內(nèi)河航道混凝土鉸鏈排鋪設(shè)及其鋪設(shè)技術(shù)

尤 捷

(江蘇中泰建發(fā)集團(tuán)有限公司，江蘇 泰州 225300)

近年來，在我國河道護(hù)岸工程的實(shí)踐中，對預(yù)制混凝土鉸鏈排鋪設(shè)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了創(chuàng)新性優(yōu)化，新型預(yù)制混凝土鉸鏈鋪設(shè)技術(shù)具有護(hù)岸完整性好、抗沖刷能力強(qiáng)、適應(yīng)河床變形能力強(qiáng)、通航性能好等優(yōu)點(diǎn);同時施工方便，具有顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。周山河航道位于泰州市主城區(qū)西南，由于年久失修，近年來為緩解因長江口門通行能力不足引起的船舶通行壓力，減少長江口門待閘船舶因滯留而帶來的安全隱患，帶動沿途江河一帶的經(jīng)濟(jì)等，決定采用新型預(yù)制混凝土鉸鏈鋪設(shè)技術(shù)對其上游引航道防堵保暢專項(xiàng)整治行動。

1 工程概況

周山河航道位于泰州市主城區(qū)西南，其貫通引江河和南官河，等級規(guī)劃為V級。由于該河段淺灘多且長度大，給航運(yùn)帶來了一定影響，所以必須進(jìn)行治理。經(jīng)多次分析研究最終采取疏浚與混凝土鉸鏈排防護(hù)相結(jié)合的治理方案。混凝土鉸鏈排鋪設(shè)是一種新型的護(hù)岸結(jié)構(gòu)，具有良好的抗老化性能，能更好地適應(yīng)河床變形。尤其上游航道段(0SK+351～2SK+159),施工長度約1.8 km,為防止護(hù)岸墻前土方被沖刷，設(shè)計(jì)最終確定為混凝土墻前鋪設(shè)混凝土鉸鏈排。

混凝土鉸鏈排作為一種新型的柔性光滑護(hù)岸形式，其基本原理是將預(yù)制混凝土件與土工織物中的鉸鏈連接起來，即可提高整體襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性外，也可提高整個護(hù)岸結(jié)構(gòu)的抗沖刷能力，適應(yīng)河床變形，從而保證內(nèi)河通航要求與安全。其顯著的特點(diǎn)是材料易取、工藝技術(shù)較成熟、施工速度快、維護(hù)方便、經(jīng)濟(jì)高效[1]。

2 混凝土鉸鏈排鋪設(shè)

周山河船閘上游航道整治工程，來往船舶較多，護(hù)岸墻體前段受沖刷較為嚴(yán)重，設(shè)計(jì)要求在護(hù)岸前沿鋪設(shè)混凝土鉸鏈塊。水下鋪設(shè)混凝土鉸鏈排，一般采用鉸鏈船鋪設(shè)的施工工藝，該工藝普遍適用于長江和臨海等比較寬闊的水域[2]。周山河船閘上游引航道，位于周山河和南官河交接地段，兩端有橋梁和船閘，受橋梁限高(4.5 m)和船閘現(xiàn)寬(18 m)影響，鉸鏈船無法進(jìn)場施工。綜合現(xiàn)場實(shí)際情況，將船舶安裝鉸鏈排改為陸上履帶吊安裝，其平鋪鏈接結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 混凝土鉸鏈排平鋪鏈接結(jié)構(gòu)示意

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)置

2.1.1排墊設(shè)置

排墊設(shè)置在混凝土鉸鏈上板的底面，可以很好地起到耐抗沖擊性和反濾性[3]。采用帶有聚丙烯的編織布加筋混合而成的土工布，其要求密度為200 g/m2，加強(qiáng)筋條厚度為5 cm[4-8]。為了保持吻合連接，在縱向的頭部和末端連接形成環(huán)形，如此有利于各排間的銜接，加強(qiáng)筋條與排布之間采用縫制每2根為1組的長為20 cm,寬為1.5 cm的系結(jié)條，用以對混凝土塊進(jìn)行連接在一起，其單塊鉸鏈構(gòu)造示意如圖2所示。

圖2 混凝土單塊鉸鏈構(gòu)造示意

2.1.2鉸鏈混凝土板設(shè)置

鉸鏈作用下混凝土預(yù)制板有一定的抗沖刷和抗壓作用，鉸鏈混凝土板設(shè)置規(guī)格應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)洪水的近岸流速及其分布、徑流的地形情況、河床質(zhì)組成條件以及板型的構(gòu)造要求等，還應(yīng)以鉸鏈塊經(jīng)受河水流速下的抗沖穩(wěn)定性能和脈動壓力作用下抗傾強(qiáng)度而定，其應(yīng)滿足混凝土板的壓載規(guī)范[9-12]。初步選定混凝土板尺寸長為50 cm、寬為50 cm、高為10 cm，每塊混凝土板重60 kg。其結(jié)構(gòu)視示意如圖3所示。

圖3 單塊鉸鏈視示意(單位：cm)

3 混凝土鉸鏈排鋪設(shè)技術(shù)

3.1 主要施工工藝

履帶吊安裝水下混凝土鉸鏈排，如何確保鉸鏈排安裝位置和鉸鏈排的整體性，是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為此，在與監(jiān)理、設(shè)計(jì)和業(yè)主溝通的基礎(chǔ)上，對原有施工方案進(jìn)行了優(yōu)化。其具體步驟：① 邊坡清理、整形及壓實(shí)至設(shè)計(jì)要求的坡度，再鋪設(shè)土工布；② 混凝土接縫塊運(yùn)搬運(yùn)至施工現(xiàn)場之后，需進(jìn)行機(jī)械輔助吊裝施工作業(yè)以及現(xiàn)場施工對小塊預(yù)件進(jìn)行拼裝施工，要注意其底部應(yīng)與土工布結(jié)合鋪設(shè)；③ 人工在土工布上鋪設(shè)混凝土鉸接塊時，混凝土鉸接塊護(hù)坡結(jié)構(gòu)先從坡腳位置定位，可在坡腳水平鋪設(shè)2 m，然后從坡腳水平鋪設(shè)至坡面和渠道層頂部。相鄰的混凝土鉸接塊采用鍍鋅鋼鉸鏈穿過塊體鋪設(shè)，完工后上端和下端用鎖固定連接，形成混凝土鉸接坡；④ 在渠道頂部，在水平方向30°形成混凝土鉸接塊，固定并覆蓋地面壓實(shí)；⑤ 鋪設(shè)過程遵循統(tǒng)一聽指揮命令作業(yè)要求，避免出現(xiàn)應(yīng)力的局部和不均勻沉降現(xiàn)象[10-13]。

3.1.1鉸鏈排定位

鉸鏈排由預(yù)制場預(yù)制，運(yùn)輸至現(xiàn)場后，人工進(jìn)行串連，加工成長5 m(排體長度與圖紙寬度一致)、寬2 m的單塊排體。加工后的排體較軟，如直接起吊鉸鏈排，混凝土起吊過程中受擠壓易損壞，為保護(hù)鉸鏈排排體，施工前需制作安裝支架。支架由槽鋼制作而成，其尺寸比排體尺寸略小，從而確保水下安裝時排體能緊密連接。支架頂部兩端中間位置，放置豎向鋼筋，鋼筋長度確保排體到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，能露出水面[14]。入水過程中，由人工配合起重機(jī)進(jìn)行位置調(diào)整，下水前由岸上人工對其定位，每塊位置確定后，在已施工完成護(hù)岸上標(biāo)志支架中點(diǎn)位置，并以此推算下一塊排體位置，從而在縱向控制排體位置(如圖4所示)。支架前沿靠護(hù)岸的一側(cè)，支架預(yù)制時，預(yù)留出一定寬度，預(yù)留寬度與排體到墻的位置一致，從而確保排體橫向位置。

圖4 混凝土鉸鏈排吊裝示意

3.1.2排體整體性

受履帶吊起重能力影響，陸上安裝混凝土鉸鏈排寬度僅能達(dá)到2～2.5 m，無法滿足設(shè)計(jì)整體性的要求。因此，施工前需在每塊鉸鏈排排體兩側(cè)安裝鋼扣件，并標(biāo)記鋼扣件位置，單塊排體安裝就位后，在已施工完成的護(hù)岸上，標(biāo)志每塊排體邊線位置，待排體整體安裝完成，由潛水員水下作業(yè)，將扣件連接固定，從而使排體整體性滿足設(shè)計(jì)要求[15-17]。

3.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1) 在進(jìn)行混凝土鉸鏈排鋪設(shè)施工設(shè)計(jì)前，需要對河道進(jìn)行充分考慮防洪要求，在建筑物布置時，以不減少過內(nèi)河水量容積為首要考慮。

2) 在進(jìn)行混凝土鉸鏈排鋪設(shè)施工時，要對有利地形進(jìn)行充足的勘察利用，采用挖泥船沿勘探線布置疏浚。淺灘疏浚后，如果不進(jìn)行必要的固灘施工和護(hù)岸工作，很難保持航道疏浚成果。

3) 在進(jìn)行混凝土鉸鏈排鋪設(shè)施工時，需要對疏浚作固灘護(hù)岸工程，其目的是起到改善挖槽水流補(bǔ)給的作用，減少內(nèi)河航道內(nèi)的淤泥堆積，提高邊灘和航道槽的穩(wěn)定性，同時促進(jìn)后期的排洪效果。

4) 在進(jìn)行混凝土鉸鏈排鋪設(shè)施工后，利用土工布作為反濾層，采用高強(qiáng)度合成纖維按一定要求將混凝土砌塊連接在一起作壓載體的目標(biāo)，總體形成柔性單塊結(jié)構(gòu)，具有一定的穩(wěn)定性，可適應(yīng)任意地形變化的需要。

4 結(jié)語

周山河船閘上游航道采用新型預(yù)制混凝土鉸鏈鋪設(shè)技術(shù)對其上游引航道防堵保暢專項(xiàng)整治行動后，達(dá)至5級船閘標(biāo)準(zhǔn)，年單向通過能力為1 717萬t。其運(yùn)用的疏浚結(jié)合混凝土鉸鏈排鋪設(shè)滿足使用要求，鋪設(shè)技術(shù)科學(xué)合理。工程體具有了良好抗老化性能，能更好地適應(yīng)河床變形。經(jīng)歷年監(jiān)測，根據(jù)二維泥沙流數(shù)學(xué)模型計(jì)算，河道內(nèi)流速增大，挖槽的泥沙回淤量相對少，混凝土鉸鏈排鋪設(shè)對水流無明顯不利影響，表明了該工程方案達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。