王小明，李 凡，曾慶蓉

（1.長江航道規(guī)劃設(shè)計研究院，湖北 武漢 430043；2.中交二航局第一工程有限公司，湖北武漢 430081）

引 言

新型四面六邊透水框架是一種整體式正三棱錐體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的透水護岸構(gòu)件。具有緩流促淤[1,2]、導(dǎo)流消能、防護岸灘的作用[3]?；炷了拿媪呁杆蚣芫哂邢?，導(dǎo)流促淤的作用，另外可以起到保護堤岸、穩(wěn)定坡腳、減小沖刷、促淤造灘等作用。但傳統(tǒng)透水框架由六根桿件焊接形成正三棱錐體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)整體性差。經(jīng)過研究論證，提出了四面六邊整體式結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路[4]，解決了焊接式透水框架容易腐蝕、開裂而致使桿件散落的問題。整體式四面六邊透水框架為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由上下兩部分共 6根桿件（截面尺寸10 cm×10 cm）組成，內(nèi)置1根?10架立鋼筋?？蚣苤亓繛?0.3 kg。

1 概 述

隨著長江航道整治工程的發(fā)展，對四面六邊透水框架拋投施工安全、質(zhì)量技術(shù)的要求不斷提高[5]，施工技術(shù)也在不斷改進，目前通常的施工方法為人工拋投和機械拋投兩種[6]。四面六邊透水框架拋投高效施工的關(guān)鍵問題是要確保點位準確、數(shù)量足夠、壓載均勻、不起堆、不漏檔，確保施工機械和人員安全。為解決這一問題，在本文中采用自動脫鉤裝置進行透水框架拋投施工，拋投施工由原來的1架拋投改為32架同時拋投。新的施工工藝更加有力地控制了透水框架的落水點，使質(zhì)量控制更加精確。且新工藝避免了傳統(tǒng)施工中出現(xiàn)的人員或甲板工作，大大降低了施工的安全隱患。

定位船和拋投船是透水框架拋投，施工的重要設(shè)備，一般還需要配備絞錨艇一艘，定位船舶需裝備絞錨設(shè)備、GPS定位系統(tǒng)、水流測速儀、測深儀等，機械拋投船需配置吊機、拋投架及其他吊裝設(shè)備。

2 施工工藝

2.1 工藝流程

透水框架群拋施工工藝流程見圖1。

圖1 透水框架群拋施工工藝流程

2.2 劃分施工網(wǎng)格

透水框架拋投施工前必須進行水下地形測量，再按工程量劃分施工區(qū)段，從上游向下游方向分段施工。將框架拋投范圍分別設(shè)置成20 m×20 m的施工網(wǎng)格，將需拋投的施工區(qū)域用 CAD成圖并計算出每個格網(wǎng)內(nèi)的面積，按每平米設(shè)計架數(shù)計算出每個網(wǎng)格需拋投框架數(shù)量。施工時將每個拋投網(wǎng)格進行編號，并注明拋投數(shù)量。

2.3 水深、漂移距測試

船舶定位、拋投前，必須進行實時水深測量和漂移距測試，通過漂移距精確定位船舶。漂移距和漂移距計算方法[7]為先測定水深，流水、流向，實測框架拋投時的漂移距，然后根據(jù)L=0.74VfH/G1/6（其中L為漂移距，H為水深，Vf為流速，G為框架重力），計算其漂移距的理論值，再進行修正，最終通過實時測算的漂移距修正拋投定位坐標。測量拋投框架水平落距還有一個簡單易行的方法，即在透水框架上綁系長尼龍繩，拋投后測量框架的落距[7]。

2.4 定位系統(tǒng)

定位船均裝有5個電動絞關(guān)控制5根鋼纜，從而控制定位船的定位和移動，其中位于船頭中部的主纜，承受整個定位船下漂的拉力，同時控制船舶的上下移動，船頭船尾各設(shè)兩根開錨，控制船舶左右移動。定位船定位時，先由絞錨艇輔助拋錨，通過GPS或岸標粗略定位。錨拋好后，即可進行定位施工，先將定位船移至要拋投的斷面，測量員用GPS船上定位。然后根據(jù)漂移距和GPS跟蹤測量控制定位船的上下、左右絞移距離，以確保定位船按要求準確定位（圖2）。

圖2 船舶拋投定位

2.5 拋投

在裝載透水框架后，運輸船舶航行至拋投區(qū)，并靠泊至定位船，掛靠于定位船上進行拋投。

在框架拋投中，需參照網(wǎng)格工程量，定位船及時移位，指導(dǎo)拋投位置?？蚣軖佂哆\用轉(zhuǎn)動脫鉤的物理原理，通過軸架旋轉(zhuǎn)，結(jié)合透水框架自身重力進行脫鉤，從而實現(xiàn)拋投。拋投架長 7.5 m，寬1.7 m，在拋投架的內(nèi)側(cè)有 8個轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸間距約92 cm，每根轉(zhuǎn)軸上分別有兩個掛鉤，掛鉤間距為1.3 m。掛鉤上綁系有鋼絲繩，作為固定框架用。在轉(zhuǎn)軸上與掛鉤大約90°位置固定一個拉繩，8個轉(zhuǎn)軸拉繩全部連接到吊機副繩上，通過拉動副繩使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致掛鉤上的鋼絲繩脫鉤，從而使框架受自重自然脫落。

拋投時，用鋼絲繩對角綁扎，將多架框架組成一串，用起重裝置起吊，精確地拋設(shè)在設(shè)計網(wǎng)格內(nèi)；當水深和流速較大時，起重裝置可將框架吊至水面線以下進行拋投，以確保拋投的到位率。拋投嚴格按從上游往下游方向的要求進行施工。

2.6 施工注意事項

1）在水深超過5 m或流速大于1.5 m/s的深水急流區(qū)域施工時，應(yīng)先試拋并測量水下漂移距，并根據(jù)漂移距確定定位船位置。

2）拋投過程中，嚴格按設(shè)計拋投位置、數(shù)量進行，對已損毀、斷裂的透水框架嚴禁使用。對于枯水出露的透水框架，拋投不均勻的應(yīng)進行整理。在拋投時應(yīng)及時的移動船位，防止形成水下堆積體。

3）施工作業(yè)人員穿戴好救生衣、安全帽等安全防護用品，明確作業(yè)人員分工，指定專人指揮，統(tǒng)一指揮信號，現(xiàn)場指揮人員嚴禁站在邊緣、死角等無法撤離的危險部位，特別當遇到大船經(jīng)過時，安全員要對所有施工人員發(fā)出警告，拋投作業(yè)暫停。

3 群拋方式的優(yōu)點

3.1 增加水上作業(yè)安全保障

透水框架采用人工拋投時，由于質(zhì)量大，且棱角分明，搬動較困難，在拋投時易發(fā)生落水、砸傷等事故；而機械群拋采用起重設(shè)備裝卸的半自動化施工方式，專業(yè)化施工水平明顯提高，大大減少安全事故的發(fā)生概率。鑒于安全性，目前長江航道整治工程已禁止人工拋投。

3.2 提高群拋施工質(zhì)量

實踐表明：單個拋投框架易重疊，造成浪費，框架群堆高所需的框架數(shù)多，也造成浪費；而多架群拋[8]，容易形成穩(wěn)定的框架群[9]，能有效地保護陡坎部位，而且架空率高[10]?？蚣苋憾逊e所占體積與四面體實體的體積比為 4～6。將多個框架組成一串，吊裝至施工網(wǎng)格的水面下進行拋投，增加了拋投物的質(zhì)量，減少了水深，框架拋投時的漂移距離變小[11]，所以機械拋投施工比人工或挖機拋投施工更精確、更均勻，拋投后的促淤效果良好。

3.3 提高拋投施工效率

透水框架機械群拋施工可將多架框架組成一串進行近距離和遠距離拋投，且機械運轉(zhuǎn)速度快，拋投轉(zhuǎn)運和船舶移位次數(shù)少，拋投轉(zhuǎn)運和間歇時間短。根據(jù)實測施工數(shù)據(jù)，相同條件下，拋投區(qū)水深13.1～14.4 m，群拋施工平均施工效率是人工散拋施工的50倍。具體施工效率情況如表1。

表1 機械拋投及人工散拋施工效率對比

4 結(jié) 語

四面六邊透水框架群對水流的降速促淤效果顯著，群拋施工工藝提高了機械化施工程度和施工效率，在質(zhì)量控制、安全保障等方面均得到有效保障。在航道整治工程群拋施工中是一種值得推廣的工藝技術(shù)。