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试论软式扫浅在港池疏浚工程的应用

来源:用户上传      作者:陶德惠

  摘要:疏浚工程是港池建设的一种方法,是一种水下挖掘的土石方工程。其中,扫浅是疏浚工程中的收尾工作。扫浅包括多种方法,软式扫浅是一种简单、易用的扫浅方法,这种方法需要用到软式扫床来测量水下浅点的情况。本文结合实际的工程案例,通过对软式扫浅的扫浅方法和施工情况的分析,对软式扫浅的应用进行研究,从而讨论其在港池疏浚工程中的应用情况。
  关键词:软式扫浅;疏浚工程;浅点
  中图分类号:U655 文献标识码:A 文章编号:1006―7973(2022)03-0084-03
  在港池的建设过程中,为保证港池疏浚工程的工程质量和港口使用的安全情况,必须在工程竣工之后对工程质量进行检验。扫浅也即探测水下的浅摊等,水下的浅滩对航行和停泊的船只会产生威胁,尤其在人工建设的港池中,更需要对水下浅点进行扫测,清理水下工程残留的浅点和其他障碍物,保障工程投入使用后的安全情况。
  1软式扫浅
  扫浅工程是指通过扫海测量(以下简称扫测)发现浅点的工程,浅点的处理和解决对港池和航道的使用安全都有着重要的意义,其在很大程度上能减少因浅点带来的安全隐患,提高港池、航道等工程的安全性。2012年我局在江苏南通12.5米深水航道一期整治工程中,按业主与设计对质量控制的要求,首次采用了软扫测量作业,并采集到了令人信服的测量数据。软扫浅测量作业是一种最原始简易方式,但是对河床地形复杂,测区信号受干扰时,软扫测量作业所采集的测量数据是最可靠可信的。扫浅的方法有很多种,比如“S”型曲线扫浅法、进倒车扫浅法和海床整平器扫浅法等。软式扫浅是一种使用软式扫床进行扫浅的方法,其优点主要有两方面,一是扫浅范围大,甚至可以覆盖没有进行扫测的区域,二是在定位模糊的情况下也能确定浅点的位置,并且相对更容易发现位置更不明显的浅点和障碍物。软式扫浅所使用的设备是软式扫床,软式扫床的构架图如图1所示。
  从图中可以看出,软式扫床的使用方式是将扫具(一条锁链)固定在两只船上,并使两船始终保持相同的距离,在船行的过程中一旦固定在船上的扫具触到水下的障碍物,两只船就会被扫具牵拉自动靠近,依次可以确定水下障碍物的位置,如图2所示。
  2工程案例
  2.1工程概况
  以某工程为例,该工程施工区中共有5块区域需要进行扫浅,整体浅点分布较为分散,且浅点的类型不尽相同,主要出现的浅点类型有成片连续浅点、孤立浅点以及所处水下位置较深的浅点。在此次扫浅工作中,需要导航船(A导)一艘,测量船(A测)一艘,同时设船宽测绳为 C绳,深度为 D,扫海宽度为 S,同时设两个重锤T1、T2,锤的重量为100kg。扫浅架构图如图3所示。
  2.2施工方法
  扫浅中所使用到的设备还包括双频测深仪器、信标接收机等。根据有关测量规范,首先结合工程具w情况拟定测量工作计划,包括所使用的测量方法、工作时间、注意事项、工作流程等。由于目前工程施工区中有5块需要扫浅的区域,在扫浅工作中,将五块区域依次进行扫浅。测量首日组织相关测量技术人员进入施工地进行水深测量,此时初步确定部分较为分散的浅点,在确定这部分浅点的大致位置之后,组织调入抓斗船开挖浅点。但在此部分浅点开挖之后,通过再次水下测量发现,当前水下浅点仍然较多,并且在原有浅点的基础上,又新增了部分浅点。结合于此,技术人员开会研究确定,这种情况产生的主要原因是、船舶定位设备等之间的误差问题,为了保证水下浅点问题的完全解决,最终决定使用软式扫床进行大面积的扫床,软式扫床的工作原理和结果可以托平水下的软质低质,从而有效的解决水下的浅点和障碍物等问题。同时,这种方法还可以很好的解决因定位问题出现的“旧浅点没有减少,但新浅点仍在增加”的问题。
  根据工程扫浅的架构图,可以安设本次扫浅所有的设备和人员,首先将船只、设备等安置妥善,在扫浅工作施工过程中结合天气状况等开始施工。由于天气和季节等影响,在扫浅过程中必须结合涨潮落潮的情况,落潮时水位较低,如果某些浅点本身深度不高,会对港池停泊的船只产生影响;并且,为了保证施工安全和施工的合格率,当风浪过大时,也需要暂停扫浅工作。由于不同区域的水下地形等不同,在扫浅工作中,需要根据5块分布有浅点的区域的具体情况,结合实际对扫海深度进行调整,计算公式为:
  (1)
  (2)
  在扫浅工作中,除了水下地形的影响,铁链下放的长度还与水流情况与船的实际航行速度有关,为了保证下放的铁链长度足够使用,在实际的扫浅工作在,在原有计算结果的基础上,两侧铁链各多下放2m。结合港池的实际情况,扫海宽度设定为70m,导航船和测量船间距设为90m,并且使用长度为150m 的铁链。根据对港池天气状况和海况的调查和分析,本次扫浅工程的施工地整体情况较好,风力一般小于3级,因此,测量船的船速可以确定为4节至5节左右,在此船速范围能够更好的完成扫浅测量工作。
  通过软式扫床进行扫测的扫浅方法如下,在扫具连接装配完毕后,进行拖底扫测,工作人员需随时观察扫床底架的情况,一旦碰到水下的障碍物或者浅点,必须马上停止绞锚,并且需要随时检查拖底锁链的提高量,同时注意船行的速度,在进行扫浅工作时船速不宜过高,一般不大于3Kn。在水流相对平缓时,可以顺水流扫测,同时注意扫测过程中的重叠带宽度,保证扫测范围的覆盖情况。
  在对浅点的扫测工作中,需要对浅点位置进行定位,在定位时采用卡尔曼滤波实现,卡尔曼滤波可以精准的对数据进行滤波内插和外推,并以此保证定位数据的精度。水深数据采用同步声呐波束测量获得,由于水下地形复杂,常有暗礁碎石等,因此反射会的波束通常较为混乱且方向不一,在绘制水下地形图的过程中,一方面需要结合波束回传的水下数据,一方面需要根据情况剔除异常数据,保证整体的数据相对准确,之后根据相关的制图规范绘制水下图。由于测深数据与潮位有关,因此在确定定位数据之后,需要根据工程地的实际涨潮落潮情况对测深数据进行调整。经过对潮位的观测和记录,使用 POWER HYDRO 软件通过线性内插和多项式潮位曲线拟合内插法进行潮位改正。扫测精度表如表1所示。

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