◎周蓋 中交四航局第三工程有限公司

質(zhì)量是企業(yè)的生命，也是企業(yè)發(fā)展的根本保證，推動(dòng)中國(guó)制造向中國(guó)創(chuàng)造轉(zhuǎn)變、中國(guó)速度向中國(guó)質(zhì)量轉(zhuǎn)變、中國(guó)產(chǎn)品向中國(guó)品牌轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為近年來(lái)的主流走向，諸多企業(yè)也逐漸把“建設(shè)質(zhì)量型世界一流企業(yè)”作為戰(zhàn)略目標(biāo)。作為工程施工行業(yè)，施工質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系著項(xiàng)目是否能順利通過(guò)驗(yàn)收、成本是否可控、企業(yè)是否能做到履約等多方面。因此，不管是公路、鐵路還是港口項(xiàng)目，質(zhì)量管理已成為項(xiàng)目管理中非常重要的一環(huán)。其中，由于港口項(xiàng)目有相當(dāng)一部分為水下工程，受環(huán)境等因素限制，水下工程是視覺(jué)的盲區(qū)，故而港口項(xiàng)目在質(zhì)量管控中困難尤為凸顯，責(zé)任也尤為重大。

近年來(lái)，可視化技術(shù)、BIM 技術(shù)、智慧工地等先進(jìn)的管理手段逐漸被引入工程項(xiàng)目，大大提高了工程管理的效率和水平，也使得項(xiàng)目的質(zhì)量管控獲得了更多的手段和有力的依據(jù)。本文基于西部非洲加納特碼新集裝箱碼頭工程項(xiàng)目，結(jié)合運(yùn)用可視化理坡、可視化安裝和多波束測(cè)深系統(tǒng)立體測(cè)深及成圖等方面，闡述可視化在港口項(xiàng)目質(zhì)量管控中的運(yùn)用，為港口項(xiàng)目的質(zhì)量管控總結(jié)出一些新的思路，也為其他類似項(xiàng)目乃至所有工程建設(shè)行業(yè)提供重要的參考依據(jù)。

1.項(xiàng)目概況

加納特碼新集裝箱碼頭工程項(xiàng)目位于非洲西部，加納南部沿海，瀕臨幾內(nèi)亞（GUINEA）灣的北側(cè)。本項(xiàng)目施工包含防波堤、沉箱重力式碼頭、陸域形成及地基處理、疏浚、護(hù)岸以及附屬設(shè)施等六大塊的內(nèi)容。

2.可視化應(yīng)用

2.1 可視化理坡

2.1.1 可視化理坡應(yīng)用

本項(xiàng)目可視化理坡主要用于防波堤施工。該防波堤全長(zhǎng)3558m，拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，分為堤心石、墊層石、護(hù)面塊體（或護(hù)面塊石）等層，其典型斷面如圖1所示。

圖1 加納特碼新集裝箱碼頭工程項(xiàng)目防波堤典型斷面圖（單位：mm）

技術(shù)要求上，要求墊層石理坡整體誤差＜18cm，局部誤差＜31cm，坡角線偏差＜31cm。由于防波堤理坡坡面長(zhǎng)度水下部分約為20～32m（根據(jù)不同位置的原泥面標(biāo)高而定），給該部分施工的質(zhì)量管控帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。為更好地把控施工質(zhì)量，項(xiàng)目應(yīng)用了Trimble GCS900理坡控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種物理模擬成像的可視化坡面控制系統(tǒng)，控制盒將來(lái)自傳感器和GPS的數(shù)據(jù)處理后生成模擬圖像顯示在屏幕上并附帶參數(shù)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)水下理坡的可視化。通過(guò)挖機(jī)斗接觸坡面時(shí)的顯示，可以了解實(shí)際坡面與設(shè)計(jì)的偏差情況。使用情況如圖2所示。

圖2 Trimble GCS900理坡控制系統(tǒng)應(yīng)用示意圖

2.1.2 可視化理坡應(yīng)用成效及成果

通過(guò)可視化理坡系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)際坡度與設(shè)計(jì)坡度的偏差，機(jī)手操作時(shí)可根據(jù)畫面顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，操作簡(jiǎn)單、方便，效率較高，自檢返工率幾乎為0，一次驗(yàn)收通過(guò)率100%，同時(shí)驗(yàn)收效率比常規(guī)驗(yàn)收方式高很多，理坡施工的過(guò)程質(zhì)量管控效果顯著。驗(yàn)收數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 使用Trimble施工的防波堤880-900里程1-2t墊層石驗(yàn)收數(shù)據(jù)

2.2 可視化安裝

2.2.1 可視化安裝應(yīng)用從圖1 可知，本項(xiàng)目防波堤外側(cè)采用的是護(hù)面塊體進(jìn)行防護(hù)，其安裝的坡面長(zhǎng)度約22 m，其中有12 m 的坡面位于水下。應(yīng)業(yè)主要求，該護(hù)面塊體采用法國(guó)專利公司C L I的產(chǎn)品，其對(duì)安裝的要求有5點(diǎn)：①安裝密度必須達(dá)到95～105%；②需單層安裝，塊體安裝后，超出設(shè)計(jì)輪廓線部分不得超過(guò)塊體厚度的1/3，且每塊塊體需與墊層接觸；③塊體與塊體之間需連鎖且不能自由活動(dòng)；④任何塊體周圍的四塊需形成“鉆石形狀”，且相鄰位置的塊體安裝需采用不同的姿態(tài)；⑤塊體之間的空隙以墊層塊石不能在外力作用下逃離為控制標(biāo)準(zhǔn)。

高標(biāo)準(zhǔn)的要求帶來(lái)了比理坡更困難的質(zhì)量管控，為達(dá)成質(zhì)量要求，Echoscope實(shí)時(shí)聲吶成像系統(tǒng)與天寶GPS實(shí)時(shí)定位相結(jié)合的技術(shù)被應(yīng)用于本項(xiàng)目。Echoscope系統(tǒng)是目前世界上精度最高的實(shí)時(shí)三維成像系統(tǒng)，其以挖機(jī)或者吊機(jī)為載體，可以探測(cè)位于其正前方50°×50°范圍內(nèi)的區(qū)域，通過(guò)超密的波束以及超高的頻率實(shí)現(xiàn)三維可視化安裝。

2.2.2 可視化安裝成效及成果

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和操作機(jī)手在每一塊護(hù)面塊安裝時(shí)，都能從2D視覺(jué)、3D三維模擬圖和坐標(biāo)偏差值3個(gè)方面綜合判斷塊體的安裝狀態(tài)，確保了每個(gè)塊體安裝的精準(zhǔn)性。塊體位置及需要安放的點(diǎn)位通過(guò)叉和圈清晰地顯示在畫面左下角中，根據(jù)偏差的不同，用從綠（偏差滿足要求）到紅（偏差過(guò)大）的顏色指示。機(jī)手根據(jù)指示將塊體移動(dòng)到安裝點(diǎn)位，通過(guò)觀察聲吶圖像和三維模型，達(dá)到要求位置時(shí)緩慢下放塊體即可，再通過(guò)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)頭等調(diào)節(jié)塊體的朝向及姿態(tài)，使其在下方中逐漸與周圍塊體勾連。確認(rèn)到達(dá)指定位置后記錄每一個(gè)塊體的安裝坐標(biāo)，以便于安裝完成后進(jìn)行密度計(jì)算。

當(dāng)一個(gè)區(qū)域完成安裝，則采用Echoscope作為校核量測(cè)設(shè)備進(jìn)行掃描驗(yàn)收。Echoscope也是護(hù)面塊體安裝的實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備，故而實(shí)現(xiàn)了安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量和裝后復(fù)核測(cè)量設(shè)備的統(tǒng)一。護(hù)面塊體水上部分則采用了無(wú)人機(jī)拍攝進(jìn)行監(jiān)測(cè)和驗(yàn)收，同樣實(shí)現(xiàn)了可視化管控。

本工程該分項(xiàng)施工完成，經(jīng)過(guò)與第三方檢測(cè)公司共同驗(yàn)收，塊體的點(diǎn)位、姿態(tài)、連鎖、密度等均能滿足專利公司標(biāo)準(zhǔn)的安裝要求，平均安裝密度達(dá)到了98.5%，安裝質(zhì)量控制良好，得到了專利公司、咨工和業(yè)主的認(rèn)可和高度評(píng)價(jià)。水下護(hù)面塊安裝質(zhì)量及驗(yàn)收數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 水下護(hù)面塊安裝質(zhì)量及驗(yàn)收數(shù)據(jù)

2.3 多波束測(cè)深系統(tǒng)應(yīng)用

在港口項(xiàng)目中，水下作業(yè)占比往往比較大，測(cè)深系統(tǒng)必不可少。測(cè)深系統(tǒng)有單波束、多波束等一些水下測(cè)繪工具，本項(xiàng)目選用的是多波束測(cè)深系統(tǒng)。其在本項(xiàng)目中主要運(yùn)用于航道疏浚的監(jiān)測(cè)與驗(yàn)收、基槽開(kāi)挖的監(jiān)測(cè)與驗(yàn)收、碼頭基床拋石及整平的監(jiān)測(cè)與驗(yàn)收和防波堤內(nèi)外側(cè)堤心石拋填的監(jiān)測(cè)與驗(yàn)收。

多波束測(cè)深系統(tǒng)除了常規(guī)的水深測(cè)量功能外，還具有測(cè)量范圍大、測(cè)量速度快、精度和效率高的優(yōu)點(diǎn)，它把測(cè)深技術(shù)從點(diǎn)、線擴(kuò)展到面，并進(jìn)一步發(fā)展到立體測(cè)深和自動(dòng)成圖。在港口項(xiàng)目的質(zhì)量管控中，立體測(cè)深及成圖可使水下施工達(dá)到一定程度的可視化，從而達(dá)到施工過(guò)程有效管控的目的。在本項(xiàng)目中有如下運(yùn)用：

1）直觀顯示航道疏浚完成后淺點(diǎn)的分布及大小，掃淺后通過(guò)對(duì)比前后三維圖，復(fù)核同區(qū)域是否已完成施工。

2）直觀顯示防波堤內(nèi)外側(cè)水下堤心石拋填、肩臺(tái)塊石拋填效果，一定程度上給后續(xù)補(bǔ)拋等措施的選擇提供參考依據(jù)。

3）直觀顯示基床拋石及整平、碼頭前沿護(hù)底塊石拋填效果，提高工序驗(yàn)收效率，為后續(xù)施工或者選擇整改措施提供參考依據(jù)。

多波束立體測(cè)深及成圖功能運(yùn)用如圖4所示。

圖4 防波堤水下堤心石拋填效果顯示

3.結(jié)論

“人、機(jī)、料、法、環(huán)”是全面質(zhì)量管理理論中五個(gè)影響質(zhì)量的主要因素，也是質(zhì)量管控的主要控制點(diǎn)。

（1）“人”，可視化消除了施工中因個(gè)人差異、個(gè)人想法產(chǎn)生的弊端，用直觀化、數(shù)據(jù)化的形式規(guī)范操作模式，讓施工過(guò)程可控，施工質(zhì)量可控。

（2）“機(jī)”，因可視化帶來(lái)的過(guò)程可控性，用于施工生產(chǎn)的設(shè)備無(wú)形中減少了返工所造成的超預(yù)期使用及損耗，保障了施工的連續(xù)性，消除了因停工而可能產(chǎn)生的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

（3）“料”，可視化能看到施工中所使用材料的規(guī)格及擺放位置和姿態(tài)等，保證施工用料符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

（4）“法”，施工方法上，可視化本身是一種新的、對(duì)施工質(zhì)量有益的施工技術(shù)。

（5）“環(huán)”，可視化解決了港口施工項(xiàng)目水下施工最大的難題：水下作業(yè)，讓水下施工變得更簡(jiǎn)單、高效、可控。

4.結(jié)束語(yǔ)

質(zhì)量管控是為達(dá)到質(zhì)量要求而通過(guò)一定的作業(yè)技術(shù)和活動(dòng)，監(jiān)視質(zhì)量形成過(guò)程、消除質(zhì)量環(huán)上所有階段引起不合格或不滿意效果的因素的過(guò)程?！翱梢暬毙迯?fù)了港口工程施工過(guò)程中水下作業(yè)施工管控的盲區(qū)，有效解決了水下部分施工困難的問(wèn)題，提高了施工效率，保證了施工進(jìn)度，也使得港口工程項(xiàng)目水下施工質(zhì)量管控有了質(zhì)的飛躍。