航道整治工程順水沉排施工問題探討

黃云龍 龍括 江西省路港工程有限公司

1.工程概況

某河道位于長江下游，河道長15.6km，呈首尾狹窄、中間拓寬的額頭形分汊河道，河道被其天然州劃分成南、北、中三個水道，其中南水道為主航道。南水道目前航道水深5.0m，航道寬200m，彎曲半徑1050m，水深保證率98%，并按照月計劃進行維護。南水道附近航槽出淺頻繁，部分年份需要通過航道疏浚保持航道通航水深，根據航道發展規劃，南水道在2025年航道水深尺度將提升至6.0m，為此，必須進行該航道工程整治。

2.護底整治方案

考慮到本航道工程潛壩河床沖刷變形主要表現為垂向壩軸線向的淘刷，根據排體沿河床沖刷變形向鋪設的沉排原則，應采用順水沉排的潛壩護底方案，且每塊沉排均應順水流向由上游至下游沉放。潛壩護底處水深及流速較大，順水沉排過程中會遭受較大阻力，結合現有施工機具的性能，沉排幅寬不宜再增加，即采用寬22m的D型排，而護底主要用D型復合排。相鄰護底排之間搭接寬度5.0m，排縱向則通過φ20mm尼龍繩綁系連接。

2.1 寬22m的D型排

該類型軟體排適用于無拋石區域潛壩護底，因水深較大且為順水向沉排施工，必須加強排體結構，具體而言，應在保持排體寬度不變的基礎上增大加筋條寬度及密度。具體而言，排體長＊寬為50m＊22m，排墊主要材料為250g/m2的聚丙烯編織布；順排體寬度向按25 cm間隔增設寬7cm 的縱向聚丙烯加筋條，起到加固系接條及增強排墊抗拉強度的作用；再將系接條固定在縱向加筋條之下，并與長＊寬＊厚為40cm＊26cm＊12cm、重量27.5kg的C20砼塊壓載體系接。為方便系接條和砼塊壓載體牢固系接，還應在砼塊壓載體兩端長邊處增設兩道寬3cm、深6cm的缺口。寬22m的D型排技術指標詳見表1所示。

表1 寬22m的D型排主要材料技術指標

2.2 寬22m的D型復合排

該型號軟體排主要用于拋石區域潛壩護底，并采用復合布增強頂破強度，因水深較大且為順水向沉排施工，故在排寬保持不變的情況下增大加筋條寬度及密度以加強排體結構。具體而言，軟體排長＊寬為50m＊22m，排墊采用150g/m2的無紡布復合層及230g/m2的長絲機織布制成，順軟體排寬度向按照25m的間隔增設1根寬7cm的縱向加筋條，起到加固系接條并增大排墊抗拉強度的作用，將系接條固定在縱向加筋條下，并于砼塊壓載體系接。砼塊壓載體尺寸及系接方式與第一種軟體排相同。

該形式復合軟體排150g/m2無紡布和230g/m2長絲機織布質量均為380 g/m2±5%，厚度均不小于0.25 cm，橫縱向抗拉強度不小于2500N/5cm和2600N/5cm，橫縱向延伸率不超過30%和35%，橫縱向梯形抗撕裂強度均應在900N以上，頂破強度和刺破強度至少為5000N 和500N，落錐穿透直徑不超出0.8cm，垂直滲透系數最小為1.2×10-2cm/s。

3.順水沉排施工

3.1 施工準備

根據工況及施工方案設計要求進行鋪排船的選擇，考慮到本航道整治工程水流流速及水深大，故選用安全性能較高的大型鋪排船施工；按設計要求選用排墊材料。沉排施工開始前全面檢查船舶機電設備、測量控制儀器及鋪排機構、錨、纜等，并試運行，以保證測控儀器、機電設備、鋪排機構等均處于最佳的性能狀態。

沉排施工前，還必須施測待施工區域水下地形，對于存在的拋石、突出等異狀物，必須采取措施，避免破壞軟體排。根據水下地形測量特征點坐標值，通過計算機軟件設計沉排軌跡圖，以指導沉排施工。施工前，在鋪排船上架設GPS天線，并保證軟體排入水下沉位置與GPS測點一一對應。

3.2 鋪排船定位

在工程師、技術人員等的統一指揮下進行鋪排船定位，按照作業面順序將大型鋪排船調運至作業區上游端拋錨并采用艏主錨、左右艏邊錨、艉主錨、左右艉邊錨六錨定位，定位示意圖詳見圖1。右舷側拋錨位置應確定在與沉排施工上游端縱向距離300m處，并按八字形設置，錨纜和沉排軌跡線呈15～30°夾角。艏艉主錨與次排作業區上游端縱向距離200m，按八字形設置，主要起輔助沉排施工及橫向移動調整的作用，錨纜和沉排軌跡線呈40～50°夾角。左舷側拋錨位置應確定在與沉排施工下游端橫向距離300m處，按八字形設置，錨纜和沉排軌跡線呈45～90°夾角。

圖1 順水流向鋪排船定位示意圖

3.3 安裝排布

（1）底排安裝。底排安裝的目的在于排尾沉放過程中提供牽引長度并增大卷排筒摩擦力，本航道整治工程沉排施工使用1張50m長的底排。底排安裝時應先打開排布并在操作平臺鋪平，沿卡排梁閘口開啟排布，并繞過導排梁底部后將其加強筋系環和卷排筒系環系牢。緩慢旋轉卷排筒以使排布均勻、平展卷入卷排筒內，待排布尾部與卡排梁的距離僅剩1.0m時，停止卷排，并降下卡排梁后將排布壓住，同時啟動卷排機構，使卷排筒上排布卷緊。

（2）排尾繩安裝，通過排尾繩安裝以保證排尾準確沉入河床。結合本航道整治工程沉排區域實際水深，截取30根繩長為水深3倍的φ20mm尼龍繩，將繩頭綁系在底排尾部加強筋肋環處，繩尾穿過尾排加強筋肋環后綁系在底排尾端。

3.4 沉排施工

（1）排頭處理。按設計要求將卡排梁提起后開啟卷排筒電機，下放排布，并將排布頭牽引至滑排板邊緣。將鋪排船調整至作業區域并系排梁后在拋投處定位，通過吊車起吊系排梁后吊放在滑排板邊緣。通過φ20mm尼龍繩綁系系排梁，并預留連接繩，同時將繩尾綁系在排頭加強筋套環上。理清排頭連接繩后將排頭繩拋入河中，并將系排梁拋入河床，避免系繩纏繞。將砼塊壓載體與滑排板及工作平臺上的排布綁系牢固，考慮到排頭入水過程中僅存在排頭重力而無牽引力，為使摩擦阻力迅速減小，工作平臺上的排布只能一次綁系排長3m的砼塊壓載體，將砼塊壓載體逐次下放入水，直至排頭順利落入河床。操作滑排板絞車使滑排板緩慢勻速下放至設計深度。

逐次綁系砼塊壓載體，并避免工作平臺上排布摩擦力超出放排牽引力而影響放排效率，逐次退船，直至河床落底排長超出20m后排頭才達到錨固狀態并具備一定牽引力，工作平臺上砼塊壓載體才能達到滿鋪滿系。

（2）鋪排作業。沉排施工過程中必須根據水深、流速及流向等的變化調整施工進度，如遇漲水期或水流流速過大，必須停止沉排施工，避免發生安全事故。通過克令吊將砼塊壓載體運輸至施工平臺，再通過人工將砼塊壓載體與排布綁系。

4.結論

綜上所述，某航道整治工程護底加固順水沉排施工過程進展順利，在施工及運行過程中排體并未出現任何撕裂及斷裂事故，軟體排排頭著床順利，沉排施工結束后所進行的水下探摸檢測結果顯示，軟體排排頭和排尾均達到預定設計位置，且排體搭接良好。在該航道整治工程沉排施工中使用砼塊壓載體，結構形狀更合理，在水下著床后錨固力也不受水流夾角的影響，抗水沖擊力更佳，錨固力也更大，施工質量、施工進度及安全性均有所保證。