浮吊船網(wǎng)包拋石法在長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段護(hù)岸工程中的應(yīng)用

鞏倫寶 朱秀榮

（1.鎮(zhèn)江市水利工程質(zhì)量監(jiān)督站；江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.鎮(zhèn)江市長(zhǎng)江河道管理處，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

1 概述

長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段護(hù)岸工程多采用水下平順拋石護(hù)岸型式，包括近岸拋投及防崩層塊石拋投。近岸拋投區(qū)域施工設(shè)計(jì)時(shí)往往與岸坡坍塌坎腳相連，以達(dá)到固腳穩(wěn)定岸坡的效果。

長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段水下拋石施工作業(yè)過(guò)去主要采用人工拋投和挖掘機(jī)機(jī)械拋投兩種方式，二者在施工方法上沒(méi)有大的區(qū)別，人工拋投作業(yè)在寬河灣、水淺灘寬的地形上拋投效果較好，但其作業(yè)受客觀條件影響較大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，進(jìn)度慢；挖掘機(jī)機(jī)械拋投能適應(yīng)較復(fù)雜的水下地形，受客觀條件影響相對(duì)較小，拋投量大、進(jìn)度快。但對(duì)于近岸拋投，特別是長(zhǎng)江水位較低時(shí)靠近枯水位沿線呈吊坎狀岸坡的拋投，上述兩種拋投方式的優(yōu)勢(shì)無(wú)法發(fā)揮，石料船受水位影響較大，無(wú)法靠近岸邊，定位不準(zhǔn)確，無(wú)法達(dá)到“拋準(zhǔn)、拋勻”的目的。而浮吊船網(wǎng)包拋石法，拋投位置的調(diào)整依靠吊機(jī)吊臂的旋轉(zhuǎn)、升降和伸縮來(lái)完成，能將塊石網(wǎng)包甩出5～8 m，塊石拋投易控制，能保證其厚度、均勻度，受水位影響相對(duì)較小，且浮吊船具有自航能力，施工作業(yè)機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性及靈活性更強(qiáng)。

2 浮吊船網(wǎng)包拋石法施工組織特點(diǎn)

2.1 施工機(jī)械、石料船及人員配置

施工定位船一般采用300 t 以上的浮吊船，吊機(jī)為16 t，吊臂最大長(zhǎng)度12 m，浮吊船采用多錨定位的方式，以確保浮吊船穩(wěn)定。石料船的配備根據(jù)工程規(guī)模而定，均采用深倉(cāng)船。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，為保證浮吊船連續(xù)作業(yè)，每條浮吊作業(yè)船配備6～8 條深倉(cāng)船（1200～1800 t/條）為宜。操作人員配置船長(zhǎng)1 名，吊機(jī)工1名，水手4 名，調(diào)度員1 名，深倉(cāng)操作工2 名。

2.2 施工程序及工藝流程

浮吊船網(wǎng)包拋石施工程序見(jiàn)圖1。

圖1 浮吊船網(wǎng)包拋石施工程序

施工工藝流程：運(yùn)輸船在石料裝載前，預(yù)先在艙底鋪放8～10 層鋼絲繩加勒網(wǎng)包，一層疊一層，交錯(cuò)排開(kāi)，整個(gè)船艙鋪滿(mǎn)后開(kāi)始裝載石料，裝滿(mǎn)后運(yùn)至工地驗(yàn)收裝載噸位，噸位驗(yàn)收完成后即可上檔進(jìn)行拋投作業(yè)。拋投作業(yè)時(shí)，兩名工人在艙內(nèi)將最上面一層網(wǎng)包的鋼絲繩掛在吊機(jī)的吊鉤上，待工人移至安全位置后，吊機(jī)起吊網(wǎng)包將塊石拋至指定位置，船艙內(nèi)由于下部塊石被吊走，上面的塊石自動(dòng)落在下一層網(wǎng)包上，依次循環(huán)進(jìn)行拋投作業(yè)。

2.3 單元小區(qū)的劃分

長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段一個(gè)拋石護(hù)岸單項(xiàng)工程，一般拋?zhàn)o(hù)面積在幾千至幾十萬(wàn)m2，甚至更大的范圍。根據(jù)《江蘇省長(zhǎng)江水下平順拋石護(hù)岸工程質(zhì)量驗(yàn)收辦法（試行）》，可將整個(gè)拋區(qū)劃分為若干個(gè)單元小區(qū)進(jìn)行拋?zhàn)o(hù)，但對(duì)單元小區(qū)的大小僅規(guī)定不得超過(guò)200 m2。多年的施工經(jīng)驗(yàn)表明，單元小區(qū)面積劃分得過(guò)大或過(guò)小均不利于拋投質(zhì)量、進(jìn)度控制，不能保證達(dá)到“拋準(zhǔn)、拋勻”及工程進(jìn)度相協(xié)調(diào)的目標(biāo)，以100 m2（5 m×20 m）作為一個(gè)單元小區(qū)進(jìn)行塊石拋投控制，其效果最佳，故在鎮(zhèn)揚(yáng)河段護(hù)岸工程施工中，一般按此標(biāo)準(zhǔn)劃分單元小區(qū)。施工時(shí)，將各項(xiàng)目拋?zhàn)o(hù)范圍劃分成面積相等的5 m（垂直流向）×20 m（順?biāo)飨颍?biāo)準(zhǔn)小區(qū)和部分不規(guī)則小區(qū)，然后對(duì)每個(gè)小區(qū)進(jìn)行編號(hào)，計(jì)算出每個(gè)單元小區(qū)需要拋投的塊石總量，并報(bào)監(jiān)理工程師審核確認(rèn)。

2.4 拋石提前量的確定

在正式拋石施工前，根據(jù)漂距計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：

S—塊石縱向水平漂距，m；

v—施工時(shí)拋石部位水面流速，m/s；

h—拋區(qū)相應(yīng)水深，m；

W—塊石重量，kg。

將事先測(cè)定的水流速度，水深及塊石平均重量等數(shù)據(jù)代入公式，計(jì)算得出拋投區(qū)域的漂距，確定浮吊船的位置。

2.5 定位船定位

首次定位：施工前，應(yīng)仔細(xì)分析水下地形圖，觀察施工現(xiàn)場(chǎng)水流情況，確定躉船的拋錨點(diǎn)位置和拋錨方式，實(shí)行專(zhuān)人指揮，協(xié)調(diào)作業(yè)，使定位船基本上位。精確定位：定位船基本上位后，根據(jù)計(jì)算出的拋投單元小區(qū)的定位坐標(biāo)和拋石提前量，采用GPS全球定位系統(tǒng)精確定位。定位坐標(biāo)應(yīng)考慮兩個(gè)方面：①拋石提前量；②吊機(jī)工作死角（定位船與拋投單元小區(qū)外緣的一段距離，一般為1 m）。浮吊船定位后，將深倉(cāng)石料運(yùn)輸船綁定在定位船外側(cè)即可開(kāi)始作業(yè)，見(jiàn)圖2。

圖2 浮吊船定位示意圖

2.6 拋石作業(yè)

水下拋石必須嚴(yán)格遵循“先遠(yuǎn)后近、先深后淺、先上游后下游”的施工原則。施工現(xiàn)場(chǎng)完成各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員應(yīng)重點(diǎn)檢查復(fù)核定位測(cè)量數(shù)據(jù)、確認(rèn)單元小區(qū)拋投總網(wǎng)包數(shù)（根據(jù)以往大量施工資料統(tǒng)計(jì)分析，網(wǎng)包吊裝塊石每包重量約為2.4 t，用每個(gè)單元小區(qū)的拋石總量除以2.4即可得出單元小區(qū)需拋投的總網(wǎng)包數(shù)，不足1 包按1 包計(jì)算）等。拋石作業(yè)時(shí)，為保證拋投均勻，一般每個(gè)單元小區(qū)分兩次拋投完成作業(yè)，吊機(jī)拋投先進(jìn)行上10 m 拋投（5 m×10 m），完成后，浮吊船移至下10 m 進(jìn)行拋投（5 m×10 m）。拋投作業(yè)時(shí)，施工員需做好每個(gè)單元小區(qū)的拋投記錄，調(diào)度員應(yīng)精確指揮拋投位置，確保每個(gè)單元小區(qū)數(shù)量拋?zhàn)悖恢脪仠?zhǔn)。如此操作，一般每個(gè)單元小區(qū)的拋石量偏差均能控制在±5%以?xún)?nèi)，保證拋石平均增厚率能夠達(dá)到65%～135%的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

拋石護(hù)岸工程施工一般在水上作業(yè)，具有隱蔽性強(qiáng)、受天氣等客觀條件影響大、施工難度較大等特點(diǎn)，因此，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制非常重要。為確保水下拋石施工質(zhì)量，施工中主要從“拋準(zhǔn)、拋?zhàn)恪亜颉比矫鎭?lái)抓好質(zhì)量控制。

3.1 拋準(zhǔn)控制

3.1.1 劃分小區(qū)，提高拋投的準(zhǔn)確性根據(jù)施工圖將工程范圍按5 m×20 m 網(wǎng)格劃分成若干個(gè)單元小區(qū)。

3.1.2 放樣定位

根據(jù)單元拋區(qū)的拋石提前量，施工員在施工圖上標(biāo)出每個(gè)單元拋區(qū)的定位坐標(biāo)，測(cè)量工程師采用GPS 進(jìn)行測(cè)量定位，指導(dǎo)作業(yè)人員進(jìn)行浮吊船定位。在拋投過(guò)程中質(zhì)檢員和施工員需時(shí)刻注意浮吊船的位置和方向，一旦發(fā)現(xiàn)存在偏位、移位等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)報(bào)告，并調(diào)整復(fù)位。

3.2 拋?zhàn)憧刂?/h3>

拋石數(shù)量是衡量護(hù)岸工程質(zhì)量的最重要指標(biāo)，只有拋石數(shù)量達(dá)到設(shè)計(jì)總量，工程質(zhì)量才能得到保證。因此，施工中采取“嚴(yán)控單元、保障整體，嚴(yán)控單船、保障整體”的策略，保障拋投數(shù)量。所謂“嚴(yán)控單元、保障整體”就是嚴(yán)控每個(gè)單元小區(qū)的拋投數(shù)量，如計(jì)算出單元小區(qū)需要拋投的網(wǎng)包數(shù)為小數(shù)，則小數(shù)點(diǎn)后無(wú)論是幾，均只進(jìn)不舍，如網(wǎng)包經(jīng)吊機(jī)吊起后，網(wǎng)包內(nèi)石料明顯偏少，則不計(jì)入總包數(shù)，從而在網(wǎng)包計(jì)數(shù)和拋投環(huán)節(jié)保證了每個(gè)單元小區(qū)的拋投數(shù)量；所謂“嚴(yán)控單船、保障整體”就是施工前對(duì)每條參與施工的深倉(cāng)石料運(yùn)輸船進(jìn)行編號(hào)、丈量幾何尺寸及空載水線，核定船只噸位，并登記造冊(cè)，深倉(cāng)石料運(yùn)輸船滿(mǎn)載進(jìn)入施工區(qū)后還需測(cè)量重載水線，并根據(jù)船體排水體積計(jì)算出裝載重量后，再扣除裝載的大塊石及石渣，以保證石料的數(shù)量。

3.3 拋勻控制

拋石護(hù)岸的另一個(gè)質(zhì)量要求是石料拋至岸坡后要均勻平整。在施工中，為了保證拋石的均勻度，一般應(yīng)采取以下控制措施：

浮吊船就位后，根據(jù)吊機(jī)吊臂旋轉(zhuǎn)半徑，將5 m×20 m 單元小區(qū)分成（5 m×10 m）上10 m 和下10 m 兩個(gè)拋區(qū)，再將上10 m（下10 m）分成5 m×5 m 兩個(gè)拋區(qū)，即將單元網(wǎng)包總數(shù)分成4 份。網(wǎng)包拋投時(shí)以每三點(diǎn)之間基本形成正三角形拋投，對(duì)于不規(guī)則小區(qū)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。規(guī)則單元小區(qū)網(wǎng)包拋投見(jiàn)圖3。

除做好以上方面的過(guò)程控制外，沿工程區(qū)域縱向每隔50 m 左右設(shè)1個(gè)固定斷面，作為定點(diǎn)檢測(cè)斷面。施工過(guò)程中及時(shí)對(duì)固定斷面進(jìn)行拋前、拋后測(cè)量套比，檢查拋石的均勻程度，確定漏拋區(qū)域，并及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)拋。

圖3 5 m×20 m 標(biāo)準(zhǔn)單元小區(qū)網(wǎng)包拋投示意圖（1.2 m 厚）

3.4 塊石質(zhì)量控制

拋石護(hù)岸工程所用石料一般要求質(zhì)地堅(jiān)硬，比重不小于2.4 t/m3，嚴(yán)禁使用風(fēng)化石和易水解石塊，塊石含泥量和雜質(zhì)含量不超過(guò)1%，塊石重量一般應(yīng)控制在12～60 kg 之間，塊石飽水抗壓強(qiáng)度不小于30 MPa。塊石的質(zhì)量必須要從源頭抓起，施工單位要到石場(chǎng)塘口、石料碼頭去選料，石料進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)在監(jiān)理工程師的見(jiàn)證下取樣，并送有資質(zhì)的單位進(jìn)行檢測(cè)，合格后方可使用。

4 浮吊網(wǎng)包拋投應(yīng)用效果

4.1 拋投效果

采用配備SeaBat8125 聚焦多波束測(cè)深系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)測(cè)量設(shè)備對(duì)浮吊船網(wǎng)包拋石法施工的多個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行水下地形測(cè)量，并由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)固定檢測(cè)斷面進(jìn)行拋前、拋后斷面測(cè)量套比分析，結(jié)果表明，斷面平均增厚率不僅滿(mǎn)足《江蘇省長(zhǎng)江水下平順拋石護(hù)岸工程質(zhì)量驗(yàn)收辦法（試行）》中斷面平均增厚率在65%～135%范圍內(nèi)的要求，而且近岸拋投特別是水深較淺的區(qū)域，浮吊網(wǎng)包法拋投的效果更好，95%以上的斷面平均增厚率在75%～125%之間，說(shuō)明浮吊船網(wǎng)包拋石法可以大大提高工程施工質(zhì)量。深水水域的拋投效果經(jīng)與以往挖掘機(jī)拋投測(cè)圖效果對(duì)比基本一致。

4.2 與人工、挖掘機(jī)拋投對(duì)比

4.2.1 工程費(fèi)用比較

以長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段世業(yè)洲取水口搶險(xiǎn)工程為例對(duì)三種拋投方式的費(fèi)用進(jìn)行比較，見(jiàn)表1。

表1 三種拋投方式費(fèi)用比較表 （單位：元/t）

從表1 可以看出，人工拋投費(fèi)用稍低，但由于目前石料運(yùn)輸船船型較寬，致使人工拋投勞動(dòng)強(qiáng)度加大，加上人力施工不安全因素較多、勞動(dòng)力緊張等，拋石護(hù)岸工程現(xiàn)已基本不采用人工拋投的作業(yè)方式。比較挖掘機(jī)和浮吊船兩種作業(yè)方式，浮吊船網(wǎng)包法拋投具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

4.2.2 進(jìn)度比較

人工拋投。根據(jù)以往人工拋投數(shù)據(jù)分析每人每天拋石約130 t，按最多能進(jìn)入作業(yè)區(qū)的人數(shù)計(jì)算，人工拋投每臺(tái)班完成工作量約為2200 t 左右，夜間不能作業(yè)。

挖掘機(jī)機(jī)械拋投。每條定位船臺(tái)班拋投塊石量約2500～2800 t，由于石料船夜間不便上檔，夜間也不能作業(yè)。

浮吊網(wǎng)包拋投。每條定位船臺(tái)班拋投塊石量約1500 t 左右，但運(yùn)輸船為深倉(cāng)船，噸位較大，可24 h 作業(yè)。

5 結(jié)語(yǔ)

由于浮吊船具有自航能力，其機(jī)動(dòng)性、靈活性比傳統(tǒng)的定位船更強(qiáng)，能適應(yīng)較復(fù)雜的水下地形條件，施工時(shí)具有定位快、移位快、機(jī)械化程度高、安全性高等優(yōu)勢(shì)，能夠勝任近岸拋投工作量大，沿江岸邊陡坎、吊坎較多的岸坡加固工程以及汛后長(zhǎng)江水位較低的搶險(xiǎn)加固工程，具有較好的實(shí)施效果，值得推廣應(yīng)用。

［1］喻偉.水下拋石護(hù)岸機(jī)械拋投施工控制與質(zhì)量檢測(cè).人民長(zhǎng)江，2008（16）：35-37.

［2］徐海濤，曹德明.長(zhǎng)江拋石護(hù)岸工程施工質(zhì)量控制.江淮水利科技，2008（2）：23-42.