工程測量管理在長江南京以下深水航道建設中的實踐探索

金震宇

長江南京以下12.5 m深水航道工程是“十二五”期間全國內河水運投資規模最大、技術最復雜的重大工程，具有建設規模大、河勢變化及工況條件復雜、技術難度大、施工周期長等突出特點[1]，整治建筑物全部位于水上，絕大多數工序為隱蔽工程。工程測量貫穿于整個施工過程，是施工放樣、質量驗收、動態監測的重要手段。工程測量對保證工程質量和實施工程動態管理均起著關鍵性作用，是責任大、專業性強的基礎技術工作，必須強化工程測量管理，使測量工作規范化、制度化，確保測量方法及精度滿足設計及施工的要求[2-3]。

1 工程概況

長江南京以下12.5 m深水航道建設工程范圍為長江干線南京至太倉280 km航道（見圖1），按照“固灘、穩槽、導流、增深”的建設思路，對礙航較為嚴重的儀征、和暢洲、口岸直、福姜沙、通州沙和白茆沙6個水道進行整治，并結合疏浚措施，實現南京至長江口5萬噸級集裝箱船舶全潮、5萬噸級散貨船、油船乘潮雙向通航以及10萬噸級及以上海輪減載乘潮通航，為推動長江經濟帶高質量發展和交通強國建設發揮重要作用。

按“整體規劃、分期實施、自下而上、先通后暢”的思路，工程分三期分步組織實施，實現長江口12.5 m深水航道從太倉上延至南京的建設目標。長江南京以下深水航道建設工程指揮部（以下簡稱為“指揮部”）具體負責工程的建設管理。

圖1 長江南京以下深水航道工程平面圖Fig.1 Layout of the12.5 m deep water channel project of the Yangtze River below Nanjing

2 工程測量管理目標和職責分工

工程測量工作目標：在指揮部的總體指導下，各參建單位依靠完善的測量管理體系和質量保證體系，運用科學的管理方法和先進技術，維護并保證工程建設期間測量基準的統一性、準確性、可靠性和穩定性，協調、監督、管理和規范建設期間的各項測量工作，實施工程測量工作的監控管理，為確保工程建設目標的實現提供有力的測量支持。

為實現工程測量目標，指揮部對參建各方的職責做了明確界定和分工。

指揮部職責：結合本項目測量工作特點，提出測量工作管理的總體工作目標和要求，制定相應的管理辦法；對監理人、承包人的測量工作進行考核，提出并督促落實整改意見；協調監理人、承包人和第三方檢測、動態監測單位之間的測量工作關系；組織控制網點、GPS控制網轉換參數等測量成果數據的移交等。

監理人職責：除了依據相關行業技術標準及規范等對承包人的測量過程、作業程序和測繪成果進行全方位全過程監理外，結合項目建設特點，按照監理投標承諾的頻次，平行抽測軟體排鋪設、構件安裝、拋石斷面成型等重要工序實體質量；對承包人的重要測量工作過程（如控制網點復測、基準站建立及測試、工前水下地形測量、施工船舶定位系統測定及復核、沉降位移觀測和竣工測量等）實施旁站；對測量成果的正確性、完整性進行復核簽認。

承包人職責：依據合同、相關行業技術標準及規范等，建立測量管理體系和測量質量保證體系；重點加強對接收控制點及其成果數據，按照與原網相同精度等級及指針實施復測；做好控制點的保護、維護和復核工作；參與工前水下地形測量，完成工前掃海、施工放樣、質量檢測、固定斷面水深測量、沉降位移觀測、竣工測量等工作；開展技術攻關活動，解決施工期間遇到的各項測量關鍵技術問題；完成交工和竣工驗收中與測量相關的全部工作。

3 工程測量管理

3.1 工程控制網

1）建設統一的GPS首級控制網、基準站

本工程是一個投資巨大、區域很廣、工期較長、參與單位眾多的國家重點建設項目，工程專用GPS基準站服務系統可以構成一個統一、連續、實時、高精度、高可靠性的測量基準[4]，可為工程帶來更高的作業效率和一致的銜接。指揮部在項目正式開始前即委托專業測繪單位在工程范圍內布設C級GPS控制網，三等水平聯測高程，新建14個基準網站，采用單基站RTK技術，為整個項目施工建設提供滿足施工實時尋址精度要求（平面≤±2 cm、高程≤±5 cm），有效地降低由各單位獨立建站可能造成的測量誤差。

2）控制網點移交及復測

控制點交接工作由指揮部主持，在合同約定期限內由控制網施測單位向承包人、監理人提交測量基準點、水平點、分區坐標轉換參數及其書面數據。

承包人應負責管理接收的控制網點，采取有效措施予以長期保護，控制網點丟失或損壞的，承包人應及時修復，并在工程竣工后將控制網點移交指揮部。未經指揮部書面批準，所有控制點一律不得廢棄。施工期間承包人須加強各自標段內加密點的保護和穩定性檢測工作，并應進行定期復測。但工前水下地形測量、竣工測量的控制須使用GPS控制網點，不得使用各標段自行設立的加密點。

施工期GPS控制網定期復測由指揮部委托動態監測單位實施（施工期每季度1次，交工驗收后每半年1次），并對控制點的穩定性、測量成果的準確性和可靠性進行分析，提出控制點監測、維護與成果應用等建議，并根據控制點穩定性和施工需要對GPS控制網的工程坐標系成果進行適時更新，對工程坐標系的轉換關系實施統一管理。

3.2 現場測量

3.2.1 工前水下地形測量

工前水下地形測量成果是施工圖設計、工程量計算的主要依據，主要測量要求如下：

1）工前水下地形測量可分階段進行，每次測量的堤段長度控制在2 km左右，承包人可在其水上施工開工21 d前提出申請，經監理人審查后上報指揮部，再由指揮部向第三方監測人下達施測任務。

2） 每段水域的工前水下地形測量只進行1次。除非是已施測區域出現因非法采砂等意外事件導致水下地形發生異常變化的特殊情況，待相關影響消除后，由承包人提出書面申請、經監理人審查、指揮部審批同意后，方可對相關區域安排1次重測。

3）每次測量外業前由承包人見證、監理旁站并確認第三方監測人對測量儀器和參數進行的校核；每次測量外業結束時承包人、監理人應現場拷貝第三方監測人的原始測量數據。

4）工前測量成果必須經承包人、監理人簽字確認。承包人如有疑義，可在施工合同規定的時間內向監理人提出，指揮部委托其他具有資質的測繪單位進行復測。若復測結果和首測成果的較差在允許范圍之內，則以首測成果為準，復測費用由承包人承擔；如超出允許范圍，應查明原因，確定首測成果有誤時，方可采用復測結果，復測費用由指揮部承擔。

3.2.2 施工測量

本工程中，整治建筑物施工全部采用RTKGPS進行施工定位，疏浚施工采用RBN-DGPS進行施工定位，水深測量統一采用RTK三維水深測量方法。

1）施工船舶定位系統比對

施工船舶定位系統軟件使用前須在施工現場進行實地驗證與測試，經監理旁站、審批后方可投入工程應用；承包人應定期（每月1次）和在進入新開點區域（控制樁號）施工前對施工船舶定位系統進行復核。

2）檢測新技術的運用

近年來，測量新技術在我國水運行業得到廣泛應用[5-6]。針對本整治建筑物工程全部位于水上，絕大多數工序為隱蔽工程的特點，明確承包人應采取有效措施控制水下隱蔽工程質量：對于護底軟體排施工，鋪設過程中應實現排位實時檢測和控制，對實際著床排體位置和搭接進行實時檢測，在鋪設后應采用旁掃等手段對排體搭接及異常部位的質量進行檢測和復核；對于堤（壩）拋石斷面，施工過程中應探索實時檢測、精確控制的手段，完工后應采用多波束或其他有效手段進行斷面成型的檢測并作為驗收的支撐性資料。

指揮部搭建技術創新平臺，各參建單位根據各標段的實際情況開展了科技攻關，在施工檢測新技術的應用方面取得了豐富成果。如：工程大部分河段水深流急、施工條件惡劣，針對鋪排、拋石、構件安裝等施工的常規檢測方法難度大、精度難以滿足要求，并且目前的檢測方法主要都是事后進行檢測，無法實時掌握工程施工的質量情況。本工程施工過程中引入多波束、側掃聲吶、超短基線等多種實時測量技術，直觀呈現鋪排范圍、搭接寬度、拋投位置等水下形態，為施工過程的質量控制、檢驗及糾偏提供了技術支撐，基本實現水下隱蔽工程驗收的實時、可視、準確、客觀、可靠。

如：在和暢洲標段，采用Sonic2024多波束測深系統[7]，通過海量水深數據的采集，實現了水下軟體排檢測的可視、定量分析（見圖2），準確測量軟體排間的搭接量，可提供不同水深條件下軟體排預留搭接量的參考值，結合超短基線過程校核數據，實現軟體排鋪設全過程準確控制。

圖2 多波速檢測水下軟體排鋪設質量Fig.2 Laying quality of underwater s oft mattress by multi-beam sounding system detection

同時，利用多波速成像清晰、定位準確的特點，首次將其應用于袋裝砂拋填（見圖3）、水下拋石施工，結合現場流場數據計算典型施工中的漂移距指導施工，獲取最終斷面平面圖及斷面圖，實現水下隱蔽工程可視化、定量化。

圖3 HL2潛堤水下砂被鋪設品質檢測Fig.3 Laying quality testing of underwater sand bag in submerged embankment HL2

3） 引入第三方檢測

指揮部創新管理方法，引入具有專業資質的第三方檢測。除常規的原材料、工程實體檢測以外，還增加了單位工程鑒定檢測、護底軟體排搭接質量檢測、沉降位移平行監測等工作內容。通過一定比例的隨機抽檢，確保檢測標準及檢測結果更具有權威性、公正性，對工程質量起到了有效監控。

3.2.3 動態監測

1） 必要性

本工程處于長江下游的潮汐河段、潮流界變動河段，受徑流和潮流的共同作用，呈現多灘多槽分汊格局，水沙運動復雜，不確定因素多，河床演變規律難以準確掌握。在工程實施階段，應生態保護的要求，部分時間段內需要停工，施工間歇期河床及整治建筑物可能產生不可預見的變化；由于工期較長，施工過程中局部河勢及水沙條件變化，整治建筑物的平面位置需要隨之進行局部調整。目前，我國大型潮汐河段的航道整治技術尚不完善，研究、設計時間雖對工程方案進行了深入研究，但在實施過程中仍需科學實施動態管理，在動態監測的基礎上，結合數模、物模等的相關跟蹤研究成果，及時優化和調整工程實施方案，力爭實現最佳的航道整治效果。動態監測是工程實施動態管理前提和基礎[8]。

2） 實施內容

為及時準確地掌握工程方案實施引起的水流、泥沙和地形變化，正確評估工程效果，為工程動態管理和順利實施提供科學依據，指揮部組織有關單位開展了系統的動態監測，在實施過程中，及時對監測成果進行跟蹤分析，根據動態監測和科研成果，及時調整設計和施工方案，有效地支撐了工程的動態管理。總體設計單位制定總體監測計劃，并根據工程進展、工程河段動態變化等情況進行適當調整。動態監測內容包括：

河道地形監測。航道開通前掃測；大范圍河道地形監測、航道水深檢測、整治建筑物局部加密測量、整治建筑物固定斷面測量及沉降位移觀測等。

水文測驗。范圍覆蓋工程水域，進行大、小潮ADCP斷面、定點水文測驗及底質采樣等測驗。

水資源專項監測。局部地形加密測量、水質監測等。

3） 成效

動態監測取得了巨大的成效，如工程總體施工順序的安排、潛堤合龍施工位置及時機的確定、優先防護重點沖刷部位的甄選、落成洲航段局部平面調整、福姜沙河段雙澗沙整治工程2號消能棱體局部變形處理、和暢洲整治建筑物工程2號潛堤HL20+525斷面下游深坑、1號潛堤下游（HL10+535斷面附近）沖刷坑處理、儀征水道整治建筑物工程Y2丁壩下游（Y2 0+136斷面附近）和頭部潛堤北側（T 0+204斷面附近）沖刷坑處理、福姜沙水道整治建筑物工程FL4丁壩K0+750斷面區域附近沖刷坑處理等都基于動態監測成果決策的，保障了工程的安全和整治效果的發揮。

3.3 測量安全管理

本工程為水上施工項目，工程測量皆在水上進行，而測量水域覆蓋長江江蘇段的黃金水道，測量船舶與上下行船舶相互影響，安全風險較大。對此，指揮部要求各測量單位落實安全生產責任制，并對測量人員及船員進行教育培訓。同時，測量單位在測量作業前，應了解作業區域的地勢環境、施工水域的水文和氣象等條件，分析不安全因素，風浪太大的時段不能強行作業，對水流湍急的地段要根據實地的具體情況采取相應安全防護措施后方可作業。

3.4 測量工作考核制度

指揮部以半年度檢查、年度綜合評價的檢查考核形式，對承包人的測量工作進行考核，主要就人員、設備、管理、質量、安全生產、數據成果等方面履約行為進行檢查。考核結果納入本工程的勞動競賽范疇，向各參建單位公布。同一個問題被指揮部連續點名而仍達不到整改要求的承包人，指揮部將予以通報批評；對不能履行職責或不稱職的測量技術負責人，則要求承包人予以更換，同時按照施工合同的相關約定進行違約處罰，在工程結算中予以核減；對測量工作中不滿足質量標準、不符合任務要求的項目，除要求補測或重測以外，還按照合同約定對承包人進行經濟處罰。通過這些考核措施，有力地保障了工程測量成果質量。

4 結語

根據前述工程測量管理制度和要求，長江南京以下12.5 m深水航道工程在工程前后安排了大量的連續觀測，獲得高質量的觀測成果，為工程科研、質量管理、實施效果分析和工程動態管理等提供了基礎支撐，保障了工程的順利實施并取得良好的治理效果。本工程形成的科學、規范、完整的工程測量管理制度及方法，可為其它大型水運工程建設等提供借鑒。