段 磊
(菏澤市行政審批服務(wù)局,山東 菏澤 274000)
長江鎮(zhèn)揚河段三期整治工程世業(yè)洲左汊潛壩工程位于鎮(zhèn)揚河段世業(yè)洲北汊中下段、潤揚長江大橋北汊斜拉橋上游2020 m附近處,左岸為新冒洲邊灘,右岸為世業(yè)洲左緣。工程包括主壩體、壩基及上下游床面防護、左岸連接護岸三大部分。其主要結(jié)構(gòu)形式有系砼塊軟體排、壩基及上下游防護壓石、壩體拋塊石、壩頂拋尼龍網(wǎng)石兜、水上護坡工程、水下護腳工程。壩基及上下游防護壓石防護工程總寬度為70 m~190 m。采用系砼塊軟體排上壓石,上游拋石厚度1.2 m,下游拋石厚度1.5 m,下游拋石外側(cè)防崩層,拋石厚度2.0 m。其中水下拋石(壓石)248859.5 m3。
長江鎮(zhèn)揚河段歷年最小流量4620 m3/s(1979年),歷年最低水位3.14 m(1961年)。年最大洪峰最早發(fā)生在5月,最遲發(fā)生在9月,7月份出現(xiàn)的次數(shù)最多,工程需要在汛期前完成。此次工程施工體量大、戰(zhàn)線長、工期緊,且工程受水位、大風(fēng)、水流等外部因素影響較大。
壓石拋投區(qū)域位于水中,因此塊石無縫隙、石質(zhì)堅硬,比重要大于2.4 t/m3,濕抗壓強度不低于30 MPa,軟化系數(shù)不低于0.7。塊石中建筑垃圾、道渣、泥沙等雜質(zhì)含量小于1%,塊石粒徑應(yīng)在設(shè)計范圍內(nèi),具有良好的級配,不宜過大或過小,最大粒徑不超過0.8 m,確保不符合設(shè)計要求粒徑的石料不超過10%,散拋塊石粒徑(體積)及相應(yīng)重量要求匯總見表1。
表1 散拋塊石粒徑(體積)及相應(yīng)重量要求匯總表
2.2.1 測量放線
在工程施工前,使用GPS對已知的主要控制點進行靜態(tài)校核,確保校核誤差滿足測量規(guī)范,在開工前自行架設(shè)中海達GPS臨時基準(zhǔn)站;使用測深儀對整個拋石區(qū)域進行工前水下地形測量,并將測量數(shù)據(jù)與原始地形數(shù)據(jù)或上級單位提供的地形數(shù)據(jù)進行比對。
2.2.2 確定拋石坐標(biāo)
本次工程位于感潮區(qū),潮流作用對流速影響較大,由于塊石受到落潮水位的沖力作用,下落時會向下游漂移一定距離后,才落到設(shè)計河床。為了確保拋石位置準(zhǔn)確,采用定位浮吊拋投法解決拋石順?biāo)鞣较虻轿粏栴},確保能拋到指定拋區(qū)里。
拋石定位船采用中海達海洋施工定位軟件使用雙GPS精確定出定位船在長江中的位置,進行實時、準(zhǔn)確定位。
(1)船型參數(shù)測定:定位軟件兩個比較重要的步驟是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的設(shè)置和船型參數(shù)的測定。船型參數(shù)測量方法可采用全站儀或GPS測量。采用GPS方法測量相當(dāng)于使用4臺或更多GPS同時測量已安裝的主、輔GPS點和船上特征點,然后按照軟件規(guī)定的相對坐標(biāo)系的原點和X方向建立相對坐標(biāo)系,確定主、輔GPS點和特征點在船體相對坐標(biāo)系下的坐標(biāo),輸入定位軟件。
(2)定位坐標(biāo)比對:船型參數(shù)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)完成后,定位軟件即可以開始定位,為了確定定位精度及準(zhǔn)確性,采用背GPS-RTK和船用定位系統(tǒng)進行坐標(biāo)比對,比對過程選取主、輔工作點進行坐標(biāo)比對,控制在5 cm內(nèi),見圖1。
圖1 定位坐標(biāo)比對示意圖
2.2.3 拋石網(wǎng)格劃分
首先測繪出鋪排完成后的水下地形圖,然后根據(jù)施工設(shè)計圖和定位船的大小,將設(shè)計拋區(qū)分層劃分成若干個網(wǎng)格小拋區(qū)(目前小拋區(qū)面積定為10×10=100 m2),按順?biāo)鞣较蚪y(tǒng)一進行編號;并結(jié)合設(shè)計斷面尺寸和劃分的網(wǎng)格計算出各網(wǎng)格小拋區(qū)的工程量,以便材料供應(yīng)組根據(jù)拋石組需要的塊石噸位放船,以便拋石組有條不紊地進行。拋石組在各小拋區(qū)拋填塊石時要做好施工的詳細(xì)記錄。
2.2.4 測定漂移距
影響拋石質(zhì)量的直接因素就是水下拋石位移,故施工前進行拋投試驗,檢測不同塊徑、不同重量的塊石在不同水位、不同流速的水平落距,以確保定位船的定位準(zhǔn)確。
1)采用網(wǎng)兜式拋石船進行水上拋石施工,如果水位合適,拋石船可直接將塊石安放在河床上,能達到最理想的效果。
2)若水位過高,水深流急,無法觸及到河床底,拋石前根據(jù)水深、流速、流向,計算出漂移距。通過現(xiàn)場拋投試驗確定船舶定位方式、移動控制方法、方量控制方法等。
拋石漂移距確定需采用理論計算和實測兩種方法進行比較,找出接近實際的漂移距,控制拋石施工。
理論漂移距按下面公式計算:
式中:Ld為塊石拋填水平落距,m;Vf為表面流速,m/s;H為水深,m;G為塊石重量,kg。
實測漂移距按以下方法測定:根據(jù)工程地的塊石基本情況,選取具有代表性的進行拋投實驗,不同塊徑的石塊分別進行三次實驗取平均值,確保測定的實際漂移距準(zhǔn)確無誤。用于拋投實驗的石頭用繩索連接在船邊,所用繩索要滿足水深和石塊漂移的要求;拋投石塊后不要人為干擾,任由石塊自由漂浮降落,等到石塊落定后拉直繩索并記錄石塊位置,通過計算拋石點和落定點的位置確定實際漂移距離。
本次工程位于感潮區(qū),采用定位浮吊拋投,潮流作用對流速影響較大,根據(jù)流速變化,相應(yīng)調(diào)整拋石落距,確保拋石位置準(zhǔn)確。當(dāng)面流大于1.5 m/s時,為安全和保證質(zhì)量,一般情況下選擇暫停施工。
(1)鋼絲網(wǎng)兜制作:鋼絲網(wǎng)兜的規(guī)格是2 m~5 m大小的正方形,吊繩及吊環(huán)連接四角。圖2是2.5 m×2.5 m的網(wǎng)兜結(jié)構(gòu)圖,4根2.5 m長Φ14的鋼絲繩組成四周邊框,四角穿琵琶頭,兩兩相連;網(wǎng)兜中間采用雙股Φ2耐磨鋼絲,在框架內(nèi)編織成間距10 cm的網(wǎng)狀;吊繩采用4根2 m長Φ14鋼絲繩;為方便在吊繩掛鉤,將吊繩穿在兩個Φ100鋼質(zhì)吊環(huán)中。
圖2 鋼絲網(wǎng)兜結(jié)構(gòu)圖
(2)塊石裝船:在塊石裝船前,沿著艙尾向艙首,采用錯位疊法,預(yù)先在深艙駁底部平鋪8~10層網(wǎng)兜,上下兩個網(wǎng)兜錯位15 cm~25 cm,網(wǎng)兜吊環(huán)全部向艙首,以保證掛鉤時吊環(huán)露在石堆外面,方便人工掛鉤,見圖3。在裝船碼頭上,運輸車直接將塊石倒入深艙駁內(nèi)。同時在距離艙首壁2 m左右不裝石,作為安全操作距離,一是方便施工時工人將網(wǎng)兜掛到吊鉤,二是防止起吊時石塊滾落砸到工人,見圖4。
圖3 網(wǎng)兜錯位重疊鋪設(shè)示意圖(單位:mm)
圖4 深艙駁船裝石示意圖
(3)拋石船定位、運輸船靠駁:拋石船的定位和移動依靠船上的四根電纜,船頭中部的主纜可以控制船體向下的漂力,船尾尾纜可以固定船體的移動,船體的上下移動通過主纜、尾纜共同作用實現(xiàn),左右移動通過船頭船尾各設(shè)的兩口開錨控制。鋼纜依靠船上的四個電動絞關(guān)控制。定位船定位后,石料運輸船靠駁,見圖5、圖6。
圖5 拋石示意圖
圖6 拋石施工順序示意圖
(4)拋石作業(yè):拋石施工時,有專人指揮吊車吊網(wǎng)兜,保證工人安全。拋石網(wǎng)兜吊環(huán)由工人掛到吊機掛鉤上,等工人移動至安全區(qū)域后,吊車吊起網(wǎng)兜;堆石體邊坡隨著上層網(wǎng)兜的吊起而變陡,從而推動石料自動落入下層的網(wǎng)兜內(nèi),部分掉落的石塊有工人重新?lián)炱鸱呕鼐W(wǎng)兜,依次循環(huán)施工;拋石拋投點由吊機定位系統(tǒng)和水深數(shù)據(jù)共同確定;當(dāng)塊石網(wǎng)兜到達指定的拋石河床面,通過調(diào)整吊機的鋼繩一放一提使網(wǎng)兜傾斜,讓塊石滑出網(wǎng)兜至河床面,達到水下定位拋石的目的;拋石施工完成后,吊車收回鋼絲繩和網(wǎng)兜放入船艙內(nèi)。塊石拋投完畢后,提升吊車鋼絲繩,收回網(wǎng)兜,堆放在運輸船艙內(nèi)。拋石作業(yè)流程、拋石及回收網(wǎng)兜示意圖見圖7~圖9。
圖7 拋石作業(yè)流程圖
圖8 拋石示意圖
圖9 回收網(wǎng)兜示意圖
壩基及上下游壓排石工程投入3艘定位船,3臺長臂挖機,15艘平板駁,經(jīng)過為期(2019年3月25日~2019年8月22日)151天的科學(xué)有序安排施工,在原計劃8月22日順利完成,保證了汛期的安全。
(1)在進行正式拋石前,進行拋石試驗,通過試驗以得到漂距與水深、流速之間的關(guān)系;由低到高分層拋石,上層選用較大塊石,以利壩體穩(wěn)定。
(2)每網(wǎng)包方量的取定:在浮吊吊鉤上裝吊秤,抽查網(wǎng)包的噸位(每方按1.7 t計),根據(jù)前期大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析每網(wǎng)包方量以1.9 m3進行控制。施工過程中,通過每條深艙船的實際核定的方量及本條船的總網(wǎng)包數(shù)量進行計算出每網(wǎng)包的方量,及時進行調(diào)整,確保小拋區(qū)的拋投數(shù)量。
(3)拋石過程中加強用測深儀進行水下測量檢測,并與設(shè)計斷面校核,如有遺漏,進行補拋,直至全部合格。
(1)拋石前對拋石范圍進行測量,如回淤沉積物達到200 mm,采用水下高壓水槍進行清除;水上平拋塊石每次移船距離為5 m,以保證拋石均勻,無漏拋。
(2)在水下拋石過程中,為避免劃破排布。施工中先拋較小塊石,再拋大塊石,力求較大塊石壓在較小塊石之上;拋填底層塊石時,禁止將塊石堆放在護底軟體排上后再抽翻拋石網(wǎng)兜,以免損壞護底軟體排。
(3)對于水上拋投時,為了保證拋石漂距的準(zhǔn)確,對其現(xiàn)場水深,水流速度要隨時檢測,盡量做到一船一測或一船幾測,施工前先設(shè)計好方格控制網(wǎng),根據(jù)測量數(shù)據(jù)填寫各網(wǎng)格需要拋投的方量,作為各小拋投區(qū)施工的參考依據(jù)。拋石船使用GPS-RTK定位拋投塊石,正式大量拋石前,需測量水的流速和水深,進行拋石試驗,以確定合理拋投方法。