呂文婷 劉永光

摘 要：本文在對(duì)比分析、實(shí)踐研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)D型系結(jié)塊軟體排及混凝土聯(lián)鎖塊軟體排施工結(jié)構(gòu)形式，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出了新型D型聯(lián)鎖塊軟體排結(jié)構(gòu)，并配套形成了一整套完整的施工工法。該工法較傳統(tǒng)軟體排結(jié)構(gòu)形式在施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全、成本等各方面均有了有效改進(jìn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：新型D型聯(lián)鎖塊軟體排;航道整治;施工工藝;效益

1 前 言

我國(guó)江河湖泊眾多，水運(yùn)資源豐富，航道整治工程是內(nèi)河綜合治理的一個(gè)重要部分。長(zhǎng)期以來(lái)，航道整治通過(guò)水下沉軟體排，利用排體隔離和反濾功能，防止水流直接沖刷河床、避免因水流滲透作用而造成河床的局部變形破壞，實(shí)現(xiàn)對(duì)沙質(zhì)河床保護(hù)的目的。2017年以前，我國(guó)航道整治建筑物的護(hù)底結(jié)構(gòu)多采用的D型系結(jié)軟體排結(jié)構(gòu)形式，如長(zhǎng)江下游馬當(dāng)航道整治工程、長(zhǎng)江中游武橋水道航道整治工程等;以及采用混凝土聯(lián)鎖塊軟體排結(jié)構(gòu)形式，如長(zhǎng)江下游東北水道航道整治工程、長(zhǎng)江下游安慶河段航道整治二期工程。

2 研究過(guò)程

2.1原護(hù)底結(jié)構(gòu)形式的不足

從D型系結(jié)塊軟體排在長(zhǎng)江中下游航道整治工程應(yīng)用情況來(lái)看，D型系結(jié)塊軟體排壓載砼塊間的間距較大，排體柔性較好，能適應(yīng)河床變形，但也存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：抗沖刷能力較弱，施工機(jī)械化程度低，質(zhì)量控制難度大，安全隱患較大，材料消耗量大。

混凝土聯(lián)鎖塊軟體排結(jié)構(gòu)雖然解決了D型系結(jié)塊軟體排抗沖刷能力較弱、沉排施工機(jī)械化程度低、漏綁漏系的缺點(diǎn)，但因混凝土聯(lián)鎖塊軟體排壓載片體重量過(guò)大、柔性差，存在一些自身的不足，主要表現(xiàn)在：適應(yīng)變形能力差;壓載體預(yù)制成本高;對(duì)進(jìn)度管理控制不利。

2.2新型D型聯(lián)鎖塊軟體排結(jié)構(gòu)的研究

經(jīng)研究論證，長(zhǎng)江武漢航道工程局探索采用新型D型聯(lián)鎖塊軟體排的結(jié)構(gòu)形式，較好地解決了以上常規(guī)D型系結(jié)軟體排及混凝土聯(lián)鎖塊軟體排在施工及守護(hù)效果中的不足。新的工藝主要有如下特點(diǎn)：

2.2.1結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗沖刷能力強(qiáng)

砼塊由單塊優(yōu)化為單片4m×5m（由80個(gè)單塊組成），其良好的整體性可保證使排體壓載穩(wěn)固。同時(shí)，其單塊體積減小、間距增大，提高了連鎖排柔性，使排體能緊貼河床，提高抗沖刷能力。

2.2.2節(jié)能降耗、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、施工成本低

新型D型聯(lián)鎖塊軟體排單個(gè)砼塊直徑為36cm，厚10cm，每個(gè)砼塊重21.9kg，相比混凝土聯(lián)鎖塊的正方體壓載體，塊體積更小，減少了材料成本。同時(shí)， 新型D型聯(lián)鎖排采用丙綸繩串聯(lián)成片，每個(gè)單元尺寸為4m×5m，系絆時(shí)只需將每個(gè)單元四周的丙綸繩綁系牢固即可，減少了勞動(dòng)用工量，降低了人工成本。

2.2.3施工工序簡(jiǎn)化，施工質(zhì)量顯著提升

新型D型聯(lián)鎖塊軟體排安裝簡(jiǎn)單，由吊車直接吊運(yùn)至排體上，減少了人工搬運(yùn)環(huán)節(jié)，同時(shí)簡(jiǎn)化系結(jié)方式，避免了人工綁系不牢或漏綁以及人工搬運(yùn)的質(zhì)量問(wèn)題，施工的質(zhì)量得到顯著提升。

2.2.4 施工效率高，施工安全有保障

新型D型聯(lián)鎖塊軟體排安裝吊具一次性可吊裝2片，可直接吊裝至排體上安裝，加上系結(jié)簡(jiǎn)化，施工效率較D型系結(jié)砼塊施工提高200%。且由于工效提高，施工占用航道的時(shí)間大大縮短，緩解了施工與通航的安全矛盾，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.5優(yōu)化施工工藝、降低成本

通過(guò)對(duì)模具的研制和改進(jìn)，在使用加強(qiáng)型模具后，預(yù)制時(shí)的破損率降低了2%，轉(zhuǎn)運(yùn)途中的破損率下降了2.5%，施工過(guò)程中的破損率下降了8.5%。由于轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中大量使用了機(jī)械運(yùn)輸代替了人工搬運(yùn)，大大降低了施工成本。經(jīng)項(xiàng)目財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)測(cè)算，較D型系結(jié)軟體排相比，成本降低30%左右。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1施工工藝流程

3.2操作要點(diǎn)

3.2.1模具制作

（1）模具設(shè)計(jì)與制作：本定型組合鋼模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用多層結(jié)構(gòu)，保證模具及支架滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求，能承受所澆筑混凝土的重力及施工荷載;使用的材料質(zhì)量、模具的焊接質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求。

聯(lián)鎖片模具在生產(chǎn)制作過(guò)程中，采用先進(jìn)技術(shù)團(tuán)隊(duì)繪制CAD工藝軟件設(shè)計(jì);德國(guó)雷射激光切割;國(guó)內(nèi)大流量500T液壓拉伸機(jī)壓鑄成型;及專業(yè)鉚工焊接技術(shù)組裝而成。

（2）激光切割：為了保證模具質(zhì)量的精確度，最大化降低誤差。在生產(chǎn)工藝上，并未采用原始的人工下料或裁剪沖壓式。

（3）壓鑄成型：在壓鑄過(guò)程中，為了控制鋼材的韌性、反彈性及物理反應(yīng)性。在通過(guò)涂油防澀壓鑄，油侵降溫開(kāi)模，和液壓穩(wěn)定性能較好的拉伸保壓設(shè)備壓鑄成型。從而保證所加工的母件外徑片體尺寸一致，以保證澆筑聯(lián)鎖塊質(zhì)量保證、外觀輪廓清晰美觀。

（4）焊接組裝：此連鎖片模具是由多個(gè)上下模盒拼裝焊接組合而成。相對(duì)對(duì)焊接技術(shù)要求比較高，長(zhǎng)度及寬度至大，再加上在焊接過(guò)程時(shí)發(fā)生的焊接變形的客觀規(guī)律，都是不可控的，以此先鉚后焊。通過(guò)主方管（高100×寬60×厚4）作主梁，繪制成網(wǎng)狀方格式焊接。利用方管的四面韌性來(lái)進(jìn)行自身抗扭曲的強(qiáng)度，來(lái)減少、控制焊接中的變形。同時(shí)為整片模具的水平度、平整起到了至關(guān)重要的作用。為了在澆筑過(guò)程中操作簡(jiǎn)單，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)、高效的效能，最大限度延長(zhǎng)模具使用壽命。為了最大限度減小預(yù)制振搗時(shí)漏漿，在上層模具與下層模具對(duì)應(yīng)的凹槽下部增加一條圓形2cm鐵片，使之重合緊密，最大限度減小漏漿發(fā)生。

（5）模具安裝：施工場(chǎng)地應(yīng)硬化以符合模具安裝工藝要求，下模應(yīng)與場(chǎng)地安裝緊密、牢固、平整。安裝上模時(shí)應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，避免碰撞下模。

3.2.2新型D型聯(lián)鎖塊預(yù)制

經(jīng)多次試驗(yàn)研究，對(duì)壓載砼塊進(jìn)行調(diào)整，為取得防護(hù)效果與砼塊體積之間的最佳平衡，經(jīng)測(cè)算及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)最大直徑由試驗(yàn)時(shí)300mm調(diào)整增大到360mm，上下面直徑320mm，上下對(duì)稱均勻，如圓餅狀，形成了新型D型聯(lián)鎖塊軟體排，大大提高了穩(wěn)定性。

單元塊的預(yù)制過(guò)程主要包括立模、混凝土澆筑、振搗密實(shí)、表面收光、拆模等環(huán)節(jié)。每個(gè)砼塊之間用直徑14mm的丙綸繩縱橫十字交叉進(jìn)行聯(lián)接，澆筑時(shí)將丙綸繩澆筑到砼塊體內(nèi)，最終形成4m×5m的單元排壓載砼塊體。混凝土澆筑前，先在模板上刷脫模劑，再鋪設(shè)丙綸繩，以上工序完成后，將按要求配合比配料并攪拌好的混凝土熟料倒入模具中，經(jīng)過(guò)震動(dòng)密實(shí)，抹平收光，養(yǎng)護(hù)48小時(shí)后脫模。砼壓載塊與丙綸繩澆筑為整體，串聯(lián)成片。

3.2.3新型D型聯(lián)鎖塊養(yǎng)護(hù)

砼壓載塊采用自然養(yǎng)護(hù)方法，養(yǎng)護(hù)期為28天。自然養(yǎng)護(hù)屬露天養(yǎng)護(hù)，受天氣氣候的影響較大，早期強(qiáng)度所需的時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)遇到雨、雪天氣和露天氣溫下降至5℃以下時(shí)，露天養(yǎng)護(hù)將對(duì)砼塊的養(yǎng)護(hù)極為不利，甚至出現(xiàn)受凍和砼面層遭損的情況發(fā)生而引起報(bào)廢。因此，當(dāng)采用自然養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的季節(jié)采用塑料薄膜覆蓋（不透氣）或蘆葦、草覆蓋、澆水等不同的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)氣溫和天氣較好時(shí)可采用灑水養(yǎng)護(hù)，其灑水養(yǎng)護(hù)的每天灑水次數(shù)的多少，將根據(jù)氣溫的高低來(lái)決定，當(dāng)平均氣溫低于5℃以下時(shí)，用薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，以保證砼塊的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

3.2.4新型D型聯(lián)鎖塊儲(chǔ)存、堆放

當(dāng)砼塊達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí)，方可挪動(dòng)到儲(chǔ)存區(qū)進(jìn)行儲(chǔ)存，并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。儲(chǔ)存區(qū)必須平整，具有一定強(qiáng)度，以保證塊體的儲(chǔ)存質(zhì)量。儲(chǔ)存區(qū)應(yīng)按不同齡期劃分不同的場(chǎng)區(qū)，并做好標(biāo)識(shí)，避免錯(cuò)用強(qiáng)度不夠的砼塊。混凝土單元片養(yǎng)護(hù)達(dá)到出運(yùn)強(qiáng)度后，采用配備多點(diǎn)吊鉤的專用吊具放至堆存場(chǎng)地，同一區(qū)內(nèi)塊體應(yīng)分層堆碼整齊，最大堆碼高度不得超過(guò)混凝土施工技術(shù)規(guī)范要求。

3.2.5新型D型聯(lián)鎖塊轉(zhuǎn)運(yùn)及安放

用25T吊機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至駁船，拖運(yùn)至沉排船現(xiàn)場(chǎng)。在沉排過(guò)程中采用GPS進(jìn)行定位，確保排體按設(shè)計(jì)要求的位置入水，并保證符合排體搭接要求。事先把軟體排布卷上卷筒，在滑板上展開(kāi)一段，然后將新型D型單元壓載塊軟體排用桁架吊裝于鋪排船軟體排排布上，將其與排布上的綁扎環(huán)進(jìn)行綁扎，最后新型D型單元壓載塊與排體連成整體。

沉排先把預(yù)先加工好的排布卷入卷筒，排頭固定：在沉放過(guò)程中每通條排頭通過(guò)綁系系排梁進(jìn)行固定。排頭固定后，排布通過(guò)卡排梁平鋪于沉排船工作平臺(tái)上，然后在平臺(tái)上將新型D型單元壓載塊系結(jié)于相應(yīng)的排布上。為了避免排布強(qiáng)度不夠引起排體損壞，排墊上系結(jié)一定量的單元塊后即可松開(kāi)卷筒和卡排梁，絞動(dòng)鋪排船，讓排體沉入河底，當(dāng)卷筒上排布剩下3m左右時(shí)，卡緊卡排梁，將卷筒上的排布退出，卷入下一段排布，兩排布進(jìn)行對(duì)接縫合，然后，卷緊排布，松開(kāi)卡排梁，繼續(xù)下一段排布沉放，如此反復(fù)進(jìn)行排體沉放，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的排長(zhǎng)為止。

3.2.6排體檢測(cè)

在沉排施工過(guò)程中通過(guò)聲吶等技術(shù)手段對(duì)搭接情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確定搭接質(zhì)量是否滿足要求。必要時(shí)按總通條數(shù)的5%對(duì)重點(diǎn)區(qū)域水下排體搭接情況進(jìn)行水下探摸自檢。通條長(zhǎng)度在200m以內(nèi)的探摸2個(gè)點(diǎn)，超過(guò)200m增加一個(gè)探摸檢測(cè)點(diǎn)。主要對(duì)排頭、排中及排尾的搭接寬度進(jìn)行檢測(cè)，潛水探摸時(shí)由監(jiān)理工程師確認(rèn)。

4 效益分析

4.1經(jīng)濟(jì)效益

4.1.1施工效率較傳統(tǒng)D型系結(jié)塊軟體排大幅度提高（進(jìn)度）

由預(yù)制到鋪排施工，全程機(jī)械化作業(yè)，與傳統(tǒng)D型系結(jié)塊預(yù)制相比， 新型D型聯(lián)鎖塊水上沉排施工效率較高，效率提高約1倍。

4 絞錨艇 艘班 0.06 0.06

4.1.2施工安全性較傳統(tǒng)D型系結(jié)塊軟體排明顯提高（安全）

新型D型聯(lián)鎖塊吊運(yùn)簡(jiǎn)單，一次2張，整張片體的安放綁系只需要6個(gè)人左右，人工大大減少;人工勞動(dòng)強(qiáng)度的減小，很大程度上降低安全風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)新型D型聯(lián)鎖塊為一個(gè)整體，在吊運(yùn)過(guò)程中由8連勾裝置吊起，不易掉落，安全系數(shù)高，新型D型聯(lián)鎖塊施工效率較傳統(tǒng)D型系結(jié)軟體排提高了1倍，使得沉排占據(jù)航道的時(shí)間大大縮短施工進(jìn)度有保障，較好地解決施工與通航的矛盾。

4.1.3施工標(biāo)準(zhǔn)化水平較D型系結(jié)塊排增強(qiáng)，施工質(zhì)量明顯提升（質(zhì)量）

新型D型聯(lián)鎖塊綁系安裝較為簡(jiǎn)單，只需將整張片體四周原預(yù)留丙綸繩綁系牢固即可，不存在砼塊漏綁問(wèn)題，質(zhì)量控制管理難度大大降低，施工質(zhì)量明顯提升;

4.1.4施工成本較混凝土聯(lián)鎖塊軟體排大幅度降低（成本）

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)新型D型聯(lián)鎖塊軟體排施工統(tǒng)計(jì)知，與混凝土聯(lián)鎖塊軟體排相比，施工材料成本大幅降低，經(jīng)測(cè)算同一塊排體，新型D型聯(lián)鎖塊軟體排的壓載體體積為0.728立方米，混凝土聯(lián)鎖塊軟體排壓載體體積為1.858立方米，材料成本降低約60%，根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格，預(yù)計(jì)每100平面節(jié)約預(yù)制材料成本約2000元，整體造價(jià)節(jié)約約1420元。

4.2社會(huì)效益

新型D型聯(lián)鎖塊軟體排施工工法較以往施工方法比較，融合了混凝土聯(lián)鎖塊軟體排及D型混凝土系結(jié)塊軟體排的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有效地避免了傳統(tǒng)方法的施工及守護(hù)能力的不足，大大改善了航道整治中護(hù)底施工的施工效果。

新型D型聯(lián)鎖塊軟體排較傳統(tǒng)D型混凝土系結(jié)塊軟體排來(lái)說(shuō)，聯(lián)鎖塊整體預(yù)制，整體性好，砼塊由單塊優(yōu)化為單片4m×5m（由80個(gè)單塊組成），其良好的整體性使排體抗水流沖刷能力增強(qiáng)。排體守護(hù)效果大大提升。

新型D型聯(lián)鎖塊軟體排較混凝土聯(lián)鎖塊軟體排來(lái)說(shuō)，360mm直徑，100mm厚度的圓盤形狀，形成的4m×5m單元塊，使得單元塊上壓載砼塊間間距較混凝土聯(lián)鎖塊軟體排偏大，排體的柔軟性得到有效提升，能更加緊密地貼合河床表面，適應(yīng)河床變形能力增強(qiáng)，對(duì)河床底部河沙的保護(hù)能力大幅提升。

在我國(guó)內(nèi)河航道整治中，通過(guò)護(hù)灘、加固護(hù)岸、護(hù)底、填槽等工程措施，守護(hù)有利的洲灘形態(tài)，遏制河道的不利變化，適當(dāng)調(diào)整局部水流，進(jìn)一步改善航道條件。新型D型聯(lián)鎖塊軟體排護(hù)底施工工法較以往施工方法，經(jīng)濟(jì)效益社會(huì)意義提升非常顯著， 在節(jié)能環(huán)保方面也取得了較好的效益，大大促進(jìn)了航道整治事業(yè)的發(fā)展，未來(lái)將在航道整治工程中大力推廣應(yīng)用。

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