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1監(jiān)測的目的和意義

過江通道沖刷坑位處長江航道中心，來往船舶眾多，水流速度較快，搶險(xiǎn)施工安全環(huán)境嚴(yán)峻。施工過程中，需對(duì)航道中來往船舶進(jìn)行分流，部分施工船舶需靠泊施工區(qū)域附近碼頭，加之S線過江通道工程處于半停工狀態(tài)，其工期緊，時(shí)間拖得越久，所花費(fèi)的成本代價(jià)越高，為此搶險(xiǎn)工程施工效率顯得格外重要。如何保障搶險(xiǎn)工程施工高效率進(jìn)行，控制砂袋拋填位置、時(shí)間和速率是其關(guān)鍵。為此在施工過程中，需要對(duì)沖刷坑及其附近河床進(jìn)行全方位的水文地形跟蹤監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化施工方案，確保搶險(xiǎn)工程施工安全，從而保障隧道工程施工安全和進(jìn)度。

2監(jiān)測技術(shù)組合研究分析

監(jiān)測技術(shù)的組合，實(shí)際上是利用多種監(jiān)測手段對(duì)工程進(jìn)行全方位的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)技術(shù)互補(bǔ)，從而提供全面、準(zhǔn)確的形變信息，為工程預(yù)警、工程施工提供指導(dǎo)。根據(jù)搶險(xiǎn)施工方案，工程施工首先對(duì)沖刷深坑區(qū)域進(jìn)行砂袋拋填，拋平后鋪設(shè)軟體排一層，最后進(jìn)行3m砂袋拋填壓載。其余范圍，在現(xiàn)有灘面上鋪設(shè)護(hù)底軟體排1層，再拋填3m厚砂袋，以作預(yù)警防護(hù)。在整個(gè)沖刷坑搶險(xiǎn)工程中，需對(duì)其施工前、施工中、施工后進(jìn)行全方位監(jiān)測。

3施工前監(jiān)測組合分析

搶險(xiǎn)施工前，需對(duì)沖刷坑區(qū)域進(jìn)行水下地形測量和監(jiān)測，以掌握其初始形態(tài)及其變化，為制定施工方案提供依據(jù)。監(jiān)測技術(shù)組合采用多波束結(jié)合側(cè)掃聲吶。多波束全覆蓋監(jiān)測多波束全覆蓋監(jiān)測采用FANSWEEP20多波束掃測系統(tǒng)，配有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器、波浪補(bǔ)償儀、聲速儀及電羅經(jīng)。測量前，精確校準(zhǔn)各項(xiàng)參數(shù)，然后對(duì)其內(nèi)、外符合精度進(jìn)行檢查校核，確認(rèn)符合要求后方可實(shí)施。根據(jù)多波束全覆蓋監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，S線盾構(gòu)機(jī)刀盤停機(jī)位置已形成漏斗狀深坑，呈近似圓形，最深處水深約為38m，沖刷深度約為8m，沖刷深度大于3m的范圍約26m×30m，沖刷厚度超過1m的范圍約為42m×40m。由于在測量過程中，沖刷坑區(qū)域仍有氣泡溢出，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，以確定沖刷坑的動(dòng)態(tài)，及時(shí)預(yù)警。側(cè)掃聲吶監(jiān)測側(cè)掃聲吶測量采用Klein3000雙頻側(cè)掃聲納系統(tǒng)，根據(jù)沖刷坑區(qū)域環(huán)境，測線平行/垂直于航道布設(shè)，各掃道間有不小于10％的重疊。根據(jù)水深條件和作業(yè)狀況選擇合理參數(shù)，以獲取清晰的水底掃描圖像和準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)圖像位置。掃側(cè)過程中嚴(yán)密監(jiān)視拖魚位置、水底面起伏情況，保證記錄剖面圖像清晰、連續(xù)。內(nèi)業(yè)處理時(shí)，通過側(cè)掃聲納專用軟件SonarPro進(jìn)行數(shù)據(jù)回放，發(fā)現(xiàn)掃側(cè)目標(biāo)時(shí)，對(duì)目標(biāo)影像進(jìn)行分析并截取。監(jiān)測組合分析多波束可以高效率地對(duì)水下實(shí)施全覆蓋的探測和監(jiān)測，并獲取高精度的水下地形數(shù)據(jù)，且可構(gòu)建地形三維模型。側(cè)掃聲吶可以提供高分辨率的水下地形聲學(xué)圖像，并對(duì)物質(zhì)的紋理特征進(jìn)行定性的描述。將兩者綜合起來，可以有效增強(qiáng)不同觀測數(shù)據(jù)的互補(bǔ)性，提高監(jiān)測精度，從而提高工程質(zhì)量。FANSWEEP20多波束系統(tǒng)和Klein3000雙頻側(cè)掃聲納系統(tǒng)，可以接入同型號(hào)RTK-GPS定位信息，并利用HYPACK軟件進(jìn)行定位、導(dǎo)航及數(shù)據(jù)處理，提高了作業(yè)效率，節(jié)約了成本。

3.1施工中監(jiān)測組合分析

搶險(xiǎn)施工過程中，需對(duì)沖刷坑內(nèi)的砂袋拋填、鋪排、填平后的壓載進(jìn)行全方位的監(jiān)測，及時(shí)為施工細(xì)節(jié)調(diào)整提供依據(jù)。監(jiān)測采用多波束、側(cè)掃聲吶、潛摸監(jiān)測和流速流向測量等。多波束和側(cè)掃聲吶監(jiān)測搶險(xiǎn)施工過程中，采用FANSWEEP20多波束系統(tǒng)對(duì)砂袋拋填壓載進(jìn)行監(jiān)測，用于掌握砂袋拋填壓載的厚度。采用Klein3000雙頻側(cè)掃聲納系統(tǒng)對(duì)水下軟體鋪排和砂袋拋填壓載進(jìn)行監(jiān)測，用于掌握軟體排的搭接寬度，及砂袋拋填平整度。將兩項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行組合分析，及時(shí)調(diào)整砂袋拋填的位置區(qū)域，在達(dá)到工程設(shè)計(jì)拋填厚度的同時(shí)，減少工程浪費(fèi)。流速流向和潛摸監(jiān)測搶險(xiǎn)施工區(qū)域地處南京長江航道，存在潮流影響，施工時(shí)間接近長江汛期，水流流速較快，流向復(fù)雜。根據(jù)潮流預(yù)報(bào)，安排合理時(shí)間進(jìn)行流速流向的監(jiān)測。監(jiān)測技術(shù)采用SCL9-2直讀式海流計(jì)結(jié)合人工拋設(shè)浮漂。直讀式海流計(jì)監(jiān)測流速流向時(shí)，采用分層測取，往返觀測，求取其均值作為最后的觀測結(jié)果。人工拋設(shè)浮漂監(jiān)測，即把浮漂系在砂袋上，測取砂袋入水的平面位置，待砂袋沉入江底，不再移動(dòng)，將系浮漂的繩子拉直，測取砂袋在江中的平面位置，從而推算其實(shí)際漂浮的距離。對(duì)兩項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而為軟體排、砂袋入水的位置、時(shí)間和拋填速率提供決策依據(jù)。潛摸監(jiān)測，根據(jù)所觀測的流速流向及潮流預(yù)報(bào)，選擇恰當(dāng)時(shí)間，人工入水對(duì)軟體排、砂袋的拋填情況進(jìn)行探摸監(jiān)測。為多波束及側(cè)掃聲吶的監(jiān)測結(jié)果提供參考，同時(shí)為施工細(xì)節(jié)的調(diào)整提供依據(jù)。監(jiān)測組合分析搶險(xiǎn)施工中，監(jiān)測任務(wù)是繁重、關(guān)鍵的。在監(jiān)測過程中，多波束獲取砂袋的壓載厚度；側(cè)掃聲吶獲取砂袋、軟體排的聲學(xué)影像；流速流向獲取水流情況，砂袋實(shí)際漂浮距離。各項(xiàng)監(jiān)測，看似單項(xiàng)進(jìn)行，實(shí)則組成系統(tǒng)，各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)相互補(bǔ)充和校核，為搶險(xiǎn)工程的施工提供了有力支撐。

3.2施工后監(jiān)測組合分析

由于壓載突起河床后會(huì)引起河床的一定沖刷，為確保壓載在隧道施工期間的完好性和有效性，考慮在壓載施工結(jié)束～隧道掘進(jìn)施工期間，采用多波束結(jié)合側(cè)掃聲吶對(duì)隧道上方河床進(jìn)行監(jiān)測，以掌握灘面沖刷和壓載完好情況。

作者：閆世虎袁士彬李家前單位：上海達(dá)華測繪有限公司