三维声呐成像系统在防波堤水下安装块石中的运用
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ＨＵ Ｊｉｎ￣ｌｏｎｇ ＤＥＮＧ Ｊｕ￣ｙｏｎｇ Ｆｉｆｔｈ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ ＣＣＣＣ Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｂｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ. Ｌｔｄ. Ｗｕｈａｎ ４３００００ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｂｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ３Ｄ ｓｏｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｂｅ
目前ꎬ 水工建筑物或水下结构物的探测及安装 的主要手段有水下目视检测、 水下照相录像、 潜水 辅助安装等方法 １￣２ ꎬ 在防波堤水下块石安装中最主 要的方法 仍 是 潜 水 员 辅 助 履 带 吊 或 挖 掘 机 进 行 作 业ꎮ 该方法虽然操作简单、 应用面广ꎬ 但是在水体 浑浊、 波浪大等不利条件影响下ꎬ 安装效率往往难 以满足工程进度需要ꎬ 且潜水作业存在一定的安全 风险ꎮ 水下三维声呐成像技术是通过发射和接收声 波进行测距定位的成像技术ꎮ 此项技术在水下细部 结构探测中已经得到良好的应用证明ꎬ 能够实时、
收稿日期: ２０１８￣０５￣０９ 作者简介: 胡金龙 (１９９１— ) ꎬ 男ꎬ 助理工程师ꎬ 从事水下地形勘测技术工作ꎮ
������２１４������
水运工程
２０１９ 年
图 １ 主防波堤断面布置 (单位: ｍ)
Ｌｅｅ 防波堤为抛石堤ꎬ 从现有海岸向外侧延伸至 Ｑ２８ 码头ꎬ 并与 Ｑ２８ 码头衍接ꎬ 总长度约 １ ４８０ ｍꎬ 水深范围为 ０ ~ １７ ｍꎻ 堤身基础采用局部换填和碎 石桩处理两种形式ꎮ 护面石为 １ ~ ３ ｔ 和 ３ ~ ６ ｔ 两种 规格ꎬ 护面块体为 ７ ｍ３ 和 １６������ ７ ｍ３ 两种规格的立 方体结构ꎮ
高效、 清晰地生成水下结构的三维图像 ３ ꎮ
１ 工程概况 阿什杜德港位于以色列首都特拉维夫以南 ４０ ｋｍ
的城市 Ａｓｈｄｏｄꎮ 港口扩建项目需要安装护坡块石 的区域由两个部分组成ꎮ 主防波堤为原有防波堤 的延伸段ꎬ 平均水深为 ２０ ~ ２２ ｍꎬ 长度约 ６００ ｍꎬ 护面块石依次为 １ ~ ３ ｔ 块石 Ｄ 和 ３ ~ ６ ｔ 块石 Ｃꎻ 护 面块体为 ７ ｍ３ 和 １６������ ７ ｍ３ 两种立方体结构ꎬ 具体 布置形式见图 １ꎮ
能达到－８ ｍ 的深度ꎬ 以下区域需要依靠履带吊吊 装抛石ꎬ 按设计要求理坡成型耗时长、 功效极低ꎬ 影响护坡石块的安装进度ꎮ
防波堤预制混凝土块为近似立方体结构ꎬ 混 凝土预制护面块体总预制数量约 ３������ ８２ 万块ꎬ 典型 结构见图 ２ꎮ
图 ２ 防波堤预制混凝土块结构
２ 施工特点与难点 １) 护面水深大ꎬ 主防波堤原泥面高程为－２１ ~
－１７ ｍꎮ ２) 受抛石影响ꎬ 水下能见度低ꎬ 冬季风浪条
件差ꎬ 涌浪大ꎬ 海况复杂恶劣ꎮ ３) 水下工序复ຫໍສະໝຸດ Baiduꎬ 大型长臂挖机理坡范围只
人工护坡块石所采取的技术与控制措施ꎬ 具有较高的适用和推广价值ꎮ
关键词: 三维声呐成像系统ꎻ 防波堤工程ꎻ 水下块石安装
中图分类号: Ｕ ６５６������ ２
文献标志码: Ａ
文章编号: １００２￣ ４９７２(２０１９)０１￣ ０２１３￣ ０５
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｓｏｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｂｅ ｉｎ ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ
ｃｒｉｔｉｃａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｉｎａｄｅｑｕａｔｅ. Ｔｈｅ ３Ｄ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｓｏｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃｌａｒｉｔｙ ａｎｄ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｓａｆｅｔｙ������ Ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｗｏｒｋ ｕｎｄｅｒ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｌｏｗ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｓｅａ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ.Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｉｓｒａｅｌｉ ｐｏｒｔ ｏｆ ａｓｈｄｏｄ Ａｓｈｄｏｄ ｐｏｒｔ ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔａｋｅｎ ｆｏｒ ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｂｅ ｆｏｒ ３Ｄ ｓｏｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｗｈｉｃｈ ｓｅｒｖｅｓ ａｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ������
２０１９ 年 １ 月 第 １ 期 总第 ５５１ 期
水运工程 Ｐｏｒｔ ＆ Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｊａｎ������ ２０１９ Ｎｏ������ １ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ������ ５５１
三维声呐成像系统 在防波堤水下安装块石中的运用
胡金龙ꎬ 邓居勇
( 中交二航局第五工程有限公司ꎬ 湖北 武汉 ４３００００)
摘要: 防波堤工程水下块石安装的效率及安全是工程中至关重要的部分ꎬ 而传统的安装方法和检测手段存在严重不足ꎮ
三维实时声呐成像系统有效克服了传统方法的弊端ꎬ 具有实时、 高效、 清晰、 保证人员安全的优势ꎮ 并且能够在水下能见
度极低、 海况条件差等复杂条件下正常工作ꎮ 以以色列阿什杜德港防波堤工程为例ꎬ 总结利用水下三维声呐成像系统安装
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｂｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ３Ｄ ｓｏｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｂｅ
目前ꎬ 水工建筑物或水下结构物的探测及安装 的主要手段有水下目视检测、 水下照相录像、 潜水 辅助安装等方法 １￣２ ꎬ 在防波堤水下块石安装中最主 要的方法 仍 是 潜 水 员 辅 助 履 带 吊 或 挖 掘 机 进 行 作 业ꎮ 该方法虽然操作简单、 应用面广ꎬ 但是在水体 浑浊、 波浪大等不利条件影响下ꎬ 安装效率往往难 以满足工程进度需要ꎬ 且潜水作业存在一定的安全 风险ꎮ 水下三维声呐成像技术是通过发射和接收声 波进行测距定位的成像技术ꎮ 此项技术在水下细部 结构探测中已经得到良好的应用证明ꎬ 能够实时、
收稿日期: ２０１８￣０５￣０９ 作者简介: 胡金龙 (１９９１— ) ꎬ 男ꎬ 助理工程师ꎬ 从事水下地形勘测技术工作ꎮ
������２１４������
水运工程
２０１９ 年
图 １ 主防波堤断面布置 (单位: ｍ)
Ｌｅｅ 防波堤为抛石堤ꎬ 从现有海岸向外侧延伸至 Ｑ２８ 码头ꎬ 并与 Ｑ２８ 码头衍接ꎬ 总长度约 １ ４８０ ｍꎬ 水深范围为 ０ ~ １７ ｍꎻ 堤身基础采用局部换填和碎 石桩处理两种形式ꎮ 护面石为 １ ~ ３ ｔ 和 ３ ~ ６ ｔ 两种 规格ꎬ 护面块体为 ７ ｍ３ 和 １６������ ７ ｍ３ 两种规格的立 方体结构ꎮ
高效、 清晰地生成水下结构的三维图像 ３ ꎮ
１ 工程概况 阿什杜德港位于以色列首都特拉维夫以南 ４０ ｋｍ
的城市 Ａｓｈｄｏｄꎮ 港口扩建项目需要安装护坡块石 的区域由两个部分组成ꎮ 主防波堤为原有防波堤 的延伸段ꎬ 平均水深为 ２０ ~ ２２ ｍꎬ 长度约 ６００ ｍꎬ 护面块石依次为 １ ~ ３ ｔ 块石 Ｄ 和 ３ ~ ６ ｔ 块石 Ｃꎻ 护 面块体为 ７ ｍ３ 和 １６������ ７ ｍ３ 两种立方体结构ꎬ 具体 布置形式见图 １ꎮ
能达到－８ ｍ 的深度ꎬ 以下区域需要依靠履带吊吊 装抛石ꎬ 按设计要求理坡成型耗时长、 功效极低ꎬ 影响护坡石块的安装进度ꎮ
防波堤预制混凝土块为近似立方体结构ꎬ 混 凝土预制护面块体总预制数量约 ３������ ８２ 万块ꎬ 典型 结构见图 ２ꎮ
图 ２ 防波堤预制混凝土块结构
２ 施工特点与难点 １) 护面水深大ꎬ 主防波堤原泥面高程为－２１ ~
－１７ ｍꎮ ２) 受抛石影响ꎬ 水下能见度低ꎬ 冬季风浪条
件差ꎬ 涌浪大ꎬ 海况复杂恶劣ꎮ ３) 水下工序复ຫໍສະໝຸດ Baiduꎬ 大型长臂挖机理坡范围只
人工护坡块石所采取的技术与控制措施ꎬ 具有较高的适用和推广价值ꎮ
关键词: 三维声呐成像系统ꎻ 防波堤工程ꎻ 水下块石安装
中图分类号: Ｕ ６５６������ ２
文献标志码: Ａ
文章编号: １００２￣ ４９７２(２０１９)０１￣ ０２１３￣ ０５
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｓｏｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｂｅ ｉｎ ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ
ｃｒｉｔｉｃａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｉｎａｄｅｑｕａｔｅ. Ｔｈｅ ３Ｄ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｓｏｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃｌａｒｉｔｙ ａｎｄ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｓａｆｅｔｙ������ Ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｗｏｒｋ ｕｎｄｅｒ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｌｏｗ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｓｅａ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ.Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｉｓｒａｅｌｉ ｐｏｒｔ ｏｆ ａｓｈｄｏｄ Ａｓｈｄｏｄ ｐｏｒｔ ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔａｋｅｎ ｆｏｒ ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｂｅ ｆｏｒ ３Ｄ ｓｏｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｗｈｉｃｈ ｓｅｒｖｅｓ ａｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ������
２０１９ 年 １ 月 第 １ 期 总第 ５５１ 期
水运工程 Ｐｏｒｔ ＆ Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｊａｎ������ ２０１９ Ｎｏ������ １ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ������ ５５１
三维声呐成像系统 在防波堤水下安装块石中的运用
胡金龙ꎬ 邓居勇
( 中交二航局第五工程有限公司ꎬ 湖北 武汉 ４３００００)
摘要: 防波堤工程水下块石安装的效率及安全是工程中至关重要的部分ꎬ 而传统的安装方法和检测手段存在严重不足ꎮ
三维实时声呐成像系统有效克服了传统方法的弊端ꎬ 具有实时、 高效、 清晰、 保证人员安全的优势ꎮ 并且能够在水下能见
度极低、 海况条件差等复杂条件下正常工作ꎮ 以以色列阿什杜德港防波堤工程为例ꎬ 总结利用水下三维声呐成像系统安装