軟體排在南京新生洲右汊全江護底工程中的應(yīng)用

陳 輝，陳 磊，李濤章

（江蘇省南京市長江河道管理處，210011，南京）

軟體排在南京新生洲右汊全江護底工程中的應(yīng)用

陳 輝，陳 磊，李濤章

（江蘇省南京市長江河道管理處，210011，南京）

介紹了長江南京新生洲右汊護底工程混凝土塊軟體排的應(yīng)用，包括結(jié)構(gòu)選型、排體設(shè)計，以及施工過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)如排首下沉、排身沉放、沉排軌跡修正、尾排沉放等采取的施工工藝和技術(shù)。經(jīng)實踐證明，施工過程順利，鋪排質(zhì)量符合設(shè)計要求，相關(guān)經(jīng)驗可為今后類似工程應(yīng)用提供借鑒與參考。

軟體排；護底工程；技術(shù)應(yīng)用

軟體排是長江中下游河道整治工程中常用的一種護岸或護底結(jié)構(gòu)型式，其主要由土工布排體和其上的壓載物組合形成，具體結(jié)構(gòu)型式有多種，主要有砂肋軟體排、系混凝土塊軟體排、混凝土鉸鏈排等。軟體排防護機理主要是隔離水流和土層，防止水流沖刷、沖深岸坡土體，影響岸坡、河床穩(wěn)定，同時亦起反濾作用，防止土顆粒在滲流作用下流失。軟體排整體性、柔韌性較好，能適應(yīng)岸坡、河床變形，抗沖能力較強。目前，軟體排多用于近岸或局部范圍的河道整治工程，大范圍跨江護底應(yīng)用較少，相關(guān)文獻資料鮮見。實施不久的長江南京新生洲右汊護底工程為全江軟體排護底，本文敘述了該工程的方案設(shè)計、施工工藝等，相關(guān)經(jīng)驗可為今后類似工程提供借鑒與參考。

圖1 護底工程位置示意圖

一、工程概況

新生洲右汊護底工程是目前正在實施的長江南京新濟洲河段河道整治工程中的一項，該護底工程位于長江新生洲右汊進口段 （見圖1），是新濟洲河段河勢控制工程，旨在控制右汊沖深發(fā)展，防止左汊萎縮，維護河勢岸線穩(wěn)定，保障沿岸的社會經(jīng)濟發(fā)展。工程區(qū)域江面開闊，寬約1.4 km，枯水期最大水深近20 m，大風(fēng)天氣易形成大浪，水流風(fēng)浪條件差，同時由于工程區(qū)域處長江主航道，上、下船舶交通流量大，加之該工程為全江護底，工程施工與上下船舶之間相互干擾多，諸多不利因素對水上施工作業(yè)限制及安全影響大。

二、工程設(shè)計

1.結(jié)構(gòu)選型

工程區(qū)域江面開闊，河床土層以粉砂為主，抗沖性較差，對護底結(jié)構(gòu)的抗沖性、整體性要求較高；沉排區(qū)域水深在15～18m之間，水深較深，且沉排方向為順?biāo)鳎僚艜r對排體抗水流沖擊能力、抗拉強度，以及排體收縮變形的控制要求較高；此外，護底材料不宜太厚，以免擾亂環(huán)境水流，影響船只正常航行。綜合考慮，護底結(jié)構(gòu)選用系混凝土塊軟體排，排體由土工布排墊和“王”字形混凝土壓重塊組成，混凝土塊通過縱向縫制的加筋條和系結(jié)條與排墊連接。

2.排體設(shè)計

軟體排的設(shè)計主要包括排體結(jié)構(gòu)、排幅和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性校核等。排幅和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性校核 （包括抗漂浮、抗掀起、排體順坡抗滑、壓重計算等）可依據(jù)規(guī)程、規(guī)范進行計算，根據(jù)本工程水文、地質(zhì)條件以及工程任務(wù)，設(shè)計軟體排護底垂直水流向?qū)挾? 280 m，順?biāo)飨蜷L度260 m，排體間搭接寬度不小于2 m，排體上下游兩端及左右側(cè)采用拋石壓邊，拋石寬20 m，拋石厚度1 m。

關(guān)于排體結(jié)構(gòu)，軟體排縱橫向抗拉強度應(yīng)滿足施工期、使用期荷載要求，根據(jù)混凝土塊壓重以及沉排水深等條件，設(shè)計土工布排墊采用320 g/m2的聚丙烯編織布縫制，沿排墊長度方向縫制間距長50 cm、寬5 cm的聚丙烯加筋條（不小于50 g/m），加筋條上縫制長100 cm的系結(jié)條，用以綁扎混凝土壓重塊?；炷翂褐貕K采用26 cm×40 cm的“王”字形C20素混凝土預(yù)制塊，厚度12 cm，沿加筋條中心間距50 cm。排體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示。

圖2 系混凝土塊軟體排結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

三、沉排施工

1.施工方案

護底工程施工范圍廣、工程量大，施工線路穿越長江主航道，為減少施工作業(yè)與來往船只的相互干擾，工期要短，施工進度要快，同時考慮到水流風(fēng)浪條件差，因此采用大型專業(yè)沉排船，該船能一次性沉放寬40 m、長500 m的排體，適應(yīng)水域條件能力強，抗風(fēng)浪水流穩(wěn)定安全性較好。

根據(jù)沉排船作業(yè)平臺長度，將1 280 m長的護底軟體排劃分成 35塊，每塊排體寬40 m（含搭接寬度）。施工順序為從新生洲洲側(cè)向右岸依次沉放，每塊排自上而下進行沉排，排首、排尾的壓排拋石隨后跟進?？紤]施工難度，選擇在長江水位較低、流速較緩的枯水期施工。

圖3 軟體排沉排施工流程簡圖

2.施工準(zhǔn)備

（1）水下地形檢測

施工前，先進行施工區(qū)域內(nèi)的水下地形測量，掌握工程區(qū)域水下地形變化，發(fā)現(xiàn)有突出尖狀物及時采取措施進行處理，保證排體不被破壞。

（2）沉排軌跡規(guī)劃

根據(jù)沉排施工范圍和順序，將每塊排布的尺寸、沉排的坐標(biāo)輸入到RTK定位系統(tǒng)軟件中，計劃出沉排船的設(shè)計運動軌跡線，以便在沉排施工時控制沉排船移動，確保排體最終落位、搭接寬度、沉排長度滿足設(shè)計要求。

（3）材料準(zhǔn)備

該工程所用半成品混凝土預(yù)制塊和土工布排墊用量大，為保證材料質(zhì)量和供料強度，材料由專業(yè)廠家提前制作生產(chǎn)，并運抵工程區(qū)域附近指定碼頭，再由運輸船轉(zhuǎn)運至沉排船旁，由沉排船自備吊機吊至沉排船。

3.施工工藝

（1）工藝流程

軟體排沉排施工主要包括沉排船定位、排布安裝、排體沉放等步驟，具體見圖3所示。沉排作業(yè)見圖4所示。

（2）施工要點

沉排施工流程較為復(fù)雜，其中排首下沉、沉排軌跡修正、尾排沉放等幾個重要環(huán)節(jié)，直接影響工程質(zhì)量，甚至工程成敗。

①排首下沉。展卷于卷筒的排布安裝完畢后，通過作業(yè)平臺上游側(cè)面可調(diào)傾角滑板下放后形成的下滑力沉入水中，由于排體面垂直于水流，阻水面大，在水深流急中，排體向下游漂移，排首難以準(zhǔn)確沉放到設(shè)計位置，嚴(yán)重時甚至貼附船底，影響施工安全。

圖4 沉排作業(yè)示意圖

為保證排首下沉到預(yù)定位置，在每塊排首加裝排首梁，牽引排首下沉。梁長3.5 m，采用C20鋼筋混凝土，橫斷面尺寸為邊長30 cm的正方形，單根梁重約為0.77 t。用吊車將排首梁吊至滑板前邊緣縱向一字?jǐn)[放，排首梁與排布頭之間用丙綸繩綁系連接，連接繩長度為水深1.5倍。

排首沉放施工過程：先將沉排船移位至距護底范圍上端的上游側(cè)一定距離 （為連接繩長度即水深的1.5倍加上拋投漂距），放下滑板，排首梁滑入水中；再操作卷排機緩慢施放排布，直至排頭落入河床；然后將船退至護底范圍上端起點，同時拖動排頭后移，在上端1～3 m處落底 （即圖4中“排頭超前距離”），以保證排體覆蓋設(shè)計護底范圍；隨后逐次系結(jié)混凝土塊（每次系結(jié)長度不宜過長，防止排布在工作平臺上摩擦力大于放排牽引力放不動排），逐次放排、移船（先放排、后移船，放排長度應(yīng)等于移船距離，防止拖動排頭），直至河床上落底排長達到20 m以上，此時排首下沉完成，排頭錨固具備一定的牽引力，工作平臺上混凝土塊可滿鋪滿系。

②排身沉放。排首下沉后，排身沉放作業(yè)中移船速度要控制在基本與放排速度同步，每次移船距離與放排長度相當(dāng)，考慮河床的起伏，移船距離為放排長度的95%左右，防止壅排和拉排。沉排作業(yè)中先啟動卷排筒施放排布，后啟動移船絞車，避免拉排。

沉排過程中為防止排體在水流作用下皺縮，影響搭接效果，應(yīng)隨時觀測水深、流速變化，水深流急、水流沖力較大時暫停沉排施工；同時，為防止因斜流造成排體橫向漂移，視斜流產(chǎn)生漂移程度在滑板迎流邊實施導(dǎo)軌牽引，以保證搭接寬度滿足設(shè)計要求。

③沉排軌跡修正。為保證護底范圍和搭接寬度滿足設(shè)計要求，施工中沉排船由RTK實時跟蹤指揮其定位，由上游向下游逐塊沉放，并由RTK動態(tài)控制沉排軌跡和搭接寬度，實時記錄沉排軌跡，并校核軌跡與排布的實際長度與設(shè)計范圍是否相符合，同時與理論軌跡對照，出現(xiàn)偏差立即校正船位。

④排尾沉放。排尾如果無控制約束，自由沉放，易出現(xiàn)折皺、疊排現(xiàn)象，為此，待還剩余一個水深長度的排布未進行鋪設(shè)時，采用工作繩用活扣和施工排布相連，然后按照正常水上沉排速率進行鋪設(shè)，待水上沉排已經(jīng)完成該區(qū)域施工時，將放排卷筒速率設(shè)置為零，再進行船舶移動，帶動活扣，收回工作繩，從而完成排尾處理。

四、安全控制措施

沉排施工除了常規(guī)的水上作業(yè)安全控制措施外，該工程由于施工線路穿越長江主航道，沉排船長時間占用航道，且經(jīng)常移位調(diào)整，工程運輸船、交通船亦頻繁穿越航線，工程施工對來往船舶的正常航行影響大，也給施工船舶的安全帶來較大的安全風(fēng)險。為此，施工單位聯(lián)系航道部門根據(jù)施工作業(yè)范圍的變動及時調(diào)整航道標(biāo)識，委托專業(yè)的水上海事維護船舶在作業(yè)區(qū)上下游進行全天候24小時通航維護，提醒警示過往船只及時避讓。針對性的安全措施為船舶、人員安全提供了重要保障。

五、質(zhì)量檢測

為檢驗鋪排工程質(zhì)量，工程采用多波束全覆蓋掃床技術(shù)對鋪排區(qū)域進行掃測。該技術(shù)具有測量范圍大、速度快、精度高等諸多優(yōu)點，能精確反映河床的細微變化，對增厚較小的混凝土預(yù)制塊壓載軟體排適用性高。由于水下檢測距沉排施工結(jié)束間隔時間較長（約3個月），泥沙有一定程度淤積，影響掃測效果，但仍可顯示鋪排區(qū)、排體搭接線等。根據(jù)掃測圖量測排體位置、長度、寬度等指標(biāo)均滿足設(shè)計要求，鋪排質(zhì)量良好。

六、結(jié) 語

新生洲右汊全江護底工程施工范圍廣、工程量大、工期緊、安全風(fēng)險大，但由于合理的護底結(jié)構(gòu)選型、規(guī)范的設(shè)計、大型專業(yè)沉排船的選用、針對性的安全控制措施等，沉排施工進展順利，原計劃工期65天，實際45天即完成全部排體的施工作業(yè)。沉排施工過程中，針對排首下沉、排身沉放、沉排軌跡修正、排尾沉放等關(guān)鍵環(huán)節(jié)采取了切實可行的施工工藝和技術(shù)，保證了鋪排質(zhì)量，軟體排在本工程中得到了成功應(yīng)用。

[1]張景明．長江口深水航道治理工程護底軟體排結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]．水運工程，2006（12）．

[2]吳著建，曹波．軟體排施工技術(shù)在護岸工程中的應(yīng)用[J]．水利水電快報，2007（21）．

[3]孫衛(wèi)平，張才俊，莫建波．長江下游感潮河段軟體排鋪設(shè)關(guān)鍵技術(shù) [J]．水運工程，2014（8）．

責(zé)任編輯 安天杭

Application of composite geotextile for bottom protection works on right branch of Xinshengzhou in Nanjing

Chen Hui,Chen Lei,Li Taozhang

An introduction is made on the application of concrete block soft mattress for bottom protection works on the right branch of Xinshengzhou which is located in Nanjing section of the Yangtze River,including selection of structure type,design of composite geotextile as well as construction techniques and technologies during sinking of head mattress,mattress body sinking and laying,orbital modulation and end mattress sinking and laying.The construction was completed successfully and the quality of composite geotextile has satisfied the design requirement.The practice and experiences can be used as a good example for other similar projects.

concrete block soft mattress;bottom protection works;technology application

TV822.2

B

1000-1123（2016）02-0033-03

2015-09-17

陳輝，副主任，高級工程師。