聲吶旁掃技術在檢測軟體排鋪設質量中的應用

摘要：本文以南匯東灘促淤二期工程Ⅲ標段為例，工程采用聲吶旁掃技術對已鋪設的軟體排施工質量進行檢測，突破了傳統僅采用水下探摸的單一檢測方法，通過聲吶系統，能夠實施反映排體搭接寬度情況，出現偏差能夠及時進行調整，高效、精確的保證軟體排的鋪設質量，在深水筑壩護底工程中具有一定的參考價值。

關鍵詞：軟體排；聲吶旁掃；護底；檢測

1 工程概況

南匯東灘促淤二期工程Ⅲ標段位于浦東機場外側促淤區以南的沒冒沙水域，以及大治河延伸段以南的2～3m高程（吳淞零點為基準）以上的南匯東灘灘地，南側邊界以臨港新城大堤與南匯東灘四期大堤交匯點為界。

2 軟體排鋪設

（1）結構型式。

本工程促淤堤全長5.5km，護底主要結構型式采用拋石與混凝土聯鎖塊軟體排相結合的方案，根據設計文件要求，部分斷面在鋪設鋪設混凝土聯鎖塊軟體排之前，先鋪設一層通充砂管袋。

本工程分別采用型號為480×480×120mm和480×480×160mm兩種聯鎖塊，采用C25素混凝土預制。排體單元尺寸為4m×5m，聯鎖塊中心距為500mm，用防老化丙綸繩（ф14mm，三股）連接。為了嚴格控制搭接寬度，將排體沿縱向搭接邊緣處的加筋條設置為紅色，便于沉排后的水下檢測，控制沉排質量。軟體排排體采用380g/㎡復合土工布，丙綸加筋帶使用50mm寬度規格，砂肋采用200g/㎡丙綸長絲機織布。

（2）軟體排鋪設。

鋪排船的定位及位移控制由6個電動絞關和6根鋼纜繩來實現。船頭中部設主纜，承受整個鋪排船舶下漂拉力；船尾中部設尾纜，與頭部主覽協同作用，防止水位變幅時引起鋪排船的上下移動，船頭、船尾各設左右兩根邊纜，控制鋪排船的左右移動方向。

軟體排的鋪設流程如下：首先卷排；利用吊機將排布吊至鋪排船的甲板上，操作工人在吊機協助下將排布展開，將排尾拉環和滾筒上鋼纜連接，在滾筒旁邊，操作工人拉緊排布，啟動滾筒開關，排布自動卷入滾筒，直到排頭布平展在翻板前沿，關閉滾筒開關。其次沉排；中央控制室人員操作全自動鋪排系統的監控界面進行沉排控制，放松卷排筒，開啟卷揚機使鋪排船后退，放艙面排下水。沉排過程中，控制人員與船上或陸域觀測人員保持信息暢通，從而及時調整卷揚機速度，保證勻速鋪排，使排體到達水底時與設計鋪設線吻合。最后砼聯鎖塊體安裝；平臺面上排布鋪設完畢后，即進行下一輪平臺排體的砼聯鎖塊體安裝或砂肋充砂綁扎工作，直至整塊排鋪設完畢。

施工中鋪排船由GPSRTK實時跟蹤指揮其定位，逐塊鋪設，并由RTK動態控制鋪排軌跡，實時繪出鋪排軌跡。如出現偏差，及時校正，保證護底范圍和搭接寬度滿足設計指標。

3 聲吶旁掃檢測鋪排質量

（1）檢測原理。

鋪排質量采用實時監控聲吶設備，利用機械轉動的聲吶波束形成全方位或者某固定扇形角度內的掃描完成探測。它是由一個繞水平坐標軸機械旋轉的水聽器組成的，通過聲吶波束連續轉動一連串微小的角度來進行掃描；收納采集每一個聲吶波束返回距離和回波強度的信息，最終模擬形成水下環境的聲吶圖像。

鋪排船在鋪完一段排體后，在綁系混凝土聯鎖塊期間，通過實時監控聲吶設備進行掃描，對水底鋪排質量數據進行實時采集，搭接狀況將直接在鋪排船操作室檢測器上顯示出來。技術員采用軟件處理分析出鋪排搭接寬度，及時將搭接信息向船長匯報，船長基于鋪排搭接情況調整船位，進行動態化鋪排施工。

（2）檢測流程。

圖像聲吶實時檢測能夠在鋪排施工的同時，在工人綁系混凝土聯鎖塊的間隙，對排體的搭接情況進行實時檢測，量測某斷面處的搭接寬度，反映鋪排的質量。

每次使用圖像聲吶進行掃描后，將排體的搭接情況進行記錄的同時，將實際搭接寬度反饋給施工現場負責人。當搭接寬度合格時，可以繼續沿著之前的軌跡向后鋪排。根據該通條前面幾次的檢測結果，和聲吶圖像顯示的下排體排邊的軌跡，也可以判斷該通條施工過程中整體搭接情況的變化趨勢，以推斷后續可能出現情況，早作準備。

若發現鋪排質量不達標，搭接寬度不滿足設計指標，應及時根據鋪排狀況進行現場調整。根據水流情況和上下排體的相對位置，采取適當放松排體或者將鋪排船適當向下游排體靠近等措施，改善鋪排施工質量，保證搭接寬度達到設計的要求。

本工程引入旁掃聲吶設備對鋪設后的水下軟體排進行檢測，可得到水下軟體排的圖像，直觀判別相鄰排體的搭接情況和排體質量，達到水下軟體排的全面檢測的目的。

4 結語

本工程采用聲吶旁掃技術對軟體排鋪設施工質量進行檢測，突破了傳統僅采用水下探摸的單一檢測方法，通過聲吶系統，該技術能夠實時的反映出水下鋪排施工軌跡，達到水下軟體排的全面檢測的目的，同時施工船舶可根據監測情況及時進行調整，保證鋪排質量。本工程成功應用該技術，為后期深水促淤護底施工提供的一定的草考價值。

參考文獻：

[1]張才俊，郭素明，李少俊.水下軟體排鋪設質量檢測技術對比[J].水運工程，2016（02）：1014.

[2]吳懷波.航道整治工程中水下沉排質量檢測技術探討[J].中國水運（下半月），2017，17（10）：137138.

作者簡介：程婷（1990），女，漢族，江蘇連云港人，碩士，長江南京航道工程局，研究方向：港口海岸及近海工程。