小结隧道冲刷监测办法

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1监测的目的和意义

过江通道冲刷坑位处长江航道中心，来往船舶众多，水流速度较快，抢险施工安全环境严峻。施工过程中，需对航道中来往船舶进行分流，部分施工船舶需靠泊施工区域附近码头，加之S线过江通道工程处于半停工状态，其工期紧，时间拖得越久，所花费的成本代价越高，为此抢险工程施工效率显得格外重要。如何保障抢险工程施工高效率进行，控制砂袋抛填位置、时间和速率是其关键。为此在施工过程中，需要对冲刷坑及其附近河床进行全方位的水文地形跟踪监测，根据监测结果，及时调整和优化施工方案，确保抢险工程施工安全，从而保障隧道工程施工安全和进度。

2监测技术组合研究分析

监测技术的组合，实际上是利用多种监测手段对工程进行全方位的监测，实现技术互补，从而提供全面、准确的形变信息，为工程预警、工程施工提供指导。根据抢险施工方案，工程施工首先对冲刷深坑区域进行砂袋抛填，抛平后铺设软体排一层，最后进行3m砂袋抛填压载。其余范围，在现有滩面上铺设护底软体排1层，再抛填3m厚砂袋，以作预警防护。在整个冲刷坑抢险工程中，需对其施工前、施工中、施工后进行全方位监测。

3施工前监测组合分析

抢险施工前，需对冲刷坑区域进行水下地形测量和监测，以掌握其初始形态及其变化，为制定施工方案提供依据。监测技术组合采用多波束结合侧扫声呐。多波束全覆盖监测多波束全覆盖监测采用FANSWEEP20多波束扫测系统，配有运动补偿器、波浪补偿仪、声速仪及电罗经。测量前，精确校准各项参数，然后对其内、外符合精度进行检查校核，确认符合要求后方可实施。根据多波束全覆盖监测数据分析，S线盾构机刀盘停机位置已形成漏斗状深坑，呈近似圆形，最深处水深约为38m，冲刷深度约为8m，冲刷深度大于3m的范围约26m×30m，冲刷厚度超过1m的范围约为42m×40m。由于在测量过程中，冲刷坑区域仍有气泡溢出，应加强监测，以确定冲刷坑的动态，及时预警。侧扫声呐监测侧扫声呐测量采用Klein3000双频侧扫声纳系统，根据冲刷坑区域环境，测线平行/垂直于航道布设，各扫道间有不小于10％的重叠。根据水深条件和作业状况选择合理参数，以获取清晰的水底扫描图像和准确的对应图像位置。扫侧过程中严密监视拖鱼位置、水底面起伏情况，保证记录剖面图像清晰、连续。内业处理时，通过侧扫声纳专用软件SonarPro进行数据回放，发现扫侧目标时，对目标影像进行分析并截取。监测组合分析多波束可以高效率地对水下实施全覆盖的探测和监测，并获取高精度的水下地形数据，且可构建地形三维模型。侧扫声呐可以提供高分辨率的水下地形声学图像，并对物质的纹理特征进行定性的描述。将两者综合起来，可以有效增强不同观测数据的互补性，提高监测精度，从而提高工程质量。FANSWEEP20多波束系统和Klein3000双频侧扫声纳系统，可以接入同型号RTK-GPS定位信息，并利用HYPACK软件进行定位、导航及数据处理，提高了作业效率，节约了成本。

3.1施工中监测组合分析

抢险施工过程中，需对冲刷坑内的砂袋抛填、铺排、填平后的压载进行全方位的监测，及时为施工细节调整提供依据。监测采用多波束、侧扫声呐、潜摸监测和流速流向测量等。多波束和侧扫声呐监测抢险施工过程中，采用FANSWEEP20多波束系统对砂袋抛填压载进行监测，用于掌握砂袋抛填压载的厚度。采用Klein3000双频侧扫声纳系统对水下软体铺排和砂袋抛填压载进行监测，用于掌握软体排的搭接宽度，及砂袋抛填平整度。将两项监测数据进行组合分析，及时调整砂袋抛填的位置区域，在达到工程设计抛填厚度的同时，减少工程浪费。流速流向和潜摸监测抢险施工区域地处南京长江航道，存在潮流影响，施工时间接近长江汛期，水流流速较快，流向复杂。根据潮流预报，安排合理时间进行流速流向的监测。监测技术采用SCL9-2直读式海流计结合人工抛设浮漂。直读式海流计监测流速流向时，采用分层测取，往返观测，求取其均值作为最后的观测结果。人工抛设浮漂监测，即把浮漂系在砂袋上，测取砂袋入水的平面位置，待砂袋沉入江底，不再移动，将系浮漂的绳子拉直，测取砂袋在江中的平面位置，从而推算其实际漂浮的距离。对两项监测数据进行分析，从而为软体排、砂袋入水的位置、时间和抛填速率提供决策依据。潜摸监测，根据所观测的流速流向及潮流预报，选择恰当时间，人工入水对软体排、砂袋的抛填情况进行探摸监测。为多波束及侧扫声呐的监测结果提供参考，同时为施工细节的调整提供依据。监测组合分析抢险施工中，监测任务是繁重、关键的。在监测过程中，多波束获取砂袋的压载厚度；侧扫声呐获取砂袋、软体排的声学影像；流速流向获取水流情况，砂袋实际漂浮距离。各项监测，看似单项进行，实则组成系统，各项监测数据相互补充和校核，为抢险工程的施工提供了有力支撑。

3.2施工后监测组合分析

由于压载突起河床后会引起河床的一定冲刷，为确保压载在隧道施工期间的完好性和有效性，考虑在压载施工结束～隧道掘进施工期间，采用多波束结合侧扫声呐对隧道上方河床进行监测，以掌握滩面冲刷和压载完好情况。

作者：闫世虎袁士彬李家前单位：上海达华测绘有限公司