徠卡測量系統3D挖掘引導系統應用實例

隗彥宏，劉 鵬

(1.徠卡測量系統貿易(北京)有限公司，北京 100020；2.海克斯康測量系統(上海)技術中心，上海 201203)

徠卡測量系統3D挖掘引導系統應用實例

隗彥宏1，劉 鵬2

(1.徠卡測量系統貿易(北京)有限公司，北京 100020；2.海克斯康測量系統(上海)技術中心，上海 201203)

南京水建在泰州引江河二期工程的施工過程中采用傳統施工方式，通過釋放浮標、插竹竿及水尺等方式進行施工引導，這種傳統方式無法保證施工精度及施工工期。而徠卡測量系統挖掘引導系統3D版很好地解決了這個問題。施工數據的導入實現了施工位置的精確引導，在施工過程中還可以記錄施工位置、挖掘深度、坡度等信息，提前了施工進度，減少了重復作業，避免了漏挖現象，提高了施工精度及效率。

徠卡；挖掘機；疏浚；精準作業；引導

一、引 言

中央2011年一號文件指出在未來10年要“大力發展水利建設”，同時在“十二五”規劃中提出“水利將是國家投資的主要方向”。不論是江河治理還是水利工程建設都要以先進的技術和裝備作為后盾。而徠卡測量系統推出的挖掘引導系統3D版能夠很好地適應航道、河道的施工，為施工提供可靠的引導。本文通過實例詳細說明挖掘引導系統在實際作業中的應用，如圖1所示。

圖1 安裝徠卡測量系統3D挖掘引導系統的車輛正在作業中

二、案例分析

泰州引江河是江蘇省沿海地區抽引江水的重要口門、里下河地區澇水外排長江的重要通道，也是沿海、里下河和通南地區通江達海的重要航道。隨著經濟社會的快速發展，現在的泰州引江河已不能完全滿足發展需要。因此，實施泰州引江河二期工程將會進一步完善和發揮泰州引江河水利、水運、供水等綜合功能，工程效益十分顯著。

泰州引江河二期工程建設內容包括擴浚23 km的全線河道，新建高港樞紐二線船閘，以及相應的移民、環保、水保和水文基礎設施等。河道浚深后，河底高程將由原來的－3.0～－3.5 m加深到－6.0～－6.5 m，通水能力將從原先的300 m3/s提升至600 m3/s。

三、客戶遇到的挑戰

南京水建公司承建了泰州引江河二期工程建設二標段的施工工程。這是一家具有豐富水利工程建設經驗的多專業公司，但在該項目中，項目部遭遇到了前所未有的挑戰：水下作業無法通視，要在指定的工期內按照設定的邊線坐標、深度和坡度實現擴浚和浚深，幾乎是不可能完成的任務。

作業中，南京水建公司首先使用絞吸船對河底進行深挖疏浚，使用反鏟式挖泥船對坡面及坡腳進行處理。在反鏟式挖泥船施工過程中，由于挖泥船不能直接提供挖掘深度及位置參數，因此需要項目部測量人員先期通過測深儀測量深度，對需要挖掘的位置使用浮標和竹竿進行標示；且由于水位的浮動還需要在相應位置安放水尺來標示水位。這樣操作手在作業之前就需要先觀察水尺水位，根據水尺水位計算出需要開挖的深度；然后根據竹竿的標示位置和測深數據進行相應位置的開挖；開挖以后再通過鉛垂進行初步的測量，檢查挖掘是否到位(如圖2所示)。

圖2 傳統作業方法中，施工人員使用竹竿測量挖掘深度

為了保證精度，現場的測量人員每天都要確定浮標、竹竿的位置，還要在每天施工結束時使用測深儀檢測挖掘的效果，以確定是否達到了施工的要求。沒有達到要求的位置需要標注出來，通知挖泥船返工。因此，每天的工作量很大。而且項目施工的難點就是水下作業的精度問題，采用傳統方式雖然也可以施工，但效率很低，精度很難保證。如果要進行返工，工期和成本壓力就非常大。

四、徠卡提供的解決方案

智能3D挖掘引導系統將徠卡測量系統的GNSS技術與機械控制系統有機地整合為一體，將機械引導、控制系統得到的機械工作數據與GNSS系統的設備空間位置進行了統一，從而實現了設計數據與施工設備的無縫對接，使數字化貫穿于施工全過程。

該系統成功地解決了南京水建在施工中遇到的問題。系統可以在屏幕上顯示挖掘的深度、坡度等參數；同時由于有了GNSS系統的接入，還可以記錄挖掘位置的相關信息，通過系統的記錄，在屏幕上以不同顏色來標示不同區域，如紅色為待挖掘區域，綠色為已挖掘合格區域，藍色為已挖掘超深區域，這樣就可以有效地避免漏挖現象的出現(如圖3所示)。

圖3 挖掘引導系統高配版系統施工狀態下的屏幕

挖掘引導系統可以將施工數據直接導入，形成三維模型來引導施工，避免了釋放浮標、插竹竿、水尺等前期作業，減少了施工中的測量檢核，同時也避免了前期作業帶來的施工誤差(如圖4所示)。

圖4 操作手正在參照系統屏幕引導進行作業

1)從施工效果來看，通過一段時間的施工，項目部測量了施工后的多點斷面圖，并與傳統作業方式的數據進行了對比。

圖5是使用傳統作業方法施工后測量的施工斷面圖。從斷面圖上可以看出，一次挖掘后的作業面距離標準作業面有很大的誤差，需要多次重復挖掘才能達到標準位置。

圖6是使用挖掘引導系統后一次施工后測量得到的斷面圖。可以看出，一次施工就已經到了施工標準位置，而且精度也可以得到保障。

圖5 傳統方式一次施工后的施工斷面圖

圖6 使用引導系統后一次施工后的施工斷面圖

2)從施工的效益來看，有了這套系統，可以了解已經挖掘了哪些位置，是否漏挖，是否挖掘不到位，非常輕松地掌握作業的情況。而采用傳統作業方式，作業時間長，投入成本大，項目收益大幅縮水。

五、結束語

隨著人工等各項成本的不斷上漲，以及工程質量和工期要求的不斷提高，可以預見，挖掘引導系統的應用必將成為一種趨勢。通過本文實例可以看出，挖掘引導系統的應用能夠隱蔽工程透明施工，提高工程質量，減少返工，避免重復施工；能夠全天候作業，無間斷施工，提高可作業時間，縮短工期；能夠減少輔助人員的進場配合作業，降低配合的時間，提高人員的安全性，從而降低施工成本和人員開支，為施工帶來極大的便利和經濟效益。

(本專欄由徠卡測量系統和本刊編輯部共同主辦)