張傳君

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 概述

沿海地區(qū)以及內(nèi)陸地區(qū)河道和臨水土質(zhì)邊坡由于經(jīng)常受到水流沖刷、水位高差變化、船舶航行以及雨水沖刷等因素的影響，極易形成陡坡、深坑等，很容易造成邊坡失穩(wěn)，嚴(yán)重的危及岸上建筑物和當(dāng)?shù)鼐用竦娜松戆踩?。針?duì)陡坡、深坑邊坡的加固方式，常規(guī)的有拋石、漿砌石、混凝土等施工方法，但往往需要修筑臨時(shí)圍堰，施工難度大、工程造價(jià)高。而采用軟體排施工技術(shù)，不需要修筑臨時(shí)圍堰，可以在水面上直接進(jìn)行護(hù)岸加固施工，施工難度小，工程造價(jià)低。

珠海斗門(mén)東堤應(yīng)急項(xiàng)目所處河段河道窄，受橫坑水道、荷麻溪水道及螺洲溪水道下泄水流的沖刷嚴(yán)重，受新會(huì)～臺(tái)山的高速船只浪損的影響大。其中，樁號(hào)CK1+830m～CK2+640m長(zhǎng)0.81km堤段，堤外無(wú)灘、岸坡陡、深泓逼岸，近堤河床高程為－5.0m～－9.5m，為重點(diǎn)險(xiǎn)工段。針對(duì)不利工況，該段邊坡采用軟體排施工技術(shù)進(jìn)行護(hù)岸加固。

2 施工技術(shù)

軟體排即以土工布管袋充砂后作為中間層，然后上下輔助塊石和石渣所形成的結(jié)構(gòu)體，分為枯水平臺(tái)、充砂管帶軟體排及拋石三部分。土工布軟體設(shè)置在拋石及石渣墊層之間。工程施工內(nèi)容包括:排體基層石碴拋填、錨樁及連系梁安裝、排體制作、排體充填及沉排施工、排體岸坡混凝土鎖口、拋石壓載等。

2.1 排體基層石碴拋填

本工程軟排體基層設(shè)計(jì)為填筑石碴，其作用是將上部荷載均勻有效地分散在岸坡基底上，避免局部壓強(qiáng)過(guò)大。石碴選用料場(chǎng)開(kāi)采的邊角料及小粒徑塊石進(jìn)行拋填形成坡面，坡比為1∶5，為使排體與坡面接觸良好，坡面盡量平順，避免出現(xiàn)較大坑洼及褶皺。

施工工序:拋填區(qū)網(wǎng)格劃分—測(cè)量定位—石碴拋填(船拋結(jié)合岸拋)—形成面檢測(cè)—復(fù)拋—驗(yàn)收合格。

2.1.1 拋石網(wǎng)格劃分及地形測(cè)量

2.1.1.1 拋石網(wǎng)格。施工前將拋投區(qū)劃分為矩形網(wǎng)格，將設(shè)計(jì)拋投量計(jì)入相應(yīng)網(wǎng)格，在施工過(guò)程中按預(yù)先劃分的網(wǎng)格及其工程量進(jìn)行拋填，為控制拋投均勻性，施工按20m×10m(順?biāo)?垂直水流)進(jìn)行拋石單元網(wǎng)格劃分(圖1)。

圖1 拋石碴單元網(wǎng)格劃分

2.1.1.2 測(cè)量定位。首先根據(jù)設(shè)計(jì)給定的坐標(biāo)點(diǎn)布設(shè)控制網(wǎng)，堤線向每20m測(cè)一斷面，垂直堤軸根據(jù)地形岸坡設(shè)控制點(diǎn)及方向點(diǎn)，水上設(shè)定位點(diǎn)(根據(jù)實(shí)際情況加密測(cè)點(diǎn))。根據(jù)測(cè)量資料結(jié)合劃分的單元格計(jì)算拋石量，并填入單元格。

2.1.2 拋投試驗(yàn)

拋石船定位時(shí)，需要根據(jù)塊石入水后的漂距來(lái)確定其定位偏移量。拋石漂距在正式施工前先進(jìn)行拋投試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)獲得在施工水域內(nèi)不同重量塊石在不同流速各水深時(shí)的落點(diǎn)漂移規(guī)律，在此基礎(chǔ)上得到適用于該水域的漂距，作為定位依據(jù)。

試驗(yàn)時(shí)先測(cè)量試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的水流流速及水深，再對(duì)每個(gè)典型的塊石稱量，然后測(cè)定單個(gè)塊石的漂距。如此重復(fù)，測(cè)定不同重量塊石在不同流速、水深條件下的漂距，計(jì)算單位沉降量，并紀(jì)錄、整理作為施工時(shí)定位船、石碴沉降的依據(jù)。

2.1.3 石渣拋投

2.1.3.1 拋石船定位。采用100t～200t有自航能力的駁船，在船上標(biāo)識(shí)定位點(diǎn)，根據(jù)岸上方向控制點(diǎn)和起拋控制點(diǎn)，確定拋石船的位置，由施工人員對(duì)拋石船實(shí)施動(dòng)態(tài)控制，發(fā)現(xiàn)偏移及時(shí)糾正。

2.1.3.2 石渣拋投。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形及潮汐變化，石碴拋填施工采用岸上拋投和船上拋投相結(jié)合的施工方法。高程－2.0m以上石碴拋填采用岸拋，高程－2.0m以下石碴拋填采用船拋法施工。石渣由料場(chǎng)車運(yùn)至碼頭上船，船運(yùn)至施工區(qū)，深水區(qū)用500t～1000t船拋填，淺水區(qū)用200t～500t船拋填。

岸上拋投:高程－2.0m～1.0m護(hù)坡平臺(tái)，采用陸上填筑，車運(yùn)至現(xiàn)堤頂，卸至高程0.5m左右平臺(tái)，用挖掘機(jī)多次轉(zhuǎn)運(yùn)至－2.0m高程。

船上拋投:拋石船定位完畢后，根據(jù)船載石碴方量對(duì)應(yīng)網(wǎng)格石渣方量開(kāi)始拋填作業(yè)，實(shí)際拋投量按沉降量加輪廓線量考慮，單元區(qū)域作業(yè)完成后，拋石船重新定位，實(shí)施作業(yè)。

2.2 錨樁及連系梁施工

軟體排岸上錨固由錨樁和連系梁組成。錨樁為C30預(yù)制鋼筋混凝土樁(20cm×20cm×300cm);連系梁為C30鋼筋混凝土連系梁(20cm×40cm)，使樁連成整體，增加樁體承受排體拉力的能力。

2.2.1 錨樁

錨樁為預(yù)制樁，兩側(cè)伸出鋼筋和連系梁縱向鋼筋連結(jié)。施工時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)位置用挖掘機(jī)將預(yù)制樁靜壓貫入。

2.2.2 連系梁

連系梁為C30鋼筋混凝土，預(yù)制樁位于現(xiàn)有防洪墻2m處。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，連系梁采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑方式，混凝土、石碴及其它材料利用石碴岸拋形成的施工道路，或據(jù)潮位情況修建沿堤軸縱向施工便道，用斗車轉(zhuǎn)運(yùn)至施工作業(yè)區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑。

2.3 軟體排排布制作

2.3.1 排體制作

2.3.1.1排布技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，排布采用機(jī)織土工布、單位重300g/m2、抗拉強(qiáng)度30kN/m、滲 透 系 數(shù)10－2cm/s、伸 長(zhǎng) 率(￡ ＞30%)。沖砂管帶布單位重200g/m2。

2.3.1.2 排布制作。排布按設(shè)計(jì)規(guī)格尺寸在廠家制作，并卷安在預(yù)先準(zhǔn)備好的軸竿上。單塊排體寬10m，長(zhǎng)50m～70m不等，垂直堤軸線方向布置。

灌砂口布置:每條橫肋帶在中間設(shè)一灌口，縱肋帶根據(jù)沉排船長(zhǎng)度設(shè)置灌砂口。

2.4 排體充填及沉排施工

本工程軟體排的功能是保護(hù)坡面免受沖刷，保證排體平順地鋪在坡面上、保證排布與排布之間的搭接，是軟體排成功的關(guān)鍵。

2.4.1 施工準(zhǔn)備

首先進(jìn)行沉排船的改造，在200t甲板駁增設(shè)卷筒、平臺(tái)、導(dǎo)軌、錨機(jī)和發(fā)電機(jī)等設(shè)備。施工前先對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，詳細(xì)了解沉排區(qū)域水深、流速、流向、流態(tài)情況，繪制出每幅排體的標(biāo)準(zhǔn)軌跡圖，在岸坡上根據(jù)每幅排體位置施放出坐標(biāo)點(diǎn)。再次檢查沉排船上各設(shè)備是否完好。機(jī)制布在專業(yè)排布生產(chǎn)廠家進(jìn)行加工，沉排船上至少備足一天施工所需的排布，充砂船裝滿中粗砂。

2.4.2 沉排船定位

用拖輪將已準(zhǔn)備妥當(dāng)?shù)某僚糯系殖僚攀┕^(qū)，利用安裝在沉排船上控制排體兩邊邊線的GPS定位系統(tǒng)，按標(biāo)準(zhǔn)軌跡圖進(jìn)行定位，沉排船到位后利用6臺(tái)3t船用絞關(guān)、6根鋼纜和6口霍爾錨控制。其中，船首尾為主纜，承受整個(gè)船舶上下漂移拉力和控制船舶縱向移動(dòng)，艏艉4臺(tái)則控制船舶橫向平行移動(dòng)。

2.4.3 排頭固定

沉排船定位后，排布卷入沉排船的卷筒上，將排頭用人工拉至混凝土連系梁處固定牢固。把位于岸坡上的排布展開(kāi)鋪平，并將排布上的砂肋充滿。再次微調(diào)船位，使工作平臺(tái)上的排布上下邊緣與設(shè)計(jì)軌跡線重合。沉排方向垂直于堤軸線，沉放順序?yàn)橄掠畏较蜃陨嫌畏较蜻M(jìn)行。

2.4.4 排體沉放

沉排船定位于下游邊第一塊排體設(shè)計(jì)位置上，固定排頭后，在工作平臺(tái)上將砂肋充滿。指揮員根據(jù)定位情況，下達(dá)沉放命令，絞動(dòng)沉排船一邊鋼纜，收放主纜，使沉排船平行移動(dòng)。同時(shí)，松卷筒制動(dòng)閥，利用導(dǎo)軌使排體勻速地自工作平臺(tái)滑入水中慢慢沉入河底。當(dāng)一個(gè)空砂肋滑動(dòng)至沉排船工作平臺(tái)邊緣時(shí)，停止移船，止住排體滑動(dòng)，充灌砂肋后繼續(xù)沉放，如此反復(fù)直到整幅排體沉放完畢，然后移動(dòng)沉排船至第二幅排體設(shè)計(jì)位置。

2.4.5 沉排軌跡控制

在沉排過(guò)程中，排體水下搭接是保證護(hù)底成功與否的關(guān)鍵。因此，沉排前把排布軸線坐標(biāo)、搭接寬度等有關(guān)數(shù)據(jù)換算成坐標(biāo)繪制成沉排軌跡圖，利用測(cè)量?jī)x器控制好排體上下邊緣入水位置。施工人員按照船位移動(dòng)過(guò)程中GPS提供的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)，不斷校正船位，從而保證排體上下邊緣入水位置精度。第5幅排體沉放完畢之后，潛水員潛入河底探摸檢測(cè)排體搭解情況。如搭解寬度超出規(guī)范要求，則在搭接處補(bǔ)沉一條覆蓋排，以確保排體搭解符合要求。船上沉排施工示意見(jiàn)圖2:

圖2 排體沉排施工示意

2.5 排頭埋設(shè)及鎖口混凝土

排頭埋設(shè)的目的是為了不使岸坡水流入排底，而沖刷布底以下岸坡破壞排體結(jié)構(gòu)。本工程軟體排的功能是保護(hù)坡面免受沖刷，保證排體平順的鋪在坡面上、保證排布與排布之間的搭接，是軟體排成功的關(guān)鍵。當(dāng)沉排數(shù)塊成功后開(kāi)始排頭埋設(shè)工作，根據(jù)設(shè)計(jì)排頭溝寬80cm、深40cm，將排頭埋入溝中后，鋪40cm粹石，上部用80cm×80cm混凝土壓頂。本工程設(shè)計(jì)壓載采用排布上拋1m厚塊石壓載法，當(dāng)沉排數(shù)塊成功后可開(kāi)始?jí)狠d工作，壓載拋石施工方法同拋石碴施工。

2.6 拋石壓載

本工程設(shè)計(jì)壓載采用排布上拋1m厚塊石壓載法，當(dāng)沉排數(shù)塊成功后可開(kāi)始?jí)狠d工作，拋石壓載施工方法同拋石碴施工方法。

3 施工質(zhì)量保證措施

3.1 軟體排施工技術(shù)要求

3.1.1 軟體排布的品種、規(guī)格、質(zhì)量和縫制必須滿足規(guī)范要求。鋪設(shè)方向、范圍、充填質(zhì)量和搭接必須符合設(shè)計(jì)要求;

3.1.2 排體采用雙道縫線縫制，疊壓寬度不小于5cm，兩線相距以1.5m～2.0m為宜;

3.1.3 加筋帶拉環(huán)采用φ6mm的筋繩;

3.1.4 兩軟體排搭接時(shí)，上游側(cè)排體搭接在下游側(cè)排體上，搭接寬度不小于50cm，并將搭接處壓實(shí)。

3.2 施工控制要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

3.2.1 沉排施工應(yīng)根據(jù)排體尺寸、施工區(qū)水深、荷載情況等改造沉排船，使其適合工程施工;沉排前要對(duì)沉排區(qū)域進(jìn)行測(cè)量或掃床，發(fā)現(xiàn)突出尖狀物時(shí)，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行處理，以保證所沉排體不被破壞。

3.2.2 沉排過(guò)程中應(yīng)根據(jù)沉排區(qū)域的水流流速、流態(tài)及河床地形控制好移船與放排的速度，以使排體緊貼河床;施工時(shí)控制好排布鋪放平整，壓載均勻，沉排全過(guò)程必須監(jiān)測(cè)排體邊緣入水的軌跡，增加0.5m派幅寬度;排體沉放完畢后及時(shí)進(jìn)行探摸檢測(cè)，確保搭接符合要求。

3.2.3 采取系物、加肋條、牽引、導(dǎo)軌等有效措施，確保所沉排布緊貼河床，做到不翻排，不撕排，不堆疊;必要時(shí)在排體縱向方向兩端增加加筋拉條，以增加排布的縱向抗拉強(qiáng)度，確保沉排施工過(guò)程中不撕排。對(duì)不能及時(shí)沉放完畢或因退水而露出水面的排體，要及時(shí)覆蓋，避免陽(yáng)光直射。

3.2.4 各操作員要注意力集中，動(dòng)作協(xié)調(diào)一致，沉排時(shí)排布上不能站人，以免發(fā)生安全事故。

3.3 質(zhì)量保證措施

船上沉排施工是一個(gè)特殊過(guò)程，必須按照特殊過(guò)程的控制程序進(jìn)行施工。

3.3.1 對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底、發(fā)放作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，進(jìn)行質(zhì)量、安全教育，并留下記錄。特殊崗位必須持證上崗。

3.3.2 原材料如排布采購(gòu)，須按采購(gòu)控制程序?qū)┓竭M(jìn)行評(píng)價(jià)，并按要求送檢，送檢合格后方可供貨。每批次材料進(jìn)場(chǎng)后，按規(guī)定再進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格方可使用，在此過(guò)程中，需填寫(xiě)相關(guān)的檢驗(yàn)記錄。施工的沉排作業(yè)船舶必須滿足要求，并保持其良好狀態(tài)，做好其使用和維修記錄。

3.3.3 確定沉排作業(yè)船的施工控制方案，根據(jù)護(hù)底范圍的水流流速、流態(tài)及河床地形，控制好移船與放排的速度，使排體緊貼河床。

3.3.4 沉排作業(yè)人員要注意力集中，動(dòng)作協(xié)調(diào)一致，注意作業(yè)安全。每段排體放排前要進(jìn)行檢查，并留下檢查記錄。

3.3.5 使用GPS監(jiān)視沉排作業(yè)過(guò)程時(shí)，除按監(jiān)視和測(cè)量裝置控制程序規(guī)定的要求進(jìn)行作業(yè)外，每天應(yīng)定時(shí)自檢，保證監(jiān)視過(guò)程的可靠性和有效性，并填寫(xiě)記錄。每天工作完畢后，應(yīng)及時(shí)整理沉排記錄，分析沉排過(guò)程，保證排與排間的重疊度，并評(píng)價(jià)操作過(guò)程，總結(jié)沉排經(jīng)驗(yàn)。

4 施工效果及建議

4.1 軟體排施工時(shí)，對(duì)于主航道區(qū)應(yīng)提前與航道部門(mén)商定具體施工時(shí)間，避免影響航道航行和施工計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)。

4.2 充砂管袋間距宜小于2m，以增加壓載重量，使排布能迅速沉底。

4.3 排體間橫向搭接長(zhǎng)度宜為1m～1.5m，以保證排體入水貼底后有更好的橫向搭接。

4.4 本工程軟體排施工完畢后，經(jīng)檢查驗(yàn)收，符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到預(yù)期效果。