海堤工程中的水下土工布施工

呂 煒,林 杰,趙武君

(1.玉環(huán)縣苔山閘管理所,浙江 玉環(huán) 317600;2.長興縣水利局,浙江 長興 313100;3.玉環(huán)縣水利局,浙江 玉環(huán) 317600)

土工布由于柔韌性好,具有良好透水、過濾、隔離、加筋、防護等性能,在海堤工程中應(yīng)用非常廣泛,玉環(huán)縣漩門三期工程在外海側(cè)海涂面上鋪設(shè)高強度裂膜絲機織土工布(經(jīng)向受力≥120 kN/m,緯向受力≥84 kN/m,510 g/m2)主要起到加筋作用,利用土工布增強土體的抗拉強度和抗變形能力,將土工布埋在土體之中,可以擴散土體應(yīng)力,以增加土體的模量,傳遞拉應(yīng)力,限制土體側(cè)向位移;還增加土體和其他材料之間的摩阻力,提高土體及有關(guān)建筑的穩(wěn)定性。但玉環(huán)縣漩門三期工程中珠港海堤的施工環(huán)境較差,相當部分在涂面上鋪設(shè)土工布要進行水下施工,和內(nèi)陸河流湖泊比較,海洋存在著潮流、暗流等不利因素,容易受到海面風(fēng)浪等一系列因素的干擾,對施工設(shè)備,施工組織等要求較高。本文就施工中主要施工設(shè)備,關(guān)鍵工序進行詳細地分析和介紹。

1 工程概況

玉環(huán)縣漩門三期圍墾工程海堤全長5352 m,分3段,南段為坎門海堤,北段為干江海堤,中間段為珠港海堤。珠港海堤位于目魚嶼、沖坦嶼之間,堤長4077 m,樁號為Z 0+000～Z 4+077 m,涂面高程-4.4～-3.0 m,沿線均為淤泥,淤泥最深至-30 m高程以下。珠港海堤附近坎門潮位站,實測年最高潮位 5.34 m,實測年最低潮位-3.66m。多年平均最高潮位3.88 m,多年平均最低潮位-3.38 m,多年平均潮位0.12 m,多年平均低潮位-1.90m,平均潮差4.06 m,最大潮差7.02 m。

2 施工前期準備

由于海堤施工環(huán)境的限制,土工布施工要根據(jù)實際潮位,海面風(fēng)力等因素綜合安排施工,可利用的施工時間較短,對施工設(shè)備要求較高,本工程施工船泊為民用駁殼船,加裝先進的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng),由于人工定位受到潮汐,風(fēng)浪等不利因素影響,基本上無法進行可靠定位,很難進行有效施工。每次鋪設(shè)的土工布為4張單幅寬6 m的土工布拼縫接成1塊(在平接、對接、J字形接、蝶形接4種常用縫接方式中選用J字形縫接),后續(xù)鎮(zhèn)壓土工布的墊層選用含泥量＜5%的細石碴料。水下土工布常用的施工方法如圖1與圖2所示,圖1為土工布前置施工方法,施工較簡單,但是對土工布有一定的浪費,圖2為土工布后置施工方法,施工時對設(shè)備等要求較高,但可以適當提高土工布利用率。本工程采用的是施工較簡單的圖1施工方法。

圖1 土工布前置施工圖

圖2 土工布后置施工圖

3 施工方法

3.1 材料準備

土工布卷在施工船裝載的5 t重的圓形滾筒上,開始卷布時土工布邊緣處用若干細鐵絲沿縱向連接至滾筒上(保證卷布過程中土工布不會滑動,提高卷布效率,鐵絲不可過粗,防止在施工完畢后,土工布不能與滾筒有效分離),同時每隔5 m用細鐵絲將毛竹條橫向固定在土工布上(有效保證鋪布時土工布在遇到水下暗涌、旋渦后,不會橫向收縮,保證鋪布質(zhì)量),根據(jù)要求在船上裝載充足的合格石料后,船上配備挖掘機以便配合土工布鋪設(shè)時進行石料的鋪設(shè)。

3.2 施工船的定位

施工船根據(jù)施工現(xiàn)場提供的測量點(一般不少于3個)的原始坐標,推算和復(fù)核出施工船的初始位置和結(jié)束位置,把施工坐標輸入裝載的GPS定位系統(tǒng),利用高潮位時,將施工船駛?cè)腩A(yù)定施工位置,再利用船兩端裝載的卷揚機(一般不少于4個),拋錨固定船體位置,等待有利施工時間施工。

3.3 施工時間選擇

施工具體時間要根據(jù)附近潮位站提供的最近低潮位時間,再結(jié)合工程施工中對潮位的觀測,選擇可利用的施工潮位,結(jié)合施工當天的風(fēng)力海浪情況,充分利用現(xiàn)有設(shè)備條件,盡可能順水鋪設(shè)土工布。

3.4 施 工

在施工開始前將土工布(用小船配合,利用岸上大塊石鎮(zhèn)壓,或錨固在涂面)初始位置固定,鋪布船根據(jù)GPS設(shè)定方向,將綁有土工布的滾筒沉到涂面上(土工布如不在涂面施工,暴露出水面,將受到海面風(fēng)力,水浮力等不利因素影響,根本無法保證施工質(zhì)量),土工布滾筒中心軸兩端與牽引船拖放出的2根鋼纜連接牢實,船身垂直水流方向進行有序鋪設(shè),應(yīng)力求平順,松緊適度,不得繃拉過緊。鋪設(shè)過程中如遇到滾筒被卡時,不得強行拖拉,應(yīng)啟動定位船,通過絞繩,緩慢移動至滾筒處,吊起滾筒后重新定位、牽拉,完成鋪設(shè);船上挖掘機配合船體移動,與滾筒保持一定距離,將石料均勻鋪設(shè)在土工布上(有條件可在船上裝載皮帶機,進行自動鋪設(shè)),以防土工布被沖翻或折卷。在土工布鋪設(shè)完成后,應(yīng)及時進行后續(xù)石料加載,以防風(fēng)浪過大沖刷墊層后將土工布沖翻或折卷,但應(yīng)注意不能一次性加料過多,防止軟基滑動導(dǎo)致土工布滑移。

在施工完成后,可由相關(guān)人員利用小船,將船駛?cè)胪凉げ歼吘壩恢?在船上利用一定長度細竹竿對土工布邊緣位置進行觸探,以確定土工布是否鋪設(shè)到位。如果水深過深,無法進行簡單確定,則應(yīng)進行潛水探摸確定鋪設(shè)質(zhì)量。

4 結(jié) 語

(1)海堤工程中土工布的水下施工對于設(shè)備的要求特別高,必須有可靠的施工設(shè)備才能進行有效施工,特別是海洋特殊的施工環(huán)境中,對于定位系統(tǒng)的要求就尤其重要。

(2)施工中要注意選擇有利施工時間,特別注意施工期的最低潮位和最高潮位的時間,再觀察施工期海面的風(fēng)力、海浪等情況,充分利用有限的施工時間,候潮作業(yè),盡可能進行順水施工。

(3)在施工中應(yīng)進行合理的施工組織,對于材料的準備過程中,特別是土工布縫接、卷布、鋪布等關(guān)鍵工序上都要進行合理的施工組織,制定全面的施工方案,保障施工順利進行,確保施工質(zhì)量。