軟體排施工技術在珠海斗門護岸工程中的應用

張傳君

(葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

1 概述

沿海地區(qū)以及內陸地區(qū)河道和臨水土質邊坡由于經常受到水流沖刷、水位高差變化、船舶航行以及雨水沖刷等因素的影響，極易形成陡坡、深坑等，很容易造成邊坡失穩(wěn)，嚴重的危及岸上建筑物和當?shù)鼐用竦娜松戆踩?。針對陡坡、深坑邊坡的加固方式，常?guī)的有拋石、漿砌石、混凝土等施工方法，但往往需要修筑臨時圍堰，施工難度大、工程造價高。而采用軟體排施工技術，不需要修筑臨時圍堰，可以在水面上直接進行護岸加固施工，施工難度小，工程造價低。

珠海斗門東堤應急項目所處河段河道窄，受橫坑水道、荷麻溪水道及螺洲溪水道下泄水流的沖刷嚴重，受新會～臺山的高速船只浪損的影響大。其中，樁號CK1+830m～CK2+640m長0.81km堤段，堤外無灘、岸坡陡、深泓逼岸，近堤河床高程為－5.0m～－9.5m，為重點險工段。針對不利工況，該段邊坡采用軟體排施工技術進行護岸加固。

2 施工技術

軟體排即以土工布管袋充砂后作為中間層，然后上下輔助塊石和石渣所形成的結構體，分為枯水平臺、充砂管帶軟體排及拋石三部分。土工布軟體設置在拋石及石渣墊層之間。工程施工內容包括:排體基層石碴拋填、錨樁及連系梁安裝、排體制作、排體充填及沉排施工、排體岸坡混凝土鎖口、拋石壓載等。

2.1 排體基層石碴拋填

本工程軟排體基層設計為填筑石碴，其作用是將上部荷載均勻有效地分散在岸坡基底上，避免局部壓強過大。石碴選用料場開采的邊角料及小粒徑塊石進行拋填形成坡面，坡比為1∶5，為使排體與坡面接觸良好，坡面盡量平順，避免出現(xiàn)較大坑洼及褶皺。

施工工序:拋填區(qū)網格劃分—測量定位—石碴拋填(船拋結合岸拋)—形成面檢測—復拋—驗收合格。

2.1.1 拋石網格劃分及地形測量

2.1.1.1 拋石網格。施工前將拋投區(qū)劃分為矩形網格，將設計拋投量計入相應網格，在施工過程中按預先劃分的網格及其工程量進行拋填，為控制拋投均勻性，施工按20m×10m(順水*垂直水流)進行拋石單元網格劃分(圖1)。

圖1 拋石碴單元網格劃分

2.1.1.2 測量定位。首先根據設計給定的坐標點布設控制網，堤線向每20m測一斷面，垂直堤軸根據地形岸坡設控制點及方向點，水上設定位點(根據實際情況加密測點)。根據測量資料結合劃分的單元格計算拋石量，并填入單元格。

2.1.2 拋投試驗

拋石船定位時，需要根據塊石入水后的漂距來確定其定位偏移量。拋石漂距在正式施工前先進行拋投試驗，通過試驗獲得在施工水域內不同重量塊石在不同流速各水深時的落點漂移規(guī)律，在此基礎上得到適用于該水域的漂距，作為定位依據。

試驗時先測量試驗區(qū)域內的水流流速及水深，再對每個典型的塊石稱量，然后測定單個塊石的漂距。如此重復，測定不同重量塊石在不同流速、水深條件下的漂距，計算單位沉降量，并紀錄、整理作為施工時定位船、石碴沉降的依據。

2.1.3 石渣拋投

2.1.3.1 拋石船定位。采用100t～200t有自航能力的駁船，在船上標識定位點，根據岸上方向控制點和起拋控制點，確定拋石船的位置，由施工人員對拋石船實施動態(tài)控制，發(fā)現(xiàn)偏移及時糾正。

2.1.3.2 石渣拋投。根據現(xiàn)場地形及潮汐變化，石碴拋填施工采用岸上拋投和船上拋投相結合的施工方法。高程－2.0m以上石碴拋填采用岸拋，高程－2.0m以下石碴拋填采用船拋法施工。石渣由料場車運至碼頭上船，船運至施工區(qū)，深水區(qū)用500t～1000t船拋填，淺水區(qū)用200t～500t船拋填。

岸上拋投:高程－2.0m～1.0m護坡平臺，采用陸上填筑，車運至現(xiàn)堤頂，卸至高程0.5m左右平臺，用挖掘機多次轉運至－2.0m高程。

船上拋投:拋石船定位完畢后，根據船載石碴方量對應網格石渣方量開始拋填作業(yè)，實際拋投量按沉降量加輪廓線量考慮，單元區(qū)域作業(yè)完成后，拋石船重新定位，實施作業(yè)。

2.2 錨樁及連系梁施工

軟體排岸上錨固由錨樁和連系梁組成。錨樁為C30預制鋼筋混凝土樁(20cm×20cm×300cm);連系梁為C30鋼筋混凝土連系梁(20cm×40cm)，使樁連成整體，增加樁體承受排體拉力的能力。

2.2.1 錨樁

錨樁為預制樁，兩側伸出鋼筋和連系梁縱向鋼筋連結。施工時，根據設計位置用挖掘機將預制樁靜壓貫入。

2.2.2 連系梁

連系梁為C30鋼筋混凝土，預制樁位于現(xiàn)有防洪墻2m處。根據施工現(xiàn)場情況，連系梁采用現(xiàn)場澆筑方式，混凝土、石碴及其它材料利用石碴岸拋形成的施工道路，或據潮位情況修建沿堤軸縱向施工便道，用斗車轉運至施工作業(yè)區(qū)進行現(xiàn)場澆筑。

2.3 軟體排排布制作

2.3.1 排體制作

2.3.1.1排布技術指標。根據設計要求，排布采用機織土工布、單位重300g/m2、抗拉強度30kN/m、滲 透 系 數(shù)10－2cm/s、伸 長 率(￡ ＞30%)。沖砂管帶布單位重200g/m2。

2.3.1.2 排布制作。排布按設計規(guī)格尺寸在廠家制作，并卷安在預先準備好的軸竿上。單塊排體寬10m，長50m～70m不等，垂直堤軸線方向布置。

灌砂口布置:每條橫肋帶在中間設一灌口，縱肋帶根據沉排船長度設置灌砂口。

2.4 排體充填及沉排施工

本工程軟體排的功能是保護坡面免受沖刷，保證排體平順地鋪在坡面上、保證排布與排布之間的搭接，是軟體排成功的關鍵。

2.4.1 施工準備

首先進行沉排船的改造，在200t甲板駁增設卷筒、平臺、導軌、錨機和發(fā)電機等設備。施工前先對施工區(qū)域進行探測，詳細了解沉排區(qū)域水深、流速、流向、流態(tài)情況，繪制出每幅排體的標準軌跡圖，在岸坡上根據每幅排體位置施放出坐標點。再次檢查沉排船上各設備是否完好。機制布在專業(yè)排布生產廠家進行加工，沉排船上至少備足一天施工所需的排布，充砂船裝滿中粗砂。

2.4.2 沉排船定位

用拖輪將已準備妥當?shù)某僚糯系殖僚攀┕^(qū)，利用安裝在沉排船上控制排體兩邊邊線的GPS定位系統(tǒng)，按標準軌跡圖進行定位，沉排船到位后利用6臺3t船用絞關、6根鋼纜和6口霍爾錨控制。其中，船首尾為主纜，承受整個船舶上下漂移拉力和控制船舶縱向移動，艏艉4臺則控制船舶橫向平行移動。

2.4.3 排頭固定

沉排船定位后，排布卷入沉排船的卷筒上，將排頭用人工拉至混凝土連系梁處固定牢固。把位于岸坡上的排布展開鋪平，并將排布上的砂肋充滿。再次微調船位，使工作平臺上的排布上下邊緣與設計軌跡線重合。沉排方向垂直于堤軸線，沉放順序為下游方向自上游方向進行。

2.4.4 排體沉放

沉排船定位于下游邊第一塊排體設計位置上，固定排頭后，在工作平臺上將砂肋充滿。指揮員根據定位情況，下達沉放命令，絞動沉排船一邊鋼纜，收放主纜，使沉排船平行移動。同時，松卷筒制動閥，利用導軌使排體勻速地自工作平臺滑入水中慢慢沉入河底。當一個空砂肋滑動至沉排船工作平臺邊緣時，停止移船，止住排體滑動，充灌砂肋后繼續(xù)沉放，如此反復直到整幅排體沉放完畢，然后移動沉排船至第二幅排體設計位置。

2.4.5 沉排軌跡控制

在沉排過程中，排體水下搭接是保證護底成功與否的關鍵。因此，沉排前把排布軸線坐標、搭接寬度等有關數(shù)據換算成坐標繪制成沉排軌跡圖，利用測量儀器控制好排體上下邊緣入水位置。施工人員按照船位移動過程中GPS提供的實時定位數(shù)據，不斷校正船位，從而保證排體上下邊緣入水位置精度。第5幅排體沉放完畢之后，潛水員潛入河底探摸檢測排體搭解情況。如搭解寬度超出規(guī)范要求，則在搭接處補沉一條覆蓋排，以確保排體搭解符合要求。船上沉排施工示意見圖2:

圖2 排體沉排施工示意

2.5 排頭埋設及鎖口混凝土

排頭埋設的目的是為了不使岸坡水流入排底，而沖刷布底以下岸坡破壞排體結構。本工程軟體排的功能是保護坡面免受沖刷，保證排體平順的鋪在坡面上、保證排布與排布之間的搭接，是軟體排成功的關鍵。當沉排數(shù)塊成功后開始排頭埋設工作，根據設計排頭溝寬80cm、深40cm，將排頭埋入溝中后，鋪40cm粹石，上部用80cm×80cm混凝土壓頂。本工程設計壓載采用排布上拋1m厚塊石壓載法，當沉排數(shù)塊成功后可開始壓載工作，壓載拋石施工方法同拋石碴施工。

2.6 拋石壓載

本工程設計壓載采用排布上拋1m厚塊石壓載法，當沉排數(shù)塊成功后可開始壓載工作，拋石壓載施工方法同拋石碴施工方法。

3 施工質量保證措施

3.1 軟體排施工技術要求

3.1.1 軟體排布的品種、規(guī)格、質量和縫制必須滿足規(guī)范要求。鋪設方向、范圍、充填質量和搭接必須符合設計要求;

3.1.2 排體采用雙道縫線縫制，疊壓寬度不小于5cm，兩線相距以1.5m～2.0m為宜;

3.1.3 加筋帶拉環(huán)采用φ6mm的筋繩;

3.1.4 兩軟體排搭接時，上游側排體搭接在下游側排體上，搭接寬度不小于50cm，并將搭接處壓實。

3.2 施工控制要點及注意事項

3.2.1 沉排施工應根據排體尺寸、施工區(qū)水深、荷載情況等改造沉排船，使其適合工程施工;沉排前要對沉排區(qū)域進行測量或掃床，發(fā)現(xiàn)突出尖狀物時，應采取有效措施進行處理，以保證所沉排體不被破壞。

3.2.2 沉排過程中應根據沉排區(qū)域的水流流速、流態(tài)及河床地形控制好移船與放排的速度，以使排體緊貼河床;施工時控制好排布鋪放平整，壓載均勻，沉排全過程必須監(jiān)測排體邊緣入水的軌跡，增加0.5m派幅寬度;排體沉放完畢后及時進行探摸檢測，確保搭接符合要求。

3.2.3 采取系物、加肋條、牽引、導軌等有效措施，確保所沉排布緊貼河床，做到不翻排，不撕排，不堆疊;必要時在排體縱向方向兩端增加加筋拉條，以增加排布的縱向抗拉強度，確保沉排施工過程中不撕排。對不能及時沉放完畢或因退水而露出水面的排體，要及時覆蓋，避免陽光直射。

3.2.4 各操作員要注意力集中，動作協(xié)調一致，沉排時排布上不能站人，以免發(fā)生安全事故。

3.3 質量保證措施

船上沉排施工是一個特殊過程，必須按照特殊過程的控制程序進行施工。

3.3.1 對施工人員進行技術交底、發(fā)放作業(yè)指導書，進行質量、安全教育，并留下記錄。特殊崗位必須持證上崗。

3.3.2 原材料如排布采購，須按采購控制程序對供方進行評價，并按要求送檢，送檢合格后方可供貨。每批次材料進場后，按規(guī)定再進行檢驗，檢驗合格方可使用，在此過程中，需填寫相關的檢驗記錄。施工的沉排作業(yè)船舶必須滿足要求，并保持其良好狀態(tài)，做好其使用和維修記錄。

3.3.3 確定沉排作業(yè)船的施工控制方案，根據護底范圍的水流流速、流態(tài)及河床地形，控制好移船與放排的速度，使排體緊貼河床。

3.3.4 沉排作業(yè)人員要注意力集中，動作協(xié)調一致，注意作業(yè)安全。每段排體放排前要進行檢查，并留下檢查記錄。

3.3.5 使用GPS監(jiān)視沉排作業(yè)過程時，除按監(jiān)視和測量裝置控制程序規(guī)定的要求進行作業(yè)外，每天應定時自檢，保證監(jiān)視過程的可靠性和有效性，并填寫記錄。每天工作完畢后，應及時整理沉排記錄，分析沉排過程，保證排與排間的重疊度，并評價操作過程，總結沉排經驗。

4 施工效果及建議

4.1 軟體排施工時，對于主航道區(qū)應提前與航道部門商定具體施工時間，避免影響航道航行和施工計劃的實現(xiàn)。

4.2 充砂管袋間距宜小于2m，以增加壓載重量，使排布能迅速沉底。

4.3 排體間橫向搭接長度宜為1m～1.5m，以保證排體入水貼底后有更好的橫向搭接。

4.4 本工程軟體排施工完畢后，經檢查驗收，符合設計要求，達到預期效果。