劉凱 唐明 段斐

摘 要：對系結(jié)壓載軟體排的鋪設(shè)進(jìn)行了分析，結(jié)合長江中游沙市河段的工程實例，對寬幅沉排的優(yōu)缺點進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：航道整治 軟體排 寬幅

軟體排在航道整治工程中的作用

作為一種保護(hù)河道現(xiàn)狀和抵御水流沖刷的防守型措施，護(hù)岸施工在長江航道整治工程中得到廣泛的應(yīng)用。護(hù)岸工程以河道多年平均枯水位為界分為兩部分，即枯水位以上稱為“護(hù)坡工程”；枯水位以下稱為“護(hù)腳工程”。因河道的坡腳和河岸的灘堤是“唇齒相依”的兩部分，坡腳不穩(wěn)，灘堤無存，故護(hù)岸工程的原則均是先護(hù)腳后護(hù)坡，且都十分注重“護(hù)腳”的施工，護(hù)腳最基本的做法就是對河床進(jìn)行防護(hù)，抵御水流的沖刷，經(jīng)過多年的反復(fù)篩選和不斷創(chuàng)新，新型的軟體排鋪設(shè)施工越來越被推廣和認(rèn)可。

系結(jié)壓載軟體排結(jié)構(gòu)

目前大范圍使用的系結(jié)壓載軟體排排墊結(jié)構(gòu)為：采用單層聚丙烯編織布加筋而成，加筋條沿排長方向縫制，長與排長相等，縱向加筋條的首、尾端縫制成圓環(huán)，便于排體間的連接。加筋條與排布之間縫制兩根一組的系結(jié)條(用于捆綁砼塊)。砼塊壓載體：采用C20砼塊體。

寬幅沉排的優(yōu)缺點分析

土工織物軟體排在長江航道整治工程中的應(yīng)用已持續(xù)十年有余，且使用數(shù)量較大，現(xiàn)已成為長江航道整治工程中必不可少的重要材料。系結(jié)壓載軟體排的排寬也已從開始的15m逐漸發(fā)展到目前的40m幅寬，那么排體寬度的增加對工程施工具有哪些優(yōu)缺點呢？

1、寬幅沉排的優(yōu)點分析

一般事物的發(fā)展總是往更好、更優(yōu)的方向進(jìn)行，寬幅沉排也一樣。40m幅寬的排體與15m寬排體相比，優(yōu)點是明確的，主要體現(xiàn)在：

提高施工效率。在沉排施工中，船舶移錨、定位所耗費的時間較長，采用40m寬排布與15m寬排布相比，鋪設(shè)相同面積的排布所耗費的時間將減少一半。在長江航道整治工程中，護(hù)岸工程施工受水位影響明顯，一般航道整治工程的施工均要求在枯水期完成，且系結(jié)壓載軟體排護(hù)底是護(hù)岸工程施工的基礎(chǔ)，對沉排的時間要求都很高。因此，高效率的沉排施工是確保工期的關(guān)鍵，采用寬幅排體大大提高了沉排施工效率。

節(jié)約建設(shè)成本。在沉排中，為確保沉排施工效果，保證排體的有效搭接，在設(shè)計中對排體的最小搭接寬度都有相應(yīng)的要求。如果假定15m排體和40m排體搭接寬度要求均為3m，鋪設(shè)長度均為100m，以鋪設(shè)10000m2排布來計，15m寬度排布需8.08張，40m寬度排布需2.62張，搭接浪費的排布面積分別為2124m2和486m2。 比較可知，每鋪設(shè)10000m2排布節(jié)約排布面積為2124-486=1638 m2。以長江中游沙市河段航道治理臘林洲守護(hù)工程為例，沉排施工面積約為67萬m2，則總共節(jié)約排布面積為67×1638=109746 m2，按照排布市場價10元計算，僅排布一項就節(jié)約了100多萬的建設(shè)成本，還不包括相應(yīng)的搭接部位的砼塊及移錨定位的成本等。

增強(qiáng)護(hù)底效果。為了防止排與排之間出現(xiàn)空擋，在排體間設(shè)計有一定的搭接范圍，由于一塊排搭接在另一塊排上，從而使排與排之間出現(xiàn)壟起的突出部位，導(dǎo)致水位雍高，而壟起的部位對水流亦有一定的阻力，水流在受到阻力后產(chǎn)生回流漩渦，從而導(dǎo)致搭接部位后的水流紊亂，若排體搭接寬度不足，則會出現(xiàn)由于紊亂的水流作用不斷淘刷排體下河床，從而導(dǎo)致河床被淘刷破壞。因此，確保排體的搭接寬度是系結(jié)壓載軟體排施工中的一個重點，也是一個難題，根據(jù)目前的施工技術(shù)水平，結(jié)合多年的施工實踐經(jīng)驗來看，排體間的搭接部位仍為護(hù)底中的脆弱地帶。因此，在護(hù)底沉排中盡量減少排體間的搭接縫，采用寬幅沉排是一種行之有效的施工方法。

2、寬幅沉排的局限性

寬幅沉排在施工中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，且存在著很多顯而易見的優(yōu)勢，但在實際施工中還有其不足，主要表現(xiàn)在：

2.1 對施工設(shè)備要求高

在長江航道工程施工中，系結(jié)壓載軟體排鋪設(shè)施工具有施工工程量大、施工進(jìn)度快、水流風(fēng)浪條件差、水上施工作業(yè)條件限制較多等特點，因此對施工設(shè)備的要求更高，選用的鋪排船必須滿足以下要求：①必須采用專用鋪排船，鋪排船噸位要大，抗風(fēng)浪水流穩(wěn)定安全性要好。②鋪排船要有足夠系結(jié)軟體排的施工作業(yè)平臺，用于攤鋪軟體排排布、綁扎砼塊。該作業(yè)平臺寬度、長度要滿足40m沉排施工要求。③在船舷側(cè)設(shè)置一塊可控制俯仰角度的滑板，根據(jù)不同的水深、流速等條件，合理調(diào)節(jié)滑板的傾角，使排首準(zhǔn)確鋪放到水下設(shè)計位置；在滑板兩側(cè)設(shè)置阻流擋板，有效地防止排體邊緣在下滑過程中受水流沖擊而引起的翻卷和移位。④具有定位精度高、性能先進(jìn)等特性的大型專用沉排船。

2.2 對施工工況條件要求高

在進(jìn)行沉排施工作業(yè)時，排體在鋪設(shè)過程中的狀態(tài)包括以下兩種情況：

當(dāng)放排速度大于移船速度時，排體在鋪設(shè)過程中處于圖1所示狀態(tài)，這時排體在水中懸掛的長度最短，排體的浮重最小，排體所受的拉力也最小；

當(dāng)放排速度小于移船速度時，排體在鋪設(shè)過程中處于圖2所示狀態(tài)，軟體排在水中懸掛的長度越長，排體的浮重越大，排體所受的拉力及水流動力越大，不利于施工安全。

在實際施工中，由于鋪排方向可能與水流方向呈任意角度，當(dāng)鋪排方向與水流方向呈一定角度、軟體排在垂直水流方向上的投影面積不為零時，在動水壓力的作用下，即使軟體排的下放速度大于移船速度時，軟體排在水中也不可能保持垂直狀態(tài)，而是在水中出現(xiàn)不規(guī)則形狀，出現(xiàn)如圖3所示形狀。

排體在水下承受的荷載主要有動水壓力，一般按照公式F=KγV2A/2g計算，式中：K—水流力系數(shù)一般取K=2.32；γ—水的重度，取γ=10KN/m3，V—水流流速（m/s），A—計算斷面與流向垂直的平面投影面積（m2），g—重力加速度（m/s2）根據(jù)以上公式可知，水流流速、計算斷面與流向垂直的平面投影面積與排體承受的動水壓力成正比例關(guān)系，排幅越寬、水深越大，施加在排體上的力面就越大。在水深、流速等相同的施工工況條件下，40m寬幅排體所承受的動水壓力約是15m寬排體所承受的動水壓力的2.67倍。當(dāng)水流流速、水位大小達(dá)到一定程度時，軟體排所受的拉力大于其抗拉強(qiáng)度，從而在軟體排的薄弱部位出現(xiàn)撕排現(xiàn)象。

根據(jù)目前的施工技術(shù)，在長江航道整治工程施工中，水深小于15m、流速小于1.8m/s時寬幅沉排護(hù)底的質(zhì)量能得到保證，但當(dāng)水深和流速較大時，現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)指標(biāo)難以確保施工質(zhì)量。不僅沉排搭接寬度難以保證，而且在排布的薄弱（如縫合處、等）部位容易撕排，在荊江河道沙市河段瓦口子至馬家咀工程施工中，在水深為18m、水流流速為1.5m/s（水流紊亂）的施工部位，就發(fā)生過此類撕排現(xiàn)象。

（作者單位：長江武漢航道工程局）