河口地區(qū)充砂軟體排水下鋪設(shè)施工技術(shù)研究

(寧波華寧圍海工程有限公司， 浙江 寧波 315600)

1 工程概況

普陀區(qū)朱家尖西南涂圍墾工程Ⅰ標(biāo)段工程等別為Ⅲ等，水工建筑物為3級(jí)，設(shè)計(jì)防潮標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。該標(biāo)段工程包括軸線長度2km海堤和2座進(jìn)排閘(西進(jìn)排閘和中進(jìn)排閘)，水閘承擔(dān)控制養(yǎng)殖區(qū)河道的水位和排水(澇)職能。

普陀區(qū)朱家尖西南涂圍墾工程Ⅰ標(biāo)段因設(shè)計(jì)變更海堤線，變更位置為K0+000～K0+300，向北位移約300m(含西進(jìn)排閘)，新增海堤長約300m左右，部位基礎(chǔ)處理采用充砂軟體排護(hù)底。該工程砂肋軟體排工程量有24000m2。

2 充砂軟體排技術(shù)特點(diǎn)

采用鋪排船鋪設(shè)充砂軟體排，水上水下部位同時(shí)進(jìn)行，一次性鋪設(shè)到位，工作效率高；砂肋充砂同時(shí)人工不停踩踏，加速了排水固結(jié)，以保證砂肋充盈飽和度[1]；將砂肋布置于排體兩側(cè)的縱面，搭接距離為兩道砂肋之間的距離，便于及時(shí)調(diào)整放排船位置，提高了軟體排沉放精度[2]；排體布排頭穿φ5cm的鋼管，提高了軟體排鋪設(shè)平整度；用塊石混合料壓重固定軟體排，防止軟體排受水流和陡坡影響出現(xiàn)漂移、翻起或滑落現(xiàn)象[3]；使用止排卷揚(yáng)機(jī)輔助止排，保證了排體下放后的平整度，避免了出現(xiàn)排層翻起或漂移等現(xiàn)象；通過GPS衛(wèi)星水上導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)算移動(dòng)距離，提高了軟體排鋪設(shè)位置的精確度；砂肋充砂時(shí)避免出現(xiàn)兩端同時(shí)對(duì)充情況，以防漲破砂肋袋。

3 充砂軟體排工藝原理

采用鋪排船水下鋪設(shè)充砂軟體排，水上水下部位同時(shí)進(jìn)行，一次性鋪設(shè)到位。在軟體排上鋪設(shè)砂肋，再用塊石混合料壓重固定，防止軟體排受水流和陡坡影響產(chǎn)生漂移、翻起或滑落。砂肋充砂同時(shí)人工不停地踩踏，在附加荷載的作用下，排出砂肋袋的孔隙水，減小孔隙比，產(chǎn)生固結(jié)變形，土體超靜孔隙水壓力消散過程中，土的有效應(yīng)力和地基抗剪強(qiáng)度增加，提前完成沉降，保證了砂肋充填飽和度。排體兩側(cè)縱面布置砂肋，以兩道砂肋之間距離作為搭接距離[4]，提高了軟體排的沉放精度，避免了潮汐對(duì)岸坡和護(hù)底的沖刷。

4 充砂軟體排施工操作要點(diǎn)

4.1 鋪排船定位

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，配置1臺(tái)計(jì)算機(jī)、2臺(tái)GPS、1套GPS定位軟件，配合6臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)和6根鋼絲繩控制鋪排船的定位、移位和穩(wěn)定性。計(jì)算確定排布的角點(diǎn)坐標(biāo)，同時(shí)考慮富余值和漂距。然后將坐標(biāo)輸入定位系統(tǒng)中，定位系統(tǒng)會(huì)顯示鋪排的預(yù)設(shè)運(yùn)行軌跡線，再根據(jù)軌跡線移動(dòng)沉排船，保證軟體排的鋪排、搭接和沉排均滿足要求[5]。

操作人員將鋪排船移動(dòng)到RTK定位軟件顯示的鋪排的起始位置，當(dāng)施工船舶到達(dá)設(shè)計(jì)位置后開始鋪設(shè)軟體排。

以PC240型反鏟挖掘機(jī)打設(shè)木樁的形式設(shè)置軟體排鋪設(shè)排頭及排體邊線控制樁，在岸坡處每間隔4m打設(shè)1根直徑30cm、長6m的錨固木樁，并利用PC240型反鏟挖掘機(jī)將需要鋪設(shè)軟體排的部位表層大致清理平順。

4.2 排體上卷筒

在滾筒前艙面上平放排體，并將外直徑為20cm、壁厚為0.8cm的止排鋼管穿在排尾，在止排鋼管上系6根間隔為5m 的止排鋼絲繩，從左至右每3根合并卡緊至1根總繩上。在滾筒上的止排小鉤上掛止排鋼管，砂肋由上向下卷進(jìn)滾筒，止排鋼管和止排鋼絲繩緊貼放置，當(dāng)排頭到達(dá)軟體排下放側(cè)船邊時(shí)即停止卷排(見圖1)。

圖1 排體上卷筒示意圖

4.3 充灌砂肋

將砂肋袋穿在聚丙烯加筋帶內(nèi)側(cè)，充砂管插在砂肋袋中的一頭，啟動(dòng)吹砂船上的泥漿泵充砂。待砂肋袋未插充砂管的那頭流出較多砂時(shí)，把開口扎緊，從另一頭進(jìn)行充灌。充灌時(shí)，將砂肋袋袖口擰在輸砂管分流口上，從分流口進(jìn)行充灌，直至砂肋充滿。一邊充灌砂肋一邊人工踩踏，以加速排水固結(jié)。若砂肋出現(xiàn)單側(cè)充砂無法進(jìn)行時(shí)，利用備用充砂管繼續(xù)充灌，當(dāng)砂肋的充填飽和度大于85%時(shí)，停止充灌(見圖2)。

圖2 充灌砂肋示意圖

4.4 放排

4.4.1 排首沉放與固定

施工人員松開卷筒，船上施工作業(yè)人員將排布拉至滑板邊(鋪排船滑板寬4.50m)，先將一根直徑2cm的繩子一端固定在排體布排頭(排體布排頭穿有直徑5cm的鋼管，保證軟體排均勻平順地鋪設(shè)在涂面)，再將排布排頭兩側(cè)繩子拴牢在岸坡兩側(cè)PC240型反鏟挖掘機(jī)挖機(jī)斗上，放排前先將滑板放低45°。放排時(shí)，先利用岸坡處兩臺(tái)反鏟挖掘機(jī)及人工協(xié)助拖拉，將軟體排排頭鋪設(shè)到設(shè)計(jì)高程位置，然后松開挖機(jī)斗上的繩子，并將其綁牢在木樁上，繩長根據(jù)軟體排鋪設(shè)頂高程距岸坡木樁的距離調(diào)整[6]。

4.4.2 排身沉放

將卷排筒放松后開動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，讓沉排船后退，放艙面排下水，兩邊的控制與觀測(cè)人員保持聯(lián)系，根據(jù)沉排軌跡指揮定位并及時(shí)校正。移船與放排速度在排身沉放時(shí)基本保持一致，以保證排身均勻下沉。為防止發(fā)生壅排和拉排，將移船距離控制在放排長度的95%左右。同時(shí)，在滑板迎流邊設(shè)置導(dǎo)軌牽引, 防止因水流紊亂導(dǎo)致排體漂移、扭曲，保證鋪排質(zhì)量。

4.4.3 排尾沉放

排尾沉放時(shí)，放排控制、船上觀測(cè)、后方陸域觀測(cè)三方人員保持聯(lián)系，以便于及時(shí)調(diào)整卷揚(yáng)機(jī)速度，使排體精確下沉。一倉排體下沉后，即可進(jìn)行下一倉排體的充砂、下沉工作，直至排體沉放結(jié)束(見圖3)。

圖3 排尾沉放示意圖

4.5 止排

當(dāng)卷筒上的排布少于一圈時(shí)，停止沉放排體，將止排繩系在卷揚(yáng)機(jī)上，繼續(xù)排體的沉放工作。當(dāng)止排鋼管到達(dá)卷排鋼管下偏上位置時(shí)，停止排體沉放。通過開動(dòng)止排卷揚(yáng)機(jī)拉緊鋼絲繩，卷揚(yáng)機(jī)將作用于鋼絲繩連接的卷筒上，放排至水底后割斷止排卷揚(yáng)機(jī)繩，一塊排體沉放完畢。充分保證排體下放后的平整度，在最大限度上與設(shè)計(jì)吻合，并在三天內(nèi)用塊石混合料壓重固定軟體排，以防止出現(xiàn)排層翻起或飄移等現(xiàn)象。

4.6 搭接部位處理

為了便于檢查排體的搭接情況，將兩排體之間的搭接寬度設(shè)置為1m，以確保軟體排的沉放精度。兩排體之間以搭接和縫接的組合方式進(jìn)行連接，搭接部位插設(shè)雙排錨固件后，在上層排布入口處再用“魚鉤針”、縫接線和下排體進(jìn)行縫合[7]。

4.7 軟體排平面位置檢測(cè)

采用浮標(biāo)法檢測(cè)排體的平面位置，將3個(gè)浮標(biāo)檢測(cè)點(diǎn)位均勻布置在每幅軟體排沿寬度方向的兩側(cè)，用當(dāng)前水深2倍長的丙綸繩連接浮標(biāo)與排體。檢測(cè)方法為：在整幅軟體排鋪設(shè)完畢后，施工作業(yè)船充當(dāng)檢測(cè)平臺(tái)，將施工作業(yè)船絞動(dòng)至浮標(biāo)處，并將浮標(biāo)打撈起來，拉緊丙綸繩保持垂直狀態(tài)，用背包式GPS檢測(cè)該點(diǎn)的實(shí)際平面位置。下一幅排體實(shí)際平面位置可以依據(jù)沿排體推進(jìn)方向側(cè)的3個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際平面值確定，上一幅相鄰排體間搭接量檢測(cè)可以根據(jù)靠岸側(cè)3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際平面值進(jìn)行[8]。

5 質(zhì)量控制措施

在鋪排前，先將需要鋪排的位置進(jìn)行清理，將地面地勢(shì)變化較大的涂面清理平順，保證軟體排能平順鋪設(shè)在涂面上；保證原材料的充足，在原材料試用前先對(duì)其物理性能、水力學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性能和耐久性能進(jìn)行抽樣檢測(cè)，再按規(guī)范要求送有資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行原材料檢驗(yàn)，合格后方能進(jìn)場(chǎng)使用。

落實(shí)工程質(zhì)量“三檢制”，上一工序合格之后，方能進(jìn)入下一工序；根據(jù)施工水域的潮位變化規(guī)律，在船鋪施工區(qū)域安排漲潮接近平潮時(shí)至退潮剛剛開始時(shí)段開始鋪排施工，避開浪涌，保證軟體排鋪設(shè)到位；在水上部分排體布排頭穿有直徑5cm的鋼管，保證軟體排均勻平順地鋪設(shè)在涂面；鋪排前以PC240型反鏟挖掘機(jī)打設(shè)木樁的形式設(shè)置軟體排鋪設(shè)排頭及排體邊線控制樁，在岸坡處每間隔4m打設(shè)1根直徑30cm、長6m的錨固木樁。

砂肋充砂時(shí)，分別從兩頭進(jìn)行充灌，禁止兩頭對(duì)充；充砂的同時(shí)利用人工踩踏，加速排水固結(jié)，將砂肋充填飽和度控制在85%以上；掌握排體的實(shí)際平面位置和排體間的實(shí)際搭接量，并進(jìn)行檢測(cè)，以保證每幅排體的鋪設(shè)質(zhì)量；排體鋪設(shè)位置主要通過調(diào)整船的位置進(jìn)行控制；砂肋充灌過程中注意控制砂漿濃度，應(yīng)在泥漿泵周圍的砂水混合后再進(jìn)行充砂，停充前注意充清水，以防堵管。

6 結(jié) 語

該技術(shù)采用鋪排船鋪設(shè)軟體排替代人工鋪設(shè)，水上水下部位同時(shí)進(jìn)行，把軟體排一次性鋪設(shè)到位，有效縮短了作業(yè)時(shí)間，提高了施工質(zhì)量。通過在余姚市海塘除險(xiǎn)治江圍涂四期工程的應(yīng)用，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 閆敬東.砂肋軟體排施工方法研究[J].中國水運(yùn),2012(4):44-45.

[2] 齊鵬，廖軒之.航道整治工程砂肋軟體排沉排施工關(guān)鍵技術(shù)[J].大科技，2016(5).

[3] 黃彥，王曉鳳，黃敏能.復(fù)合土工布管袋軟體排塊石壓重在珠江河口險(xiǎn)段的應(yīng)用[J].中國科技信息，2007(14):51-55.

[4] 周建春.充砂管袋軟體排技術(shù)在長江崩岸治理中的應(yīng)用[J].江淮水利科技,2007(6):23-25.

[5] 錢華偉，榮萬嶺，馮朋.淺談外海大潮差地區(qū)水下大型軟體排鋪設(shè)工藝的改進(jìn)[J].港工技術(shù),2011,48(2):37-39.

[6] 黃永健，丁留謙，孫東亞，等.雙船夾滑板組合退放鋪排船與軟體排鋪設(shè)[C].董曉偉.長江地方建設(shè)管理及護(hù)岸工程論文集.武漢：長江出版社，2006.

[7] 趙家?guī)?圍堤工程砂肋軟體排施工控制[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2012(35).

[8] 孫愛軍，黃金芳，李贊慶.土工布軟體排技術(shù)在余姚治江圍涂工程中的應(yīng)用[J].浙江水利科技，2009(1):45-46.