航道整治工程砂肋軟體排沉排施工關鍵技術

齊 鵬 廖軒之

（中交二航局第一工程有限公司）

航道整治工程砂肋軟體排沉排施工關鍵技術

齊 鵬 廖軒之

（中交二航局第一工程有限公司）

近年來，內河航道的建設發展越來越受到國家的高度重視和支持。內河航道整治工程加快了建設的步伐，內河航道建設得到了全面、快速的發展。砂肋軟體排沉排施工作為內河航道整治工程的重要施工工藝，廣泛應用于護底等施工領域。本文主要對水利工程砂肋軟體排沉排施工中鋪排船定位、軟體排鋪設及其關鍵技術進行講解。

航道整治；水利工程；砂肋軟體排；鋪排船定位

1 概況

天星洲汊道段河道綜合整治工程處于長江下游揚中河段，屬于大型內河水利工程項目。揚中河段屬長江下游感潮河段，潮位受長江徑流和潮汐雙重影響，每個太陰日潮位兩漲兩落，為非正規半日型，水位、流量受到潮汐的明顯影響。

本工程圍堰坡腳防護洲頭段采用砂肋軟體排上壓拋石，其砂肋軟體排施工面積約為32萬m2。且砂肋軟體排沉排位置處于洲頭位置，其區域受潮汐影響明顯，水流速度大，對軟體排定位準確性影響很大，順水流方向沉排區域多，對排布的橫向收縮影響程度大，容易由于定位不準確、排布橫向收縮引起部分設計位置沒有排布覆蓋，從而造成水流坡腳水流沖刷嚴重，對堤身構成安全隱患。因此，對砂肋軟體排準確定位技術及橫向收縮控制技術研究勢在必行。該技術的研究不僅能對本工程起到技術指導的作用，也能起來縮短工期、節約成本的目的。

2 砂肋軟體排施工工藝現狀、水平和發展趨勢

目前，國內內河航道整治工程砂肋軟體排沉排施工工藝中普遍存在一個問題：砂肋軟體排沉放位置準確度不高，且排體橫向收縮得不到有效的控制。其問題可能導致排體位置達不到設計要求，同時也增加了材料的損耗量。

近年來，內河航道的建設發展越來越受到國家的高度重視和支持。內河航道整治工程加快了開工建設的步伐，內河航道建設得到了全面、快速的發展。砂肋軟體排沉排施工作為內河航道整治工程的重要施工工藝，廣泛應用于護底等施工領域。隨著內河航道整治工程的發展，其施工質量、工期要求的不斷提高，研究出一套切實可行且經濟的施工工藝來解決排體準確定位及橫向收縮已勢在必行。

3 鋪排施工技術

3.1 施工部署

分兩個工區：K0+000～K1+060和K12+035～K13+473兩個工區。采用淺水位人工鋪排、深水位鋪排船作業的施工方式進行施工。

投入2艘鋪排船，2艘500m3的吸砂船，4艘500m3的運砂船，4臺22kW泥漿泵和4臺15kW高壓水泵。從兩側下游端向上游洲頭平行作業，后鋪塊壓前鋪塊，搭接寬度不小于2m。在第1疏浚區就近采砂。砂肋軟體排土工布由專業生產廠家加工。

3.2 施工工藝流程（如圖1）

3.3 鋪排船定位

3.3.1 鋪排定位順序

根據鋪排作業由下游往上游推進的要求，在施工區分別在洲頭尾部兩端將鋪排船展開布設，兩船同步向上游洲頭推進。

3.3.2 排體放樣

鋪排船主要依靠GPS衛星水上導航系統給予水上定位。先把鋪排船上GPS衛星水上導航系統的導航圖移至鋪排施工的范圍。根據業主提供的坐標控制點，GPS操作人員依據電腦顯示精確放出排體位置，定出砂肋軟體排的四角點，根據測量結果放置4個浮標，作為施工的參照物。

3.3.3 鋪排船定位

在鋪排船上選擇適當的位置安置兩臺GPS接收機天線。用全站儀測出GPS兩個天線與滑板前沿點1、2與滾筒中點3的相互關系。鋪排時GPS儀器輸出其天線的實時坐標值，并輸入到電腦中。電腦根據設計坐標，通過軟件在屏幕上顯示出施工區域與鋪排船的相互關系。計算機顯示施工船舶動態船位圖形，移船人員根據GPS定位軟件顯示鋪排位置，將鋪排船移動至鋪排起始位置，當電腦顯示偏差值和位移值達到允許誤差范圍內，表示施工船舶已經到達設計位置。位置定好后，用起錨艇拖錨去適當位置拋錨。要控制鋪排方向錨的錨位與鋪排方向夾角不超過70°，而且錨位不能拋在已鋪設好的軟體排上。

圖1 鋪排船鋪排施工工藝流程圖

圖2 鋪排船定位示意圖

3.3.4 浮標設置

考慮到最后下水的那部分排布，可能因水流等因素的影響，會造成與下一塊排搭接不到位的現象，先在每塊排布四個角上各系一個浮標，在鋪下一塊排時先將鋪排船移至浮標前方保證設計水下排布達到搭接長度。每次鋪排船工作前和工作后，都要有浮標，以便于初步定位和潛水員下水檢查質量。

3.4 軟體排鋪設

3.4.1 排體上卷筒

（1）排體由運輸船運至現場，鋪排船將滑板放成水平，由船上起重機將排體吊到甲板上。

（2）將一塊成捆的土工布排體吊到鋪排船卷筒前的甲板上拆封展開，驗證排體的尺寸與設計是否相符，符合要求后才能開始卷排。

（3）卷筒上每0.5m設有吊鼻一個，吊鼻設φ12鋼絲繩，每根鋼絲繩長度為20m，鋼絲繩另一端吊扣通過φ15卡環與雙股φ20丙綸繩（長30m×2雙抽）連接，丙綸繩另一端與排尾預縫的直徑50mm的加筋環連接，縫制時加筋環已進行加固。

（4）開動卷筒端部的絞車，使排體逐漸卷上卷筒。

第一步：開動卷筒端部的絞車轉動卷筒，卷起鋼絲繩和丙綸繩，每兩條繩需一名工人，以便隨時糾正繩位，使繩位始終卷在系點左右位置，確保排體平整均勻卷在卷筒上。

第二步：排體上卷時卷筒的兩端各需二名工人，隨時糾正排體的位置，避免卷偏、卷皺，甲板上排體兩側需要6～8名工人整平預卷排體。

最后，當排體端部于滑板邊緣齊平時，停止卷筒作業，并將卷筒剎住。

3.4.2 砂肋充灌

（1）穿砂肋袋：砂肋袋由編織布加工成φ300mm的圓形管道，在土工布加筋帶位置每750mm布設穿砂肋袋的砂肋固定帶，砂肋固定帶要能保證與砂肋的軸線基本在一條直線上。砂袋一定要從每個縫制好的加筋環中穿過，特別是兩個邊環不能少穿或漏穿，砂袋在環中要舒展，不能扭動。穿好砂肋袋后，進行充砂。

（2）砂肋袋充砂：自航式運砂船從取砂地點裝砂運到沉排地點，靠在鋪排船卷筒一側。用砂泵將砂從自航駁抽出送到每條砂肋袋中，充砂泵先從袋口一端充砂，泵與袋口用尼龍繩扎牢，另一端袋口敞開，充砂時讓水從另一端袋口流出，直至出現流砂。待水從砂袋中排出，再從袋口敞開的一端用充砂泵繼續充灌。

充灌時用2臺22kW沖砂泵從運砂船上抽砂進行充灌，并用水槍向砂船上沖水，要注意砂水比和充填密實的程度，保證砂肋袋充盈率不小于85%方能扎緊袋口，每次可充四條砂袋。

充砂泵從砂駁中取砂充灌砂肋，排體緩慢沉入水中?？刂瓶ㄅ帕杭熬硗矂x車，使沉排速度同砂肋充灌速度同步。通過移船使軟體排鋪設到位。移船充灌速度與卷排筒轉速保持協調，直到鋪排結束。

3.4.3 砂肋排沉放

砂肋袋充砂完成后，扎緊袋口，啟動卷筒開始沉排，當滑板下傾至軟體排緩緩下滑時，鎖定滑板傾角，并利用鋪排船上卷筒的剎車裝置控制排體下滑長度，在此過程中，調節錨纜退移船位，并配合工作船將土工織物沿導線和導軌平緩展開并拉緊，使排體平整鋪于水底，移船時注意控制移船速度盡量與排體下滑速度同步，移船距離根據放排長度和水深確定；當甲板上充好的砂肋袋剛滑出甲板到達滑板時立即剎住卷筒，使排體停止下滑，繼續將甲板上的砂肋袋充滿，依此類推，直至將單元砂肋排上的砂肋袋全部充灌砂。

圖3 砂肋軟體排鋪設示意圖

具體沉排方式如下：

第一步：松動卷筒剎車釋放1.5m左右的軟體排（長度小于第一條未充砂肋管到安全甲板外邊緣距離，保證最后一條充滿的砂肋管停在甲板外邊緣，以下各步同），剎住卷筒，下放滑板，使滑板上排體下滑，直到已充砂肋下滑到滑板上的土工布繃緊為止，滑板下的最大傾角控制在30°左右（如圖4）。

第二步：根據滑板外邊緣處到水底泥面的距離及滑下的軟體排長度，計算出已沉放到泥面上的軟體排長度，根據此長度確定第一次移船的距離，避免排體的重疊或排頭定位失誤。鋪排船通過GPS衛星水上導航系統計算移動距離，平緩退船到目標位置。移船距離要略小于落在泥面上的軟體排的長度，防止排頭被拖移或排體撕裂（如圖5）。

圖4 砂肋軟體排鋪設工序示意圖

圖5 砂肋軟體排鋪設工序示意圖

第三步：保持滑板傾角不變，釋放軟體排，在甲板上每次充4～6條砂肋管，通過GPS衛星水上導航系統移船使軟體排鋪設到位，當甲板上已充的最后一條砂肋管滑到甲板邊緣時，停止移船。

第四步：重復以上步驟，直至排體鋪完，回收丙綸繩。后一幅排根據前一幅已鋪設排體，在GPS衛星水上導航系統的導航圖及前一幅排布最后錨浮位置，確定當前排體的平面位置。鋪排船如作業區水深不能滿足吃水要求，人工進行鋪排施工。

4 軟體排鋪設的關鍵技術

4.1 排首沉放控制技術

第一次排體下沉后鋪排船不移位，待第二次排體下沉后再移船；同時將第一次下沉的排體拉直，且排頭到設計位置，起到排頭固定作用；排頭下水位置由具體水的流向及流速確定；具體壓重數值要根據排體結構及當時的水深情況加以修正以確保其正確性。

沉排時，一定要保證7條以上的砂袋平穩地沉落在水下，防止大流速情況下因停止沉排，排頭重量輕而發生位移。一次沉放三條砂袋為宜，因為過多砂袋重量與船甲板產生摩阻力太大，防止把軟體排拉壞；過少排體下沉速度難以控制。

4.2 排尾沉放控制技術

為確保排尾沉放準確，沉放時，要用繩將丙綸加筋圈穿好，并在鋪排船上將繩的尾端固定好。如水深較大時，則要適當增加加筋圈的個數以及尾繩的直徑，能確保尾部拉直；放完尾部時，慢慢拉出尾繩，以免拉動或拉翻排尾，并選擇在流態較小時進行施工。

4.3 排體橫向收縮控制技術

在軟體排鋪設過程中，由于受壓載、縱向牽拉及水流的影響，排體會發生一定程度的橫向收縮，從而造成軟體排有效護底寬度不夠。為了保證軟體排的有效護底寬度，在制作軟體排時考慮這一收縮量。在此基礎上對于排體橫向收縮通過在鋪排船上調整排體下滑過程中的牽拉裝置并且避開急劇的漲落潮來加以改善。

為防止軟體排在鋪設時出現橫向收縮，或為了盡量減小橫向收縮，采取以下技術措施：

（1）排體有效寬度計算時按5%考慮其橫向收縮量，具體通過施工現場試驗取值。

（2）排體鋪設過程中，排體的兩側用鋼絲繩（錨車配合）拉住，盡量減少排體的橫向收縮量。

（3）在自然條件較好的情況下鋪排。

（4）增大斜板長度。

（5）用GPS定位，由潛水員下水配合抽查軟體排數量的5%。

5 結束語

近年來，內河航道的建設發展越來越受到國家的高度重視和支持。內河航道整治工程加快了建設的步伐，內河航道建設得到了全面、快速的發展。砂肋軟體排沉排施工作為內河航道整治工程的重要施工工藝，廣泛應用于護底等施工領域。隨著內河航道整治工程的施工質量、工期要求的不斷提高，施工對鋪排設備和工藝提出了更高的要求。砂肋軟體排沉排控制技術為后續內河航道整治砂肋軟體排施工提供了寶貴的經驗，縮短了工期，保證了施工質量，節約了施工成本，為企業在后續市場競爭中提供了有利的保障。

[1]《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》（SL/T225-98）.

[2]《土工合成材料測試規程》（SL 235-2012）.

[3]《港口航道護岸工程施工及設計規范》（JTJ300-2000）.

[4]《水利水電工程施工測量規范》（SL52-93）.

U617.8

A

1004-7344（2016）05-0138-03

2016-2-5

齊鵬，男，本科，主要從事港口航道工程建設工作。廖軒之，男，本科，主要從事港口航道工程建設工作。