。这个难题的攻克,不但解决了在海上很难找到目标的难题,特别是晚上施工定位的难题,还大大提高了施工的进度、质量,从而节约了施工成本,提高了效益。
内业计算电子化
南通洋口港人工岛工程,时间紧,任务重,测量工作十分繁重,内业计算量很大,用手工计算很难完成任务,特别是在台风来临前后,为了向业主索赔及工程安全监测的需要,在短短的几天之内,需要对人工岛工程约1.4平方公里的面积,反复测量四次(包括监理二次),并需要及时画出工程的断面图、前后断面对比图,并计算出损失量。针对这种情况,测量技术人员进行技术攻关,对CAD进行二次开发,利用CAD强大的画图能力与计算能力,对测量内业数据进行批量处理,并根据处理后的数据自动成图,实现了数据处理的自动化、电子化。
这项难题的解决大大加快了内业数据的处理速度与计算的正确度,为工程施工及工程监测提供了原始资料,为工程索赔及时提供了完整的依据,使得整个工程在索赔方面取得了可观的经济效益。
目前,人工岛工程已经完工了三年多时间,据了解,当初为了解决海上远距定位难题而进行的三项技术创新的成果,经过不断的实践与完善,现在已经广泛用于外海远距定位测量。(李思秀)