木蘭溪下游防洪一期工程河道施工中軟體排的應用

魏香滿

(福建省寧德市水利電力工程局，福建寧德 352100)

1 工程概況

莆田市木蘭溪位于福建東南沿海，流域面積1732km2，干河長105km，平均比降1.5‰，系閩中最大河流。木蘭溪下游防洪工程范圍從瀨溪至三江口，全長33km，分為四期工程，設計河段全長26km。一期工程C3標段河長1.35km，一期左岸堤防為Ⅱ級堤防工程，按50年一遇洪水設防，左岸土堤設防浪墻，堤身頂高程12.88～11.53m，縱向坡度約為0.05%，土堤迎水面坡度1∶2.75，采用復合土工膜防滲，干砌條石護坡，下鋪碎石墊層，堤腳設干砌條石護坦，土堤內坡1∶2.5，草皮護坡，堤頂寬度12m，設瀝青路面厚0.60m。右岸為Ⅳ級堤防工程，按20年一遇洪水設防，右岸土堤不設防浪墻，堤身頂高程12.56～11.90m，縱向坡度約為0.05%，土堤迎水面坡度1∶2.75，采用復合土工膜防滲，干砌條石護坡，下鋪碎石墊層，堤腳設干砌條石護坦，土堤內坡1∶2.5，草皮護坡，堤頂寬度9.5m，設瀝青路面厚0.60m。河道采用復式梯形河槽，邊坡1∶4和在1∶5，設計縱坡0.08%。新挖河采用干砌塊石護坡護底，其余1∶4邊坡采用干砌塊石護坡、1∶5邊坡及以下河床采用軟體排防護。

2 軟體排施工

軟體排防護:本工程舊河整治段、新舊河接頭段在高程3.0m平臺以下均采用軟體排防護;本工程軟體基布采用定寬18m寬幅，以利于工廠加工，利用丙綸繩串聯綁扎混凝土聯鎖塊在河床底形成一個整體大面積結構，大大提高了河床抗沖刷能力。其中C3標段新舊河接頭段及舊河整治段河道長1000m，共鋪設軟體排131463m2。

2.1 軟體排的組成

軟體排:由加筋復合土工布、混凝土聯鎖塊利用抗老化丙綸繩串聯而成。軟體排基布定寬18m，長度根據設計而定，基布靠河岸綁扎在預先打設就位的C30鋼筋混凝土預制樁(規格20cm×20cm×300cm)上，基布上鋪設C25混凝土聯鎖塊。排塊之間搭接不小于2m，聯鎖塊與基布之間的綁扎采用φ14mm抗老化丙綸繩聯成一體，排塊之間綁扎間距為1.5m，每個結點采用一根1.2m長φ16mm丙綸繩綁扎。

2.1.1 C30鋼筋混凝土預制樁

規格20cm×20cm×300cm;其樁尖規格(20cm×20cm～10cm×10cm)×50cm，樁尖配鋼板(規格100mm×100mm×10mm)與樁主筋焊接，鋼板中間穿一根φ22鋼筋，埋入樁身56mm，外露50mm;預制樁的預制、養護及吊運均應嚴格按照設計及規范執行。

2.1.2 軟體排主要材料

基布由丙綸長絲機織布和滌綸無紡布針刺復合，且按設計要求縫合上加筋帶和丙綸固定帶。設計規格有59.9m ×18m、76.1m ×18m、86.9m ×18m、38.3m ×18m、49.1m×18m等幾種規格的基布。基布材料接縫處強度不低于原織布強度。各主要原材料的質量指標如下表所示:

a.軟體排針刺復合基布(380g/m2):每批次檢測一組，均滿足要求。

軟體排各主要原材料質量指標表

b.φ14mm抗老化丙綸繩:本工程綁扎材料采用φ14mm抗老化丙綸繩，主要用于混凝土聯鎖塊與軟體排基布、軟體排塊與塊之間的綁扎，主要檢測項目:單位質量不小于73g/m，抗拉強度大于20kN/根，延伸率小于20%;抗老化試驗(96h)后抗拉強度保留率97%以上;每批次檢測一組，均應滿足要求。

c.φ16mm抗老化丙綸繩:串聯聯鎖塊起主筋作用，主要檢測項目:單位質量不大于95g/m，抗拉強度大于25kN/根，延伸率小于20%;抗老化試驗(96h)后抗拉強度保留率97.8%以上;每批次檢測一組，均應滿足要求。

d.C25混凝土聯鎖塊:單塊尺寸40cm×40cm×16cm，以每單元20塊(2.4m×1.9m)中用φ16mm抗老化丙綸繩串聯成一片。幅寬18m的基布橫向鋪設8小單元聯鎖塊，縱向按設計長度鋪放，混凝土的檢測按規范進行，混凝土聯鎖塊達到設計強度后采用專門的吊裝架進行吊裝。

e.各材料用量:同一排體內每平方米基布上需用C25混凝土聯鎖塊0.084m3;同一排體內每平方米基布上需用φ16抗老化丙綸繩4.66m;同一排體內每平方米基布上需用φ14抗老化丙綸繩1.03m;相鄰排體之間的綁扎用φ14抗老化丙綸繩，每根長1.2m，每1.5m排體接邊處綁一處。如下頁圖所示:

C25混凝土聯鎖塊示意圖

2.2 沉排

a.沉排前準備工作:包括岸灘清理和水下土方開挖，3.0m高程平臺掛排樁的打設，鋪排船的定位。

b.采用專用鋪排船:木蘭溪屬內港河道，其中施工河段為感潮河段，每日潮水兩起兩落，平均周期約12h;大型船只無法進入，所以在現場加工拼裝專用放排船，單體噸位約50t，吃水深度約1.0m左右，船體中部設寬度18.0m的滑排斜倉(按設計排寬18m);船的上部設2t行車梁，行車梁兩端部應伸出船的兩端以利于聯鎖塊及基布的吊運，船板上安裝定位及牽引卷揚機，配備兩艘30t運輸船。

c.鋪排方法:軟體排基布先吊至鋪排船上安裝在基布卷筒軸上，拉出部分基布鋪設在斜倉面上，之后吊裝混凝土聯鎖塊，根據基布上吊耳的位置(基布吊耳每一單元5.4m×4.5m鋪設4塊2.4m×1.9m聯鎖塊單元)鋪好聯鎖塊，用φ14mm丙綸繩將聯鎖塊固定在基布上，在潮水位接近掛排樁時(水位線至3.0m高程平臺露出樁頭)移動鋪排船，使鋪排船慢慢靠近掛排樁處，當船身靠近掛排樁時采用人工將基布端頭露出的丙綸繩掛帶套到樁頭上綁扎好，之后移動鋪排船向河對岸緩慢行進，隨著鋪排船緩慢地行進軟體排也慢慢地滑沉到河里，當作業斜倉平臺上已綁好的軟體排滑鋪至河床時暫停行船，此時在鋪排船上人員進入作業平臺面吊鋪綁扎聯鎖塊到基布上，當斜倉面聯鎖塊與基布完成串聯后，撤出倉面上作業人員移動鋪排船使軟體排繼續滑入河中，如此邊吊邊鋪邊綁扎邊下沉連續作業直至鋪完整塊排體。當一個潮水期間無法鋪設完1塊排體時，應等下一潮水期繼續進行鋪排。鋪完1塊軟體排后將船移至上游側第2塊排體的位置上進行下一循環的作業。

d.排體平面位置依靠測量定位來控制。可利用GPS衛星定位來對船的移動方向進行控制，在中小河道上鋪排可在岸上布置測控點進行測量控制，船身依靠定位鋼絲錨繩進行方向控制，在沉排時應根據不同的風浪、潮流、水深條件來調整船的行走軌跡，以便排體在水下位置能與設計位置一致。

e.鋪排作業應從下游往上游施工，排體與排體之間的綁扎用φ16mm丙綸繩固定，由潛水員進行水下綁扎作業;本工程排與排間的搭接要求不小于2.0m。在退潮后應及時檢查作業面的施工情況，發現綁扎處有松動、移位及聯鎖塊豎起等現象應及時進行人工撬平、調整及加固。

2.3 軟體排施工過程中的注意事項

軟體排施工過程中最主要的步驟是軟體排間的水下搭接寬度，它對岸坡安全和護底防沖效果有很大的影響。排體間搭接主要依賴于測控及船的移動軌跡，主要采用GPS衛星定位或全站儀岸上測控，利用定位錨索來對船的移動方向進行控制，從而根據施工船的運行軌跡來分析出排體在水中的位置，但是，在實際施工過程中，由于各種外界因素，鋪排船的運行軌跡一般都是曲線的，而且在軟體排鋪放的過程中，會因為受到水的作用力，發生位置偏移的現象，會直接影響到軟體排在水中的位置發生誤差，進而對水下搭接寬度造成影響。針對這一情況，在施工中可以使用以下幾個措施:?軟體排掛排應選擇在潮水退潮時間段內進行，此時水流緩慢易于人工作業，水下鋪排應適當地增加設計搭接量，木蘭溪河道防護設計中，軟體排排體間搭接寬度不小于2.0m，在施工中由于受到水的作用力及其他因素的影響，施工中搭接寬度應多于設計量進行鋪排，這樣才能達到不小于2.0m設計搭接要求。施工中一般按2.5m(最大時3.5m)搭接寬度進行鋪排;?壓排聯鎖塊小單元由20塊40cm×40cm×16cm混凝土塊串聯組成，每小塊混凝土間均有10cm的間隙，在軟體排鋪設時，混凝土聯鎖塊間會產生擠壓，導致排體出現橫向收縮的情況，設計18.0m寬幅鋪完后只達到14.5～16m寬，所以在設計時預留一定的橫向收縮量;?在兩個排體之間設置測點浮漂，在鋪設完成后，可以使用背包式GPS測定和“倒垂法”來測定排位，然后根據測定結果對排位進行調整，以滿足最低搭接要求;?排頭下放對軟體排水下的狀況有著重要的影響，木蘭溪屬內港河道，漲潮時水流湍急，平潮及退潮時相對平緩，所以要在平潮及退潮時下放軟體排，從而減少因為水的作用力過大對排頭下放造成影響;?施工完成后，潛水員要及時下水檢查，對于局部不到位的及時對其進行調整;?排體的保護和固定工作中最主要靠聯鎖塊串聯成片壓載，在施工時聯鎖塊與基布、排體與排體之間一定要綁扎牢固。在鋪排區域上下游端部應增加壓載，以防止端部在水流作用下發生軟體排卷排現象。

3 結論

近年來，軟體排技術在水利工程建設方面取得了比較大的發展，它在險工搶護工程和應急度汛工程應用中有著非常多的優點。軟體排施工是木蘭溪下游防洪一期工程中的一個重要內容，軟體排的應用，在河道防護中起到了比較好的防沖刷作用，同時收到了較好的經濟和社會效益。

福建省水利規劃院.莆田市木蘭溪下游防洪工程可行性研究報告［R］．