小結隧道沖刷監(jiān)測辦法

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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，搶險施工安全環(huán)境嚴峻。施工過程中，需對航道中來往船舶進行分流，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，時間拖得越久，所花費的成本代價越高，為此搶險工程施工效率顯得格外重要。如何保障搶險工程施工高效率進行，控制砂袋拋填位置、時間和速率是其關鍵。為此在施工過程中，需要對沖刷坑及其附近河床進行全方位的水文地形跟蹤監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結果，及時調整和優(yōu)化施工方案，確保搶險工程施工安全，從而保障隧道工程施工安全和進度。

2監(jiān)測技術組合研究分析

監(jiān)測技術的組合，實際上是利用多種監(jiān)測手段對工程進行全方位的監(jiān)測，實現(xiàn)技術互補，從而提供全面、準確的形變信息，為工程預警、工程施工提供指導。根據(jù)搶險施工方案，工程施工首先對沖刷深坑區(qū)域進行砂袋拋填，拋平后鋪設軟體排一層，最后進行3m砂袋拋填壓載。其余范圍，在現(xiàn)有灘面上鋪設護底軟體排1層，再拋填3m厚砂袋，以作預警防護。在整個沖刷坑搶險工程中，需對其施工前、施工中、施工后進行全方位監(jiān)測。

3施工前監(jiān)測組合分析

搶險施工前，需對沖刷坑區(qū)域進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)測技術組合采用多波束結合側掃聲吶。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)，配有運動補償器、波浪補償儀、聲速儀及電羅經(jīng)。測量前，精確校準各項參數(shù)，然后對其內、外符合精度進行檢查校核，確認符合要求后方可實施。根據(jù)多波束全覆蓋監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，S線盾構機刀盤停機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，應加強監(jiān)測，以確定沖刷坑的動態(tài)，及時預警。側掃聲吶監(jiān)測側掃聲吶測量采用Klein3000雙頻側掃聲納系統(tǒng)，根據(jù)沖刷坑區(qū)域環(huán)境，測線平行/垂直于航道布設，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確的對應圖像位置。掃側過程中嚴密監(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)。內業(yè)處理時，通過側掃聲納專用軟件SonarPro進行數(shù)據(jù)回放，發(fā)現(xiàn)掃側目標時，對目標影像進行分析并截取。監(jiān)測組合分析多波束可以高效率地對水下實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)，且可構建地形三維模型。側掃聲吶可以提供高分辨率的水下地形聲學圖像，并對物質的紋理特征進行定性的描述。將兩者綜合起來，可以有效增強不同觀測數(shù)據(jù)的互補性，提高監(jiān)測精度，從而提高工程質量。FANSWEEP20多波束系統(tǒng)和Klein3000雙頻側掃聲納系統(tǒng)，可以接入同型號RTK-GPS定位信息，并利用HYPACK軟件進行定位、導航及數(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

搶險施工過程中，需對沖刷坑內的砂袋拋填、鋪排、填平后的壓載進行全方位的監(jiān)測，及時為施工細節(jié)調整提供依據(jù)。監(jiān)測采用多波束、側掃聲吶、潛摸監(jiān)測和流速流向測量等。多波束和側掃聲吶監(jiān)測搶險施工過程中，采用FANSWEEP20多波束系統(tǒng)對砂袋拋填壓載進行監(jiān)測，用于掌握砂袋拋填壓載的厚度。采用Klein3000雙頻側掃聲納系統(tǒng)對水下軟體鋪排和砂袋拋填壓載進行監(jiān)測，用于掌握軟體排的搭接寬度，及砂袋拋填平整度。將兩項監(jiān)測數(shù)據(jù)進行組合分析，及時調整砂袋拋填的位置區(qū)域，在達到工程設計拋填厚度的同時，減少工程浪費。流速流向和潛摸監(jiān)測搶險施工區(qū)域地處南京長江航道，存在潮流影響，施工時間接近長江汛期，水流流速較快，流向復雜。根據(jù)潮流預報，安排合理時間進行流速流向的監(jiān)測。監(jiān)測技術采用SCL9-2直讀式海流計結合人工拋設浮漂。直讀式海流計監(jiān)測流速流向時，采用分層測取，往返觀測，求取其均值作為最后的觀測結果。人工拋設浮漂監(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，將系浮漂的繩子拉直，測取砂袋在江中的平面位置，從而推算其實際漂浮的距離。對兩項監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，從而為軟體排、砂袋入水的位置、時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報，選擇恰當時間，人工入水對軟體排、砂袋的拋填情況進行探摸監(jiān)測。為多波束及側掃聲吶的監(jiān)測結果提供參考，同時為施工細節(jié)的調整提供依據(jù)。監(jiān)測組合分析搶險施工中，監(jiān)測任務是繁重、關鍵的。在監(jiān)測過程中，多波束獲取砂袋的壓載厚度；側掃聲吶獲取砂袋、軟體排的聲學影像；流速流向獲取水流情況，砂袋實際漂浮距離。各項監(jiān)測，看似單項進行，實則組成系統(tǒng)，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)相互補充和校核，為搶險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，考慮在壓載施工結束～隧道掘進施工期間，采用多波束結合側掃聲吶對隧道上方河床進行監(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：上海達華測繪有限公司