齊 鵬 廖軒之

（中交二航局第一工程有限公司）

航道整治工程砂肋軟體排沉排施工關(guān)鍵技術(shù)

齊 鵬 廖軒之

（中交二航局第一工程有限公司）

近年來(lái)，內(nèi)河航道的建設(shè)發(fā)展越來(lái)越受到國(guó)家的高度重視和支持。內(nèi)河航道整治工程加快了建設(shè)的步伐，內(nèi)河航道建設(shè)得到了全面、快速的發(fā)展。砂肋軟體排沉排施工作為內(nèi)河航道整治工程的重要施工工藝，廣泛應(yīng)用于護(hù)底等施工領(lǐng)域。本文主要對(duì)水利工程砂肋軟體排沉排施工中鋪排船定位、軟體排鋪設(shè)及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行講解。

航道整治；水利工程；砂肋軟體排；鋪排船定位

1 概況

天星洲汊道段河道綜合整治工程處于長(zhǎng)江下游揚(yáng)中河段，屬于大型內(nèi)河水利工程項(xiàng)目。揚(yáng)中河段屬長(zhǎng)江下游感潮河段，潮位受長(zhǎng)江徑流和潮汐雙重影響，每個(gè)太陰日潮位兩漲兩落，為非正規(guī)半日型，水位、流量受到潮汐的明顯影響。

本工程圍堰坡腳防護(hù)洲頭段采用砂肋軟體排上壓拋石，其砂肋軟體排施工面積約為32萬(wàn)m2。且砂肋軟體排沉排位置處于洲頭位置，其區(qū)域受潮汐影響明顯，水流速度大，對(duì)軟體排定位準(zhǔn)確性影響很大，順?biāo)鞣较虺僚艆^(qū)域多，對(duì)排布的橫向收縮影響程度大，容易由于定位不準(zhǔn)確、排布橫向收縮引起部分設(shè)計(jì)位置沒(méi)有排布覆蓋，從而造成水流坡腳水流沖刷嚴(yán)重，對(duì)堤身構(gòu)成安全隱患。因此，對(duì)砂肋軟體排準(zhǔn)確定位技術(shù)及橫向收縮控制技術(shù)研究勢(shì)在必行。該技術(shù)的研究不僅能對(duì)本工程起到技術(shù)指導(dǎo)的作用，也能起來(lái)縮短工期、節(jié)約成本的目的。

2 砂肋軟體排施工工藝現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)內(nèi)河航道整治工程砂肋軟體排沉排施工工藝中普遍存在一個(gè)問(wèn)題：砂肋軟體排沉放位置準(zhǔn)確度不高，且排體橫向收縮得不到有效的控制。其問(wèn)題可能導(dǎo)致排體位置達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也增加了材料的損耗量。

近年來(lái)，內(nèi)河航道的建設(shè)發(fā)展越來(lái)越受到國(guó)家的高度重視和支持。內(nèi)河航道整治工程加快了開(kāi)工建設(shè)的步伐，內(nèi)河航道建設(shè)得到了全面、快速的發(fā)展。砂肋軟體排沉排施工作為內(nèi)河航道整治工程的重要施工工藝，廣泛應(yīng)用于護(hù)底等施工領(lǐng)域。隨著內(nèi)河航道整治工程的發(fā)展，其施工質(zhì)量、工期要求的不斷提高，研究出一套切實(shí)可行且經(jīng)濟(jì)的施工工藝來(lái)解決排體準(zhǔn)確定位及橫向收縮已勢(shì)在必行。

3 鋪排施工技術(shù)

3.1 施工部署

分兩個(gè)工區(qū)：K0+000～K1+060和K12+035～K13+473兩個(gè)工區(qū)。采用淺水位人工鋪排、深水位鋪排船作業(yè)的施工方式進(jìn)行施工。

投入2艘鋪排船，2艘500m3的吸砂船，4艘500m3的運(yùn)砂船，4臺(tái)22kW泥漿泵和4臺(tái)15kW高壓水泵。從兩側(cè)下游端向上游洲頭平行作業(yè)，后鋪塊壓前鋪塊，搭接寬度不小于2m。在第1疏浚區(qū)就近采砂。砂肋軟體排土工布由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家加工。

3.2 施工工藝流程（如圖1）

3.3 鋪排船定位

3.3.1 鋪排定位順序

根據(jù)鋪排作業(yè)由下游往上游推進(jìn)的要求，在施工區(qū)分別在洲頭尾部?jī)啥藢伵糯归_(kāi)布設(shè)，兩船同步向上游洲頭推進(jìn)。

3.3.2 排體放樣

鋪排船主要依靠GPS衛(wèi)星水上導(dǎo)航系統(tǒng)給予水上定位。先把鋪排船上GPS衛(wèi)星水上導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航圖移至鋪排施工的范圍。根據(jù)業(yè)主提供的坐標(biāo)控制點(diǎn)，GPS操作人員依據(jù)電腦顯示精確放出排體位置，定出砂肋軟體排的四角點(diǎn)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果放置4個(gè)浮標(biāo)，作為施工的參照物。

3.3.3 鋪排船定位

在鋪排船上選擇適當(dāng)?shù)奈恢冒仓脙膳_(tái)GPS接收機(jī)天線。用全站儀測(cè)出GPS兩個(gè)天線與滑板前沿點(diǎn)1、2與滾筒中點(diǎn)3的相互關(guān)系。鋪排時(shí)GPS儀器輸出其天線的實(shí)時(shí)坐標(biāo)值，并輸入到電腦中。電腦根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)，通過(guò)軟件在屏幕上顯示出施工區(qū)域與鋪排船的相互關(guān)系。計(jì)算機(jī)顯示施工船舶動(dòng)態(tài)船位圖形，移船人員根據(jù)GPS定位軟件顯示鋪排位置，將鋪排船移動(dòng)至鋪排起始位置，當(dāng)電腦顯示偏差值和位移值達(dá)到允許誤差范圍內(nèi)，表示施工船舶已經(jīng)到達(dá)設(shè)計(jì)位置。位置定好后，用起錨艇拖錨去適當(dāng)位置拋錨。要控制鋪排方向錨的錨位與鋪排方向夾角不超過(guò)70°，而且錨位不能拋在已鋪設(shè)好的軟體排上。

圖1 鋪排船鋪排施工工藝流程圖

圖2 鋪排船定位示意圖

3.3.4 浮標(biāo)設(shè)置

考慮到最后下水的那部分排布，可能因水流等因素的影響，會(huì)造成與下一塊排搭接不到位的現(xiàn)象，先在每塊排布四個(gè)角上各系一個(gè)浮標(biāo)，在鋪下一塊排時(shí)先將鋪排船移至浮標(biāo)前方保證設(shè)計(jì)水下排布達(dá)到搭接長(zhǎng)度。每次鋪排船工作前和工作后，都要有浮標(biāo)，以便于初步定位和潛水員下水檢查質(zhì)量。

3.4 軟體排鋪設(shè)

3.4.1 排體上卷筒

（1）排體由運(yùn)輸船運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，鋪排船將滑板放成水平，由船上起重機(jī)將排體吊到甲板上。

（2）將一塊成捆的土工布排體吊到鋪排船卷筒前的甲板上拆封展開(kāi)，驗(yàn)證排體的尺寸與設(shè)計(jì)是否相符，符合要求后才能開(kāi)始卷排。

（3）卷筒上每0.5m設(shè)有吊鼻一個(gè)，吊鼻設(shè)φ12鋼絲繩，每根鋼絲繩長(zhǎng)度為20m，鋼絲繩另一端吊扣通過(guò)φ15卡環(huán)與雙股φ20丙綸繩（長(zhǎng)30m×2雙抽）連接，丙綸繩另一端與排尾預(yù)縫的直徑50mm的加筋環(huán)連接，縫制時(shí)加筋環(huán)已進(jìn)行加固。

（4）開(kāi)動(dòng)卷筒端部的絞車(chē)，使排體逐漸卷上卷筒。

第一步：開(kāi)動(dòng)卷筒端部的絞車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒，卷起鋼絲繩和丙綸繩，每?jī)蓷l繩需一名工人，以便隨時(shí)糾正繩位，使繩位始終卷在系點(diǎn)左右位置，確保排體平整均勻卷在卷筒上。

第二步：排體上卷時(shí)卷筒的兩端各需二名工人，隨時(shí)糾正排體的位置，避免卷偏、卷皺，甲板上排體兩側(cè)需要6～8名工人整平預(yù)卷排體。

最后，當(dāng)排體端部于滑板邊緣齊平時(shí)，停止卷筒作業(yè)，并將卷筒剎住。

3.4.2 砂肋充灌

（1）穿砂肋袋：砂肋袋由編織布加工成φ300mm的圓形管道，在土工布加筋帶位置每750mm布設(shè)穿砂肋袋的砂肋固定帶，砂肋固定帶要能保證與砂肋的軸線基本在一條直線上。砂袋一定要從每個(gè)縫制好的加筋環(huán)中穿過(guò)，特別是兩個(gè)邊環(huán)不能少穿或漏穿，砂袋在環(huán)中要舒展，不能扭動(dòng)。穿好砂肋袋后，進(jìn)行充砂。

（2）砂肋袋充砂：自航式運(yùn)砂船從取砂地點(diǎn)裝砂運(yùn)到沉排地點(diǎn)，靠在鋪排船卷筒一側(cè)。用砂泵將砂從自航駁抽出送到每條砂肋袋中，充砂泵先從袋口一端充砂，泵與袋口用尼龍繩扎牢，另一端袋口敞開(kāi)，充砂時(shí)讓水從另一端袋口流出，直至出現(xiàn)流砂。待水從砂袋中排出，再?gòu)拇诔ㄩ_(kāi)的一端用充砂泵繼續(xù)充灌。

充灌時(shí)用2臺(tái)22kW沖砂泵從運(yùn)砂船上抽砂進(jìn)行充灌，并用水槍向砂船上沖水，要注意砂水比和充填密實(shí)的程度，保證砂肋袋充盈率不小于85%方能扎緊袋口，每次可充四條砂袋。

充砂泵從砂駁中取砂充灌砂肋，排體緩慢沉入水中?？刂瓶ㄅ帕杭熬硗矂x車(chē)，使沉排速度同砂肋充灌速度同步。通過(guò)移船使軟體排鋪設(shè)到位。移船充灌速度與卷排筒轉(zhuǎn)速保持協(xié)調(diào)，直到鋪排結(jié)束。

3.4.3 砂肋排沉放

砂肋袋充砂完成后，扎緊袋口，啟動(dòng)卷筒開(kāi)始沉排，當(dāng)滑板下傾至軟體排緩緩下滑時(shí)，鎖定滑板傾角，并利用鋪排船上卷筒的剎車(chē)裝置控制排體下滑長(zhǎng)度，在此過(guò)程中，調(diào)節(jié)錨纜退移船位，并配合工作船將土工織物沿導(dǎo)線和導(dǎo)軌平緩展開(kāi)并拉緊，使排體平整鋪于水底，移船時(shí)注意控制移船速度盡量與排體下滑速度同步，移船距離根據(jù)放排長(zhǎng)度和水深確定；當(dāng)甲板上充好的砂肋袋剛滑出甲板到達(dá)滑板時(shí)立即剎住卷筒，使排體停止下滑，繼續(xù)將甲板上的砂肋袋充滿(mǎn)，依此類(lèi)推，直至將單元砂肋排上的砂肋袋全部充灌砂。

圖3 砂肋軟體排鋪設(shè)示意圖

具體沉排方式如下：

第一步：松動(dòng)卷筒剎車(chē)釋放1.5m左右的軟體排（長(zhǎng)度小于第一條未充砂肋管到安全甲板外邊緣距離，保證最后一條充滿(mǎn)的砂肋管停在甲板外邊緣，以下各步同），剎住卷筒，下放滑板，使滑板上排體下滑，直到已充砂肋下滑到滑板上的土工布繃緊為止，滑板下的最大傾角控制在30°左右（如圖4）。

第二步：根據(jù)滑板外邊緣處到水底泥面的距離及滑下的軟體排長(zhǎng)度，計(jì)算出已沉放到泥面上的軟體排長(zhǎng)度，根據(jù)此長(zhǎng)度確定第一次移船的距離，避免排體的重疊或排頭定位失誤。鋪排船通過(guò)GPS衛(wèi)星水上導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)算移動(dòng)距離，平緩?fù)舜侥繕?biāo)位置。移船距離要略小于落在泥面上的軟體排的長(zhǎng)度，防止排頭被拖移或排體撕裂（如圖5）。

圖4 砂肋軟體排鋪設(shè)工序示意圖

圖5 砂肋軟體排鋪設(shè)工序示意圖

第三步：保持滑板傾角不變，釋放軟體排，在甲板上每次充4～6條砂肋管，通過(guò)GPS衛(wèi)星水上導(dǎo)航系統(tǒng)移船使軟體排鋪設(shè)到位，當(dāng)甲板上已充的最后一條砂肋管滑到甲板邊緣時(shí)，停止移船。

第四步：重復(fù)以上步驟，直至排體鋪完，回收丙綸繩。后一幅排根據(jù)前一幅已鋪設(shè)排體，在GPS衛(wèi)星水上導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航圖及前一幅排布最后錨浮位置，確定當(dāng)前排體的平面位置。鋪排船如作業(yè)區(qū)水深不能滿(mǎn)足吃水要求，人工進(jìn)行鋪排施工。

4 軟體排鋪設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 排首沉放控制技術(shù)

第一次排體下沉后鋪排船不移位，待第二次排體下沉后再移船；同時(shí)將第一次下沉的排體拉直，且排頭到設(shè)計(jì)位置，起到排頭固定作用；排頭下水位置由具體水的流向及流速確定；具體壓重?cái)?shù)值要根據(jù)排體結(jié)構(gòu)及當(dāng)時(shí)的水深情況加以修正以確保其正確性。

沉排時(shí)，一定要保證7條以上的砂袋平穩(wěn)地沉落在水下，防止大流速情況下因停止沉排，排頭重量輕而發(fā)生位移。一次沉放三條砂袋為宜，因?yàn)檫^(guò)多砂袋重量與船甲板產(chǎn)生摩阻力太大，防止把軟體排拉壞；過(guò)少排體下沉速度難以控制。

4.2 排尾沉放控制技術(shù)

為確保排尾沉放準(zhǔn)確，沉放時(shí)，要用繩將丙綸加筋圈穿好，并在鋪排船上將繩的尾端固定好。如水深較大時(shí)，則要適當(dāng)增加加筋圈的個(gè)數(shù)以及尾繩的直徑，能確保尾部拉直；放完尾部時(shí)，慢慢拉出尾繩，以免拉動(dòng)或拉翻排尾，并選擇在流態(tài)較小時(shí)進(jìn)行施工。

4.3 排體橫向收縮控制技術(shù)

在軟體排鋪設(shè)過(guò)程中，由于受壓載、縱向牽拉及水流的影響，排體會(huì)發(fā)生一定程度的橫向收縮，從而造成軟體排有效護(hù)底寬度不夠。為了保證軟體排的有效護(hù)底寬度，在制作軟體排時(shí)考慮這一收縮量。在此基礎(chǔ)上對(duì)于排體橫向收縮通過(guò)在鋪排船上調(diào)整排體下滑過(guò)程中的牽拉裝置并且避開(kāi)急劇的漲落潮來(lái)加以改善。

為防止軟體排在鋪設(shè)時(shí)出現(xiàn)橫向收縮，或?yàn)榱吮M量減小橫向收縮，采取以下技術(shù)措施：

（1）排體有效寬度計(jì)算時(shí)按5%考慮其橫向收縮量，具體通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取值。

（2）排體鋪設(shè)過(guò)程中，排體的兩側(cè)用鋼絲繩（錨車(chē)配合）拉住，盡量減少排體的橫向收縮量。

（3）在自然條件較好的情況下鋪排。

（4）增大斜板長(zhǎng)度。

（5）用GPS定位，由潛水員下水配合抽查軟體排數(shù)量的5%。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，內(nèi)河航道的建設(shè)發(fā)展越來(lái)越受到國(guó)家的高度重視和支持。內(nèi)河航道整治工程加快了建設(shè)的步伐，內(nèi)河航道建設(shè)得到了全面、快速的發(fā)展。砂肋軟體排沉排施工作為內(nèi)河航道整治工程的重要施工工藝，廣泛應(yīng)用于護(hù)底等施工領(lǐng)域。隨著內(nèi)河航道整治工程的施工質(zhì)量、工期要求的不斷提高，施工對(duì)鋪排設(shè)備和工藝提出了更高的要求。砂肋軟體排沉排控制技術(shù)為后續(xù)內(nèi)河航道整治砂肋軟體排施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，縮短了工期，保證了施工質(zhì)量，節(jié)約了施工成本，為企業(yè)在后續(xù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中提供了有利的保障。

[1]《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98）.

[2]《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》（SL 235-2012）.

[3]《港口航道護(hù)岸工程施工及設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ300-2000）.

[4]《水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范》（SL52-93）.

U617.8

A

1004-7344（2016）05-0138-03

2016-2-5

齊鵬，男，本科，主要從事港口航道工程建設(shè)工作。廖軒之，男，本科，主要從事港口航道工程建設(shè)工作。