試論軟式掃淺在港池疏浚工程的應用

陶德惠

摘要：疏浚工程是港池建設的一種方法，是一種水下挖掘的土石方工程。其中，掃淺是疏浚工程中的收尾工作。掃淺包括多種方法，軟式掃淺是一種簡單、易用的掃淺方法，這種方法需要用到軟式掃床來測量水下淺點的情況。本文結合實際的工程案例，通過對軟式掃淺的掃淺方法和施工情況的分析，對軟式掃淺的應用進行研究，從而討論其在港池疏浚工程中的應用情況。

關鍵詞：軟式掃淺;疏浚工程;淺點

中圖分類號：U655 文獻標識碼：A?? 文章編號：1006—7973（2022）03-0084-03

在港池的建設過程中，為保證港池疏浚工程的工程質量和港口使用的安全情況，必須在工程竣工之后對工程質量進行檢驗。掃淺也即探測水下的淺攤等，水下的淺灘對航行和停泊的船只會產生威脅，尤其在人工建設的港池中，更需要對水下淺點進行掃測，清理水下工程殘留的淺點和其他障礙物，保障工程投入使用后的安全情況。

1軟式掃淺

掃淺工程是指通過掃海測量（以下簡稱掃測）發現淺點的工程，淺點的處理和解決對港池和航道的使用安全都有著重要的意義，其在很大程度上能減少因淺點帶來的安全隱患，提高港池、航道等工程的安全性。2012年我局在江蘇南通12.5米深水航道一期整治工程中，按業主與設計對質量控制的要求，首次采用了軟掃測量作業，并采集到了令人信服的測量數據。軟掃淺測量作業是一種最原始簡易方式，但是對河床地形復雜，測區信號受干擾時，軟掃測量作業所采集的測量數據是最可靠可信的。掃淺的方法有很多種，比如“S”型曲線掃淺法、進倒車掃淺法和海床整平器掃淺法等。軟式掃淺是一種使用軟式掃床進行掃淺的方法，其優點主要有兩方面，一是掃淺范圍大，甚至可以覆蓋沒有進行掃測的區域，二是在定位模糊的情況下也能確定淺點的位置，并且相對更容易發現位置更不明顯的淺點和障礙物。軟式掃淺所使用的設備是軟式掃床，軟式掃床的構架圖如圖1所示。

從圖中可以看出，軟式掃床的使用方式是將掃具（一條鎖鏈）固定在兩只船上，并使兩船始終保持相同的距離，在船行的過程中一旦固定在船上的掃具觸到水下的障礙物，兩只船就會被掃具牽拉自動靠近，依次可以確定水下障礙物的位置，如圖2所示。

2工程案例

2.1工程概況

以某工程為例，該工程施工區中共有5塊區域需要進行掃淺，整體淺點分布較為分散，且淺點的類型不盡相同，主要出現的淺點類型有成片連續淺點、孤立淺點以及所處水下位置較深的淺點。在此次掃淺工作中，需要導航船（A導）一艘，測量船（A測）一艘，同時設船寬測繩為 C繩，深度為 D，掃海寬度為 S，同時設兩個重錘T1、T2，錘的重量為100kg。掃淺架構圖如圖3所示。

2.2施工方法

掃淺中所使用到的設備還包括雙頻測深儀器、信標接收機等。根據有關測量規范，首先結合工程具體情況擬定測量工作計劃，包括所使用的測量方法、工作時間、注意事項、工作流程等。由于目前工程施工區中有5塊需要掃淺的區域，在掃淺工作中，將五塊區域依次進行掃淺。測量首日組織相關測量技術人員進入施工地進行水深測量，此時初步確定部分較為分散的淺點，在確定這部分淺點的大致位置之后，組織調入抓斗船開挖淺點。但在此部分淺點開挖之后，通過再次水下測量發現，當前水下淺點仍然較多，并且在原有淺點的基礎上，又新增了部分淺點。結合于此，技術人員開會研究確定，這種情況產生的主要原因是、船舶定位設備等之間的誤差問題，為了保證水下淺點問題的完全解決，最終決定使用軟式掃床進行大面積的掃床，軟式掃床的工作原理和結果可以托平水下的軟質低質，從而有效的解決水下的淺點和障礙物等問題。同時，這種方法還可以很好的解決因定位問題出現的“舊淺點沒有減少，但新淺點仍在增加”的問題。

根據工程掃淺的架構圖，可以安設本次掃淺所有的設備和人員，首先將船只、設備等安置妥善，在掃淺工作施工過程中結合天氣狀況等開始施工。由于天氣和季節等影響，在掃淺過程中必須結合漲潮落潮的情況，落潮時水位較低，如果某些淺點本身深度不高，會對港池停泊的船只產生影響;并且，為了保證施工安全和施工的合格率，當風浪過大時，也需要暫停掃淺工作。由于不同區域的水下地形等不同，在掃淺工作中，需要根據5塊分布有淺點的區域的具體情況，結合實際對掃海深度進行調整，計算公式為：

（1）

（2）

在掃淺工作中，除了水下地形的影響，鐵鏈下放的長度還與水流情況與船的實際航行速度有關，為了保證下放的鐵鏈長度足夠使用，在實際的掃淺工作在，在原有計算結果的基礎上，兩側鐵鏈各多下放2m。結合港池的實際情況，掃海寬度設定為70m，導航船和測量船間距設為90m，并且使用長度為150m 的鐵鏈。根據對港池天氣狀況和海況的調查和分析，本次掃淺工程的施工地整體情況較好，風力一般小于3級，因此，測量船的船速可以確定為4節至5節左右，在此船速范圍能夠更好的完成掃淺測量工作。

通過軟式掃床進行掃測的掃淺方法如下，在掃具連接裝配完畢后，進行拖底掃測，工作人員需隨時觀察掃床底架的情況，一旦碰到水下的障礙物或者淺點，必須馬上停止絞錨，并且需要隨時檢查拖底鎖鏈的提高量，同時注意船行的速度，在進行掃淺工作時船速不宜過高，一般不大于3Kn。在水流相對平緩時，可以順水流掃測，同時注意掃測過程中的重疊帶寬度，保證掃測范圍的覆蓋情況。

在對淺點的掃測工作中，需要對淺點位置進行定位，在定位時采用卡爾曼濾波實現，卡爾曼濾波可以精準的對數據進行濾波內插和外推，并以此保證定位數據的精度。水深數據采用同步聲吶波束測量獲得，由于水下地形復雜，常有暗礁碎石等，因此反射會的波束通常較為混亂且方向不一，在繪制水下地形圖的過程中，一方面需要結合波束回傳的水下數據，一方面需要根據情況剔除異常數據，保證整體的數據相對準確，之后根據相關的制圖規范繪制水下圖。由于測深數據與潮位有關，因此在確定定位數據之后，需要根據工程地的實際漲潮落潮情況對測深數據進行調整。經過對潮位的觀測和記錄，使用 POWER HYDRO 軟件通過線性內插和多項式潮位曲線擬合內插法進行潮位改正。掃測精度表如表1所示。

2.3施工重難點

在掃淺工作的施工過程中，主要有以下幾點注意事項，一是淺點的范圍和定位，二是船速，三是潮位變化。其中，淺點的范圍和定位的確定影響淺點是否能有效解決，船速和潮位影響障礙物的查找。在查找淺點的過程中，首先是確定淺點的大概位置，在掃淺工作中，一般會事先準備掃海航跡圖，但由于當前港池需掃測淺點的有5處，每處的大致情況也不盡相同，因此在掃淺工作中對淺點的精準定位尤為重要，本次掃淺使用了信標 GPS 接收機，該儀器的定位精度較高，可以滿足在掃描測量淺點工作中精度要求。在確定淺點大概位置之后，需要確定淺點范圍的大小，一般確定其范圍大小需要通過聲波回傳確定，但在實際的掃淺工作中，由于期間使用的儀器設備較多，獲取到的波束和測線一般會出現相互重疊的現象，也即在多個波束和測線上都可能出現同一淺點，在最終繪圖時，圖上顯示的淺點范圍就很可能要比原本的淺點范圍要大，這在一定程度上影響掃淺工作的順利進行和有效開展。因此在分析波束和測線數據時，必須根據實際情況對數據進行分析和整理，盡量避免誤判導致的淺點放大情況，根據不同波束判斷水深數據，結合船速、潮位等方面因素確定淺點的范圍。

船速是掃測的工作船在工作中的航行速度，為了更準確的確定水下淺點的位置，在實際的掃淺工作中，船速一般不宜過高，否則如果船速過快，就非常可能遺漏水下的淺點和其他障礙物，從而影響最終的掃測結果。因此，測量船的船速必須嚴格控制，保證在掃測過程中能確定水下所有的淺點，同時不會遺漏較小的淺點或障礙物。并且，船速在整個掃測過程中并不完全固定，視天氣狀況、海況、水深等需要進行相應的調整，在淺水區就需要適當降低船速，以免過快船速導致的鐵鏈飄張對掃測結果產生的影響。

潮位變化也即每日海水的漲潮、落潮產生的水位差，海水的潮位差相對要較大，對掃淺工作有很大影響。在掃淺工作中，一般出海掃測一次需要12小時左右，根據對潮位的測量，在一次掃測工作中，就存在著6的潮位差值，這種差值在一定程度上會對掃測的精準度產生影響。基于此，在進行掃淺工作時，需要有專門的工作人員實時觀測當前的潮位數據，測量船的工作人員需要根據潮位數據調整下放鐵鏈的長度，從而保證整個掃測的精準度。

3總結

在港池的航道的使用中，水下淺點對船舶的安全航行和停靠有很大的影響，在港池的施工中，必須在工程竣工之前對水下的淺點進行掃海測量，提前解決安全隱患。綜上所述，根據實際的工程案例分析，軟式掃淺對港池疏浚工程中的淺點測量和其他障礙物位置確定有著重要的作用，這種掃淺方法不僅可以減少工作人員的整體工作量，還能在一定程度上降低在掃淺施工方面的人力財力消耗，同時其掃測較為精準，是一種經濟適用的掃淺方法。

參考文獻：

[1]汪志明 ， 王新洲 ， 趙建虎.軟式掃淺在大唐煤碼頭疏浚工程中的應用[J].測繪信息與工程 ，2007（05）：42-43.

[2]孫建.軟式掃床在疏浚工程中掃淺的應用[J].水運工程 ，2003（08）：13-14+19.

[3]陳建平.軟式掃淺在港池疏浚工程的應用[J].地理空間信息 ，2012，10（04）：155-156+184.

[4]唐東偉.碼頭與港池疏浚工程施工要點及質量控制[J].中國科技信息 ，2011（13）：52+55.

[5]姜輝武 ， 童光宏.港池疏浚施工[J].智能城市 ，2018，4（12）：113-114.

[6]潘慶杰.航道疏浚工程掃淺施工方法與重難點應對[J].科技創新與應用 ，2019（13）：138-139.

[7]鄭曉坤 ， 楊斌.耙吸式挖泥船-長航道掃淺施工質量控制[J].綠色科技 ，2020（12）：200-201.