D型系混凝土塊軟體排施工中撕排原因分析及處理措施

葉海桃

摘 要：以長江中游某高灘守護(hù)工程為例，對(duì)沉D型系混凝土塊軟體排出現(xiàn)撕排現(xiàn)象進(jìn)行分析，找出可能的原因，介紹了現(xiàn)場(chǎng)采取的有效措施，為類似工程做參考。

關(guān)鍵詞：D型系混凝土塊軟體排 撕排 原因分析 處理措施

軟體排，在航道整治工程中應(yīng)用普遍，主要用于受水流直接沖刷或因水流滲透作用而造成河床局部變形區(qū)域的河床防護(hù)。在長江中下游的航道整治中，因其整體性好、耐久性好、適應(yīng)灘地多向變形的能力性強(qiáng)，施工方便，應(yīng)用非常廣泛。但受沉排過程中各種不利條件的耦合，撕排現(xiàn)象也常有發(fā)生，影響施工進(jìn)度，增加施工成本。本文以長江中游某高灘處沉D型系混凝土塊軟體排施工為例，對(duì)出現(xiàn)的撕排現(xiàn)象進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果采取一定措施，撕排現(xiàn)象得到有效控制。

工程概況

該工程位于長江中游某河段，由于人工裁彎，主流擺幅較大，彎道進(jìn)口段的淺灘也隨之變化。本河段擬建四個(gè)區(qū)域邊灘守護(hù)工程，其中兩個(gè)區(qū)域的工程已實(shí)施完畢，從實(shí)施以來河道總體變化情況來看，這兩個(gè)區(qū)域穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，本擬建工程區(qū)域有小幅崩退，岸線走勢(shì)基本穩(wěn)定，但岸線崩退的趨勢(shì)仍存在，仍需進(jìn)行高灘守護(hù)。

1、地形、地質(zhì)條件

該工程高灘岸坡走向140°，灘頂高程33.0～35.8m。水面線以上坡高11～12m，后緣因崩岸呈多陡坎狀，坎高8～10m，整體坡度一般50°～70°。岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)為上粘下砂雙層結(jié)構(gòu)的Ⅱ類岸坡，主要由②1灰黃色粉質(zhì)粘土，厚度2.0～6.3m，容許承載力120kPa。②2深灰色粉質(zhì)粘土，厚度1.2m，容許承載力90kPa。③1松散～稍密粉細(xì)砂，厚度8.6～17.8m，夾③2粉質(zhì)粘土透鏡體2層。③2中密粉細(xì)砂，容許承載力建議值f=150kPa。由于岸坡上部粘性土，中下部以下為粉細(xì)砂，粉砂層的抗剪強(qiáng)度粘聚力為零，抗沖能力差。

2、D型系混凝土塊軟體排設(shè)計(jì)

D型系混凝土塊軟體排由排墊和小型混凝土壓載塊組成，壓載體之間縫隙較大，主要用于施工水位以下部位的河床防護(hù)。

排墊。采用250g/m2的單層聚丙烯編織布加筋而成，加筋條沿排長方向縫制，寬5cm，長與排長相等，縱向加筋條的首、尾端縫制成Φ5cm的圓環(huán)，便于排體間的連接。加筋條中心距除靠外側(cè)兩根為47.5cm外，其余為50cm。加筋條與排布之間縫制兩根一組的系結(jié)條（用于捆綁砼塊），系結(jié)條長80cm，寬3cm，組與組之間的間距為30cm，每組內(nèi)兩根系結(jié)條間隔20cm。另在排墊縱向邊緣一側(cè)距離邊緣6m處設(shè)置一根紅色檢測(cè)條，檢測(cè)條寬5cm。主要材料技術(shù)指標(biāo)如表1。

混凝土壓載體。該壓載體為C20砼塊體，平面尺寸為40cm×26cm×10cm（長×寬×厚），其重量為21.93kg。為與排體系結(jié)方便，在兩側(cè)長邊各設(shè)有兩個(gè)深度為6cm、寬度為3cm的的凹槽，凹槽中心間距為20cm。砼塊兩邊凹槽內(nèi)的棱角（與系結(jié)條接觸處）要求呈弧形，平均每100平方米排需砼塊400塊。

3、 D型系混凝土塊軟體排施工工藝

把軟體排布卷上卷筒，在滑板上展開一段，然后將D型系混凝土塊吊上排布安放，將D型系混凝土塊與排布上的綁扎環(huán)進(jìn)行綁扎，最后D型系混凝土塊與排體連成整體。松開卡排梁及滾筒，利用D型系混凝土塊排體自重使排體沿滑板徐徐沉入江底，然后剎緊卡排梁及滾筒，在鋪排船上繼續(xù)系結(jié)混凝土塊。并在控制滾筒及剎車的情況下，開動(dòng)錨機(jī)絞錨，緩慢移動(dòng)船位，使系結(jié)好的混凝土塊軟體排連續(xù)不斷地沿滑板沉至江底，直至該幅軟體排余排鋪設(shè)完畢。施工作業(yè)如圖1，2，3。

D型系混凝土塊軟體排施工

本工程主要采用D型系混凝土塊軟排體進(jìn)行水下護(hù)底，長度約為2658m。采用單幅寬40m的D型排80幅，排體間設(shè)計(jì)搭接寬度6m。利用專業(yè)兩艘沉排船進(jìn)行沉排施工。

1、D型系混凝土塊軟體排施工情況

該工程施工時(shí)間段主要在2014年10月至2015年1月。80幅D型排安排兩艘沉排船分段進(jìn)行施工。現(xiàn)場(chǎng)撕排情況統(tǒng)計(jì)如表2。

從統(tǒng)計(jì)的表格情況看，現(xiàn)場(chǎng)撕排有縱向撕排有橫向撕排，撕排處離排頭距離不同，撕排處的水流速度也有大有小，各不相同，水深基本較深。從撕排時(shí)現(xiàn)場(chǎng)觀察，多數(shù)從排布縫合處開始撕裂，排布下水流紊亂。

2、 撕排原因分析及處理措施

D型排的抗拉受力主要為水流和排體自重的影響，而這些影響使D型排受力大小和方向無規(guī)律可循。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工組織和水流水位情況，分析出有以下幾個(gè)原因耦合造成局部受力不均而撕排：

水流影響。沉排施工時(shí)主要受水位、水流限制。根據(jù)本工程具體情況，計(jì)算出軟體排抗掀參數(shù)軟體排邊緣臨界流速約為2.26m/s，據(jù)往年的資料，洪水期軟體排附近最大表面流速為3m/s，則貼近河床的軟體排邊緣流速=2.12m/s。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)的流速均未達(dá)到2m/s，單從流速大小來說，軟體排能抵抗現(xiàn)場(chǎng)流速。但現(xiàn)場(chǎng)觀察到水面水流紊亂，對(duì)排布有頂沖作用力。

水下地形影響。該段坡體中下部砂層露出，腳槽處砂層易沖刷，腳槽處穩(wěn)定性差。該類地質(zhì)條件受水流影響，容易崩塌，形成較為復(fù)雜的地形。局部地區(qū)可能造成深溝，排體局部落入深溝，在壓載體自重的作用下，拉扯排布，使排布局部受力增大。

施工工藝影響。軟體排施工經(jīng)過幾十年的發(fā)展和改進(jìn)，施工技術(shù)已經(jīng)比較成熟。但再成熟的工藝，仍存在影響軟體排撕排的因素。張為等人曾研究過，排布受力特性與沉排過程中放排速度、移船速度有關(guān)，也與鋪排方向與水流方向夾角有關(guān)。在施工過程中，放排速度與移船速度，鋪排方向與水流方向夾角不可能做到理想狀態(tài)，所以這也可能造成撕排的又一因素。

其他因素影響。撕排現(xiàn)象的發(fā)生還有可能與排布的質(zhì)量、壓載體的質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)系結(jié)混凝土塊人員的操作規(guī)范等有關(guān)，這些均存在偶發(fā)性。一般來說，進(jìn)場(chǎng)材料有合格證且通過抽檢合格后用于現(xiàn)場(chǎng)施工，人員均通過教育培訓(xùn)上崗作業(yè)。

在鋪排過程中，受多因素耦合，撕排現(xiàn)象有時(shí)也是難以避免的。分析原因，及時(shí)采取合理的措施，避免損失擴(kuò)大，保證工程進(jìn)度和質(zhì)量，對(duì)施工單位來說，顯得尤為重要。本工程主要采取了如下處理措施：

裂開趨勢(shì)難以控制時(shí)，采取割排措施，并及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)排。割排時(shí)，工人離開作業(yè)區(qū)，船位保持不動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)施工員記錄割排處的坐標(biāo)、流速、水深等數(shù)據(jù)。再安排專業(yè)人員在靠近滾筒位置處由下游向上游側(cè)割排，依次序?qū)⑴挪技咏顥l割斷，排布在壓載體和自重的作用下緩慢落入水底，若在壓載體和排布自重未使排布斷開，可利用鋪排船微動(dòng)使排布斷開。

在出現(xiàn)排體受力較大或撕裂較小時(shí)，及時(shí)采取加強(qiáng)繩[6]。加強(qiáng)繩在軟體排排布上設(shè)置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)撕裂情況進(jìn)行布置，本工程加強(qiáng)繩沿排布縱向每隔1m設(shè)置6-7m長，在每道加筋條的位置打結(jié)，分?jǐn)偧咏顥l上的力。通過采取加強(qiáng)繩的措施，撕裂現(xiàn)象得到控制，可繼續(xù)沉排。后續(xù)依據(jù)聲納成像分析，對(duì)存在的問題采取相應(yīng)修復(fù)措施。

邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的施工操作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流，指導(dǎo)施工，如加強(qiáng)繩的設(shè)置優(yōu)化，系結(jié)混凝土塊的分布位置優(yōu)化，放排速度、移船速度的控制以及通過船舶移位方向微調(diào)軟體排與水流方向的夾角等。

結(jié)論

綜上所述，軟體排的撕排是多種因素耦合造成的。鋪排施工中，除了考慮水流條件、水下地形、排布、壓載體的質(zhì)量等客觀因素的影響，還要加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和現(xiàn)場(chǎng)管理，不斷提高人員操作水平。從本工程的實(shí)踐可以得出，分析現(xiàn)場(chǎng)撕排機(jī)理，采取一定的補(bǔ)救措施，可以有效控制撕排進(jìn)一步擴(kuò)大；不斷總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，采用良好的施工工藝，則可有效減少或防止撕排，從而保證工程的質(zhì)量、進(jìn)度，避免額外成本支出，提高工程效益。

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（作者單位：長江南京航道工程局）