工程测量管理在长江南京以下深水航道建设中的实践探索

金震宇

长江南京以下12.5 m深水航道工程是“十二五”期间全国内河水运投资规模最大、技术最复杂的重大工程，具有建设规模大、河势变化及工况条件复杂、技术难度大、施工周期长等突出特点[1]，整治建筑物全部位于水上，绝大多数工序为隐蔽工程。工程测量贯穿于整个施工过程，是施工放样、质量验收、动态监测的重要手段。工程测量对保证工程质量和实施工程动态管理均起着关键性作用，是责任大、专业性强的基础技术工作，必须强化工程测量管理，使测量工作规范化、制度化，确保测量方法及精度满足设计及施工的要求[2-3]。

1 工程概况

长江南京以下12.5 m深水航道建设工程范围为长江干线南京至太仓280 km航道（见图1），按照“固滩、稳槽、导流、增深”的建设思路，对碍航较为严重的仪征、和畅洲、口岸直、福姜沙、通州沙和白茆沙6个水道进行整治，并结合疏浚措施，实现南京至长江口5万吨级集装箱船舶全潮、5万吨级散货船、油船乘潮双向通航以及10万吨级及以上海轮减载乘潮通航，为推动长江经济带高质量发展和交通强国建设发挥重要作用。

按“整体规划、分期实施、自下而上、先通后畅”的思路，工程分三期分步组织实施，实现长江口12.5 m深水航道从太仓上延至南京的建设目标。长江南京以下深水航道建设工程指挥部（以下简称为“指挥部”）具体负责工程的建设管理。

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

2 工程测量管理目标和职责分工

工程测量工作目标：在指挥部的总体指导下，各参建单位依靠完善的测量管理体系和质量保证体系，运用科学的管理方法和先进技术，维护并保证工程建设期间测量基准的统一性、准确性、可靠性和稳定性，协调、监督、管理和规范建设期间的各项测量工作，实施工程测量工作的监控管理，为确保工程建设目标的实现提供有力的测量支持。

为实现工程测量目标，指挥部对参建各方的职责做了明确界定和分工。

指挥部职责：结合本项目测量工作特点，提出测量工作管理的总体工作目标和要求，制定相应的管理办法；对监理人、承包人的测量工作进行考核，提出并督促落实整改意见；协调监理人、承包人和第三方检测、动态监测单位之间的测量工作关系；组织控制网点、GPS控制网转换参数等测量成果数据的移交等。

监理人职责：除了依据相关行业技术标准及规范等对承包人的测量过程、作业程序和测绘成果进行全方位全过程监理外，结合项目建设特点，按照监理投标承诺的频次，平行抽测软体排铺设、构件安装、抛石断面成型等重要工序实体质量；对承包人的重要测量工作过程（如控制网点复测、基准站建立及测试、工前水下地形测量、施工船舶定位系统测定及复核、沉降位移观测和竣工测量等）实施旁站；对测量成果的正确性、完整性进行复核签认。

承包人职责：依据合同、相关行业技术标准及规范等，建立测量管理体系和测量质量保证体系；重点加强对接收控制点及其成果数据，按照与原网相同精度等级及指针实施复测；做好控制点的保护、维护和复核工作；参与工前水下地形测量，完成工前扫海、施工放样、质量检测、固定断面水深测量、沉降位移观测、竣工测量等工作；开展技术攻关活动，解决施工期间遇到的各项测量关键技术问题；完成交工和竣工验收中与测量相关的全部工作。

3 工程测量管理

3.1 工程控制网

1）建设统一的GPS首级控制网、基准站

本工程是一个投资巨大、区域很广、工期较长、参与单位众多的国家重点建设项目，工程专用GPS基准站服务系统可以构成一个统一、连续、实时、高精度、高可靠性的测量基准[4]，可为工程带来更高的作业效率和一致的衔接。指挥部在项目正式开始前即委托专业测绘单位在工程范围内布设C级GPS控制网，三等水平联测高程，新建14个基准网站，采用单基站RTK技术，为整个项目施工建设提供满足施工实时寻址精度要求（平面≤±2 cm、高程≤±5 cm），有效地降低由各单位独立建站可能造成的测量误差。

2）控制网点移交及复测

控制点交接工作由指挥部主持，在合同约定期限内由控制网施测单位向承包人、监理人提交测量基准点、水平点、分区坐标转换参数及其书面数据。

承包人应负责管理接收的控制网点，采取有效措施予以长期保护，控制网点丢失或损坏的，承包人应及时修复，并在工程竣工后将控制网点移交指挥部。未经指挥部书面批准，所有控制点一律不得废弃。施工期间承包人须加强各自标段内加密点的保护和稳定性检测工作，并应进行定期复测。但工前水下地形测量、竣工测量的控制须使用GPS控制网点，不得使用各标段自行设立的加密点。

施工期GPS控制网定期复测由指挥部委托动态监测单位实施（施工期每季度1次，交工验收后每半年1次），并对控制点的稳定性、测量成果的准确性和可靠性进行分析，提出控制点监测、维护与成果应用等建议，并根据控制点稳定性和施工需要对GPS控制网的工程坐标系成果进行适时更新，对工程坐标系的转换关系实施统一管理。

3.2 现场测量

3.2.1 工前水下地形测量

工前水下地形测量成果是施工图设计、工程量计算的主要依据，主要测量要求如下：

1）工前水下地形测量可分阶段进行，每次测量的堤段长度控制在2 km左右，承包人可在其水上施工开工21 d前提出申请，经监理人审查后上报指挥部，再由指挥部向第三方监测人下达施测任务。

2） 每段水域的工前水下地形测量只进行1次。除非是已施测区域出现因非法采砂等意外事件导致水下地形发生异常变化的特殊情况，待相关影响消除后，由承包人提出书面申请、经监理人审查、指挥部审批同意后，方可对相关区域安排1次重测。

3）每次测量外业前由承包人见证、监理旁站并确认第三方监测人对测量仪器和参数进行的校核；每次测量外业结束时承包人、监理人应现场拷贝第三方监测人的原始测量数据。

4）工前测量成果必须经承包人、监理人签字确认。承包人如有疑义，可在施工合同规定的时间内向监理人提出，指挥部委托其他具有资质的测绘单位进行复测。若复测结果和首测成果的较差在允许范围之内，则以首测成果为准，复测费用由承包人承担；如超出允许范围，应查明原因，确定首测成果有误时，方可采用复测结果，复测费用由指挥部承担。

3.2.2 施工测量

本工程中，整治建筑物施工全部采用RTKGPS进行施工定位，疏浚施工采用RBN-DGPS进行施工定位，水深测量统一采用RTK三维水深测量方法。

1）施工船舶定位系统比对

施工船舶定位系统软件使用前须在施工现场进行实地验证与测试，经监理旁站、审批后方可投入工程应用；承包人应定期（每月1次）和在进入新开点区域（控制桩号）施工前对施工船舶定位系统进行复核。

2）检测新技术的运用

近年来，测量新技术在我国水运行业得到广泛应用[5-6]。针对本整治建筑物工程全部位于水上，绝大多数工序为隐蔽工程的特点，明确承包人应采取有效措施控制水下隐蔽工程质量：对于护底软体排施工，铺设过程中应实现排位实时检测和控制，对实际着床排体位置和搭接进行实时检测，在铺设后应采用旁扫等手段对排体搭接及异常部位的质量进行检测和复核；对于堤（坝）抛石断面，施工过程中应探索实时检测、精确控制的手段，完工后应采用多波束或其他有效手段进行断面成型的检测并作为验收的支撑性资料。

指挥部搭建技术创新平台，各参建单位根据各标段的实际情况开展了科技攻关，在施工检测新技术的应用方面取得了丰富成果。如：工程大部分河段水深流急、施工条件恶劣，针对铺排、抛石、构件安装等施工的常规检测方法难度大、精度难以满足要求，并且目前的检测方法主要都是事后进行检测，无法实时掌握工程施工的质量情况。本工程施工过程中引入多波束、侧扫声呐、超短基线等多种实时测量技术，直观呈现铺排范围、搭接宽度、抛投位置等水下形态，为施工过程的质量控制、检验及纠偏提供了技术支撑，基本实现水下隐蔽工程验收的实时、可视、准确、客观、可靠。

如：在和畅洲标段，采用Sonic2024多波束测深系统[7]，通过海量水深数据的采集，实现了水下软体排检测的可视、定量分析（见图2），准确测量软体排间的搭接量，可提供不同水深条件下软体排预留搭接量的参考值，结合超短基线过程校核数据，实现软体排铺设全过程准确控制。

图2 多波速检测水下软体排铺设质量Fig.2 Laying quality of underwater s oft mattress by multi-beam sounding system detection

同时，利用多波速成像清晰、定位准确的特点，首次将其应用于袋装砂抛填（见图3）、水下抛石施工，结合现场流场数据计算典型施工中的漂移距指导施工，获取最终断面平面图及断面图，实现水下隐蔽工程可视化、定量化。

图3 HL2潜堤水下砂被铺设品质检测Fig.3 Laying quality testing of underwater sand bag in submerged embankment HL2

3） 引入第三方检测

指挥部创新管理方法，引入具有专业资质的第三方检测。除常规的原材料、工程实体检测以外，还增加了单位工程鉴定检测、护底软体排搭接质量检测、沉降位移平行监测等工作内容。通过一定比例的随机抽检，确保检测标准及检测结果更具有权威性、公正性，对工程质量起到了有效监控。

3.2.3 动态监测

1） 必要性

本工程处于长江下游的潮汐河段、潮流界变动河段，受径流和潮流的共同作用，呈现多滩多槽分汊格局，水沙运动复杂，不确定因素多，河床演变规律难以准确掌握。在工程实施阶段，应生态保护的要求，部分时间段内需要停工，施工间歇期河床及整治建筑物可能产生不可预见的变化；由于工期较长，施工过程中局部河势及水沙条件变化，整治建筑物的平面位置需要随之进行局部调整。目前，我国大型潮汐河段的航道整治技术尚不完善，研究、设计时间虽对工程方案进行了深入研究，但在实施过程中仍需科学实施动态管理，在动态监测的基础上，结合数模、物模等的相关跟踪研究成果，及时优化和调整工程实施方案，力争实现最佳的航道整治效果。动态监测是工程实施动态管理前提和基础[8]。

2） 实施内容

为及时准确地掌握工程方案实施引起的水流、泥沙和地形变化，正确评估工程效果，为工程动态管理和顺利实施提供科学依据，指挥部组织有关单位开展了系统的动态监测，在实施过程中，及时对监测成果进行跟踪分析，根据动态监测和科研成果，及时调整设计和施工方案，有效地支撑了工程的动态管理。总体设计单位制定总体监测计划，并根据工程进展、工程河段动态变化等情况进行适当调整。动态监测内容包括：

河道地形监测。航道开通前扫测；大范围河道地形监测、航道水深检测、整治建筑物局部加密测量、整治建筑物固定断面测量及沉降位移观测等。

水文测验。范围覆盖工程水域，进行大、小潮ADCP断面、定点水文测验及底质采样等测验。

水资源专项监测。局部地形加密测量、水质监测等。

3） 成效

动态监测取得了巨大的成效，如工程总体施工顺序的安排、潜堤合龙施工位置及时机的确定、优先防护重点冲刷部位的甄选、落成洲航段局部平面调整、福姜沙河段双涧沙整治工程2号消能棱体局部变形处理、和畅洲整治建筑物工程2号潜堤HL20+525断面下游深坑、1号潜堤下游（HL10+535断面附近）冲刷坑处理、仪征水道整治建筑物工程Y2丁坝下游（Y2 0+136断面附近）和头部潜堤北侧（T 0+204断面附近）冲刷坑处理、福姜沙水道整治建筑物工程FL4丁坝K0+750断面区域附近冲刷坑处理等都基于动态监测成果决策的，保障了工程的安全和整治效果的发挥。

3.3 测量安全管理

本工程为水上施工项目，工程测量皆在水上进行，而测量水域覆盖长江江苏段的黄金水道，测量船舶与上下行船舶相互影响，安全风险较大。对此，指挥部要求各测量单位落实安全生产责任制，并对测量人员及船员进行教育培训。同时，测量单位在测量作业前，应了解作业区域的地势环境、施工水域的水文和气象等条件，分析不安全因素，风浪太大的时段不能强行作业，对水流湍急的地段要根据实地的具体情况采取相应安全防护措施后方可作业。

3.4 测量工作考核制度

指挥部以半年度检查、年度综合评价的检查考核形式，对承包人的测量工作进行考核，主要就人员、设备、管理、质量、安全生产、数据成果等方面履约行为进行检查。考核结果纳入本工程的劳动竞赛范畴，向各参建单位公布。同一个问题被指挥部连续点名而仍达不到整改要求的承包人，指挥部将予以通报批评；对不能履行职责或不称职的测量技术负责人，则要求承包人予以更换，同时按照施工合同的相关约定进行违约处罚，在工程结算中予以核减；对测量工作中不满足质量标准、不符合任务要求的项目，除要求补测或重测以外，还按照合同约定对承包人进行经济处罚。通过这些考核措施，有力地保障了工程测量成果质量。

4 结语

根据前述工程测量管理制度和要求，长江南京以下12.5 m深水航道工程在工程前后安排了大量的连续观测，获得高质量的观测成果，为工程科研、质量管理、实施效果分析和工程动态管理等提供了基础支撑，保障了工程的顺利实施并取得良好的治理效果。本工程形成的科学、规范、完整的工程测量管理制度及方法，可为其它大型水运工程建设等提供借鉴。