長江鎮(zhèn)揚河段潛壩工程系結(jié)軟體壓載沉排施工分析

吉祖湛

（江蘇省工程勘測研究院有限責(zé)任公司，江蘇 揚州225002）

1 工程概況

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(hù)、左岸連接護(hù)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(hù)壓石、壩體拋塊石、壩頂拋尼龍網(wǎng)石兜、水上護(hù)坡工程、水下護(hù)腳工程。其中系結(jié)壓載軟體沉排工程共需沉排27塊，180 m 長×40 m 寬9 塊，190 m 長×40 m 寬4 塊，200 m長×40 m 寬11 塊，200 m 長×32 m 寬1 塊，100 m 長×40 m寬1 塊，100 m 長×38 m 寬1 塊；鋪排船工作甲板寬度為8 m，按40 m 寬度排體計算，8 m×40 m 排體綁扎預(yù)制塊1280 塊，防護(hù)196270 m2。

2 系結(jié)軟體壓載沉排施工

2.1 材料

2.1.1 排墊

軟體排土工布在壩體斷面方向為一整體排，排體土工布沿堤軸線方向進(jìn)行拼接采用包縫法拼接。沿排墊長度方向縫制7 cm 寬的加筋條，間距0.5 m，加筋條首、尾設(shè)置長10 cm 的系結(jié)環(huán)（用以扣接系排梁和卷筒繩子），沿排墊寬度方向設(shè)置長80 cm 的系結(jié)條。沿排墊四周縫制10 cm 寬的加筋條。為了方便鋪排后的后續(xù)水下監(jiān)測，排體縱向搭接的邊緣設(shè)置紅色加筋條。軟體排材料主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 軟體排材料主要技術(shù)指標(biāo)圖

2.1.2 砼壓載體預(yù)制

砼壓載體為“王”字型C20 素混凝土預(yù)制塊（長40 cm，寬30 cm，厚10 cm，重23 kg）。混凝土預(yù)制塊統(tǒng)一在兩端設(shè)置寬度50 mm、深度70 mm 且內(nèi)部菱角呈弧形的兩道凹槽，為后續(xù)與排體的拼接做準(zhǔn)備。本工程砼壓載體預(yù)制選擇工程地附近的混凝土預(yù)制場預(yù)制，

2.2 施工準(zhǔn)備

2.2.1 測量與掃海

（1）工程測量

GPS 基準(zhǔn)架可以同時滿足及時發(fā)送改正數(shù)據(jù)和信號覆蓋率高的要求，因此在施工區(qū)域瓜州鎮(zhèn)架設(shè)GPS 基準(zhǔn)站，利用該基準(zhǔn)站進(jìn)行本工程的坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)的控制；該系統(tǒng)配有水上施工專用定位軟件，在電腦上能實時直觀地反映出船舶的定位軌跡，便于船舶操作人員定位施工，且能全天候作業(yè)，不受惡劣天氣的影響。另外為了確保水位通報及時、準(zhǔn)確，施工前在施工區(qū)附近上、下游設(shè)立兩把水尺，以便施工中定時觀測水位變化。

（2）工前掃海

軟體排鋪開工前，在大比例尺水深測量的基礎(chǔ)上，在壩體軸線兩側(cè)各200 m 范圍內(nèi)，采用軟式掃具拖地掃測清障，以獲得初始河床地形，并確認(rèn)在軟體排施工區(qū)域內(nèi)是否存在突出的障礙物，以免軟體排鋪設(shè)時排體損壞。

掃海方法：采用軟式拖底掃測；底索提高不超過0.3 m；掃測時船速≤2 km/h；掃測重疊帶寬度不小于30 m～40 m；掃海時監(jiān)理旁站，GPS 制導(dǎo)，沿垂直于壩體軸線采用軟拖索法進(jìn)行往返掃測，掃測范圍為壩體軸線兩側(cè)各200 m 的范圍。由兩艘拖索船拖動底索前進(jìn)，監(jiān)控船居中。并按照預(yù)先的軌跡線保持一定的橫向距離同步前進(jìn)。當(dāng)?shù)姿饔龅秸系K物時，兩艘船相互靠近，并收回鋼索，從而可查明障礙物的位置。示意圖如下：

圖1 掃海工作示意圖

障礙物清除方案：當(dāng)發(fā)現(xiàn)水下有突出的障礙物時，對于較小的障礙物（譬如小木樁類）即時予以清除；對于較大的障礙物（山丘之類）無法即時清除且無法確定其性質(zhì)的，則安排潛水員進(jìn)行深摸測定，并繪制草圖，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行清除（如安排抓斗挖泥船將尖銳物清除），以保證護(hù)底工程順利進(jìn)行。

2.2.2 排位布置

軟體排鋪設(shè)按照斷面由右岸往左岸進(jìn)行，鋪排27 張，排間搭接寬度按5 m 控制。投入1 艘鋪排船，3 艘深艙船運輸材料。

2.2.3 鋪排船定位以及錨纜設(shè)置

本工程軟體排為順?biāo)麂佋O(shè)，由于沉排船船體側(cè)面對著水流方向，其自身所承受的水流沖力就會大幅增加，而同時整個入水的排面正對著水流，整個船體承受著巨大的水壓力，故在施工定位時，采取相應(yīng)的錨固措施，確保鋪排船穩(wěn)定。采用6 錨定位法，鋪排船上采用6 個液壓絞關(guān)控制6 根鋼纜，從而控制鋪排船的定位和移動。其中：右舷（出排舷）側(cè)前后錨拋在距沉排作業(yè)上游端縱距400 m 左右，呈八字狀，作雙主錨，錨纜與沉排軌跡線夾角在15°～30°之間；艏艉錨拋在距次排作業(yè)區(qū)上游端縱距200 m，與沉排軌跡線橫距200 m 左右，呈八字狀，作輔助主錨，兼作橫移調(diào)整之用，錨纜與沉排軌跡線夾角在40°～50°之間；左舷（裝載舷）側(cè)前后錨拋在沉排作業(yè)區(qū)下游端與沉排軌跡線橫距300 m 以上為宜，呈八字狀作橫向移動調(diào)整控制軌跡之用，錨纜與沉排軌跡線在45°～90°之間。

2.3 軟體排鋪設(shè)

系砼塊軟體排分為排體布和壓載砼塊兩部分。在陸上加工廠拼成整幅，壓載砼塊在混凝土預(yù)制廠預(yù)制。整塊排布上卷存于鋪排船的卷筒，然后放卷筒將排墊展鋪在甲板上，然后人工將壓載砼塊在甲板上系扣于排墊上。利用傾斜滑板導(dǎo)鋪，排體入水與船體沿鋪設(shè)方向的平移同步，排體成型與移船鋪設(shè)交錯進(jìn)行，實現(xiàn)整張軟體排連續(xù)鋪設(shè)。

圖2 軟體鋪排施工示意圖

（1）展布、卷排

排布運至現(xiàn)場后，將鋪排船上的翻板放成水平，由鋪排船上的起重機(jī)將排布吊到甲板上。在甲板上展開排體，用100 m 長的系排繩（Φl14 mm 雙股丙綸繩）將排體末端的加筋環(huán)與卷筒上的鋼絲繩連接。扣繩時注意每根繩保持一樣長，確保排體加筋帶受力均勻。系排繩扣好后，啟動卷簡絞車，卷起丙綸繩，在卷排過程，滾筒邊的工人用力繃緊排布，確保滾筒上排布無褶皺，防止排布平鋪在甲板和盤板上時有可能產(chǎn)生的皺折、收縮。當(dāng)排布前端與甲板板邊緣齊平時，停止卷排作業(yè)。

（2）壓排頭、綁排頭梁

用鋪排船上起重機(jī)將系排梁（臨時工程措施，根據(jù)現(xiàn)狀情況確定）吊放至翻板上，將系排梁與排首加筋環(huán)綁系牢固，在排布前端系滿排頭砼塊，然后開動絞車下放翻板入水開始排頭沉放作業(yè)，將系排梁連同排頭放入水中。本項目采用6 m 鋼管作為排頭系排梁，鋼管直徑6 cm，壁厚5 mm，鋼管與鋼管之間采用扣件連接，鋼管間搭接0.5 m，這樣排頭就能形成一個整體，軟體排也不會有皺褶現(xiàn)象，為保證排頭穩(wěn)定落地，采用5 塊王字塊用打包帶綁扎成整體（充當(dāng)壓載梁）后與鋼管連接固定，整個排頭鋼管梁布滿壓載梁，這樣配重與砼排頭梁（0.5 m×0.5 m）一樣，能夠保證系結(jié)軟體沉排的質(zhì)量。

（3）排體預(yù)砼塊綁扎

砼預(yù)制塊用鋪排船上的起重機(jī)由起重工指揮吊裝，吊裝時應(yīng)特別注意安全，吊臂掃過的區(qū)域嚴(yán)禁站人。每垛砼預(yù)塊（下設(shè)專用鋼托盤）按要求吊放于排布上后，工人按照組別快速搬運并完成各小組任務(wù)區(qū)砼預(yù)制塊與排布之間的綁扎。

（4）放排及移船

將滑板緩緩下傾，當(dāng)排體處于緊崩狀態(tài)時，調(diào)整滑板傾角，使其達(dá)到30°左右，中央控制室人員放松卷排筒，讓排體下滑。當(dāng)所放排體接近甲板外邊緣時，立即制住卷簡，重復(fù)上述步驟。當(dāng)排首重疊2 m 左右開始移動船體，為了確保移動船的過程中不會撕裂排體重疊部分以及排體自身，移船要勻速且距離不能大于排體下滑的距離。

（5）控制排尾入水

根據(jù)移船軌跡結(jié)合放排長度，排尾全部入水后繼續(xù)移船，當(dāng)排尾繩松弛不受力時，表明排尾己沉入水底，停止放排，一塊排沉放完畢，解開排尾繩與浪簡倒絲繩活扣，抽回水中排尾繩，開始下一排的作業(yè)。

3 結(jié)果及經(jīng)驗

系結(jié)軟體壓載沉排專項工程經(jīng)過為期（2019 年3 月4 日～2019 年4 月20 日）48 天的科學(xué)有序地安排施工，在原計劃4 月20 日當(dāng)天順利完成。此次工程的順利完成離不開施工過程中對于施工重點部位、關(guān)鍵工序采取的保障措施。

3.1 鋪排搭接保障措施

依據(jù)《水下鋪排搭接攝像檢測施工工法》，采用潛水探摸、水下攝像互相結(jié)合的方法檢測鋪排搭接及排體完整性情況，能最大限度的保證鋪排護(hù)底質(zhì)量。

圖3 水下探摸檢測示意圖

（1）保障原理

根據(jù)檢測需要，在水上鋪排的過程中，應(yīng)用GPS 技術(shù)定位，派遣潛水員使用水下攝像設(shè)備，對重點區(qū)域進(jìn)行攝像驗證。根據(jù)設(shè)置檢測條判斷搭接寬度，對搭接寬度進(jìn)行定量確認(rèn)，客觀反映水下鋪排搭接情況，確保排體搭接滿足設(shè)計要求。

通過水下鋪排搭接檢測可以有效監(jiān)控水下鋪排施工質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)鋪排質(zhì)量出現(xiàn)問題，可以即時提供水下排體鋪設(shè)情況的詳細(xì)信息，技術(shù)人員可以依據(jù)水下實際搭接情況調(diào)整陸上搭接寬度。

（2）水下攝像判定排體搭接質(zhì)量的方法

鋪排最小搭接寬度2 m。排體加工時在設(shè)計搭接寬度的兩端縫制紅色加筋條，監(jiān)測時如果沒有在設(shè)計搭接寬度發(fā)現(xiàn)紅色加筋條，判定搭接寬度大于設(shè)計搭接寬度；如果發(fā)現(xiàn)紅色加筋條，則搭接寬度小于設(shè)計搭接寬度。紅色加筋條的設(shè)置工作需在水下鋪排之前進(jìn)行。

3.2 順?biāo)麂伵攀┕けＵ洗胧?/h3>

順?biāo)鞒僚艜r，在水流作用下，移船時軟體排垂直向下滑動過程中同時受到自身重力和水的浮力雙重作用，一旦卷排滾筒剎車停止將對軟體排產(chǎn)生一個附加動力荷載，此時造成的受力對于鋪排施工是最不利的，該受力遠(yuǎn)大于常規(guī)沉排時的受力，為此，鋪排施工必須從多方面考慮，包括施工水位、施工工藝、施工安全、船機(jī)設(shè)備等。

（1）船舶：要提前調(diào)試沉排船的錨纜設(shè)施，尤其是作為主錨右舷側(cè)前后錨，確保右舷的的絞關(guān)能同時承受兩根錨纜的拉力；排布下水受到水流的沖擊力會導(dǎo)致船體船體右舷向下傾斜，左舷抬高，故施工前用預(yù)制塊或梁壓載左舷，確保沉排作業(yè)時船體的平衡；順?biāo)鞒僚艜r，水流的沖擊力都集中在了四根右纜，為了確保纜繩的抗沖擊力，右纜的長度要長于600 m，在施工允許的情況下盡可能的長。

（2）排頭錨固：水下沉排施工時，水位較高，施工全部在江心進(jìn)行，因此排頭固定采用綁扎排頭梁方式，增加排體自重，保證排頭準(zhǔn)確落位。

（3）沉排船定位及移動：沉排船的定位和移動通過鋼纜繩和液壓絞關(guān)來實現(xiàn)。在兩個主纜上分別連接4 t 的鐵錨，用以控制船舶的下漂的拉力和上下移動；船舶的左右移動通過在船頭和船尾分別拋設(shè)錨控制，保證排布的搭接寬度，兩根左邊纜設(shè)為尾纜，控制沉排船往下移動。

（4）系砼塊排鋪放：順?biāo)鞒料淀艍K排鋪放與垂直水流沉排基本相同，不過由于順?biāo)鞒僚攀┕ぴ黾恿耸┕るy度，因此在施工過程中，安排專業(yè)沉排施工人員和專業(yè)安全人員進(jìn)行實施監(jiān)控，確保本工程順?biāo)鞒僚虐踩樌旯ぁＴ谒畛^10 m時，排體受水流壓力影響，縮排現(xiàn)象較明顯，施工中酌情增加搭接寬度保證排體滿足設(shè)計搭接寬度。

（5）檢測：沉排完成后，采用浮標(biāo)倒垂法或水下探摸攝像檢測，檢查排體的鋪設(shè)位置與上幅排的搭接寬度，保證施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

系結(jié)軟體壓載沉排施工難度較大，容易造成水上安全事故，此次工程為了保證工程安全，降低施工風(fēng)險，一切機(jī)動船、工作船、駁船均在施工前進(jìn)行了應(yīng)急應(yīng)變部署和演習(xí)；在鋪排施工整個過程中，安排拖輪、絞錨艇在鋪排船附近做好安全警戒準(zhǔn)備，一旦有安全隱患出現(xiàn)，及時靠近鋪排船舶，解除安全隱患。長江鎮(zhèn)揚河段潛壩工程系結(jié)軟體壓載沉排工程保質(zhì)保量完成的工作經(jīng)驗，以期為今后類似工程提供參考意見。