深水區(qū)軟體排的鋪設(shè)

土工織物軟體排具有反濾、隔離、防沖及整體性、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于水工建筑的各個(gè)方面，它能有效地防止水流直接沖刷江（海）底和因水流滲透作用而造成河（海）床的局部變形破壞，克服了傳統(tǒng)防護(hù)結(jié)構(gòu)中存在的很多問題，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沿海沿江的水工建筑也逐步向深水、遠(yuǎn)岸方向發(fā)展，深水區(qū)的軟體排鋪設(shè)工藝也跟著向“深、險(xiǎn)、難”方向延伸、進(jìn)步，何謂深水區(qū)，目前國(guó)內(nèi)還沒有一個(gè)統(tǒng)一的界定，施工中一般認(rèn)為水深大于15米的鋪排區(qū)域都稱為深水區(qū)鋪排。

施工前的準(zhǔn)備工作

在深水區(qū)鋪排工藝有其獨(dú)特性，特別是流速較急的地區(qū)，在施工前就要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

1、船體設(shè)備改造

滑板加寬。目前國(guó)內(nèi)各單位鋪排船的滑板寬度多在4—8m，但在深水區(qū)滑板要達(dá)到10—12m寬度為宜，這樣滑板伸入水中越深，可阻擋部分水流對(duì)排布的沖擊，減小排布的收縮量，提高單張排的有效進(jìn)尺。

滑板兩端宜加設(shè)滑道。當(dāng)軟體排橫向鋪設(shè)時(shí)，受水流沖擊一側(cè)排布極易收縮，流速大于1m/s時(shí)，軟體排在鋪排平臺(tái)上會(huì)產(chǎn)生明顯的滑移現(xiàn)象，每鋪9m排產(chǎn)生0.5m以上的滑移，造成縮排最終導(dǎo)致翻排和撕排，嚴(yán)重影響了鋪排質(zhì)量和施工效益，對(duì)此在滑板兩端加設(shè)固定式或機(jī)械式滑道可減小排布的收縮，固定式滑道如圖1所示，用鉤子一端鉤住滑道另一端鉤住軟體排邊沿，使排布沿著滑道緩緩下放，排布在鉤子的拉力作用下，可抵消部分水流沖擊力，這樣就減小了排布的收縮量，增加有效進(jìn)尺。機(jī)械式滑道是通過電機(jī)或液壓裝置控制，可自動(dòng)掛鉤，自動(dòng)取鉤，整個(gè)滑道也可以自動(dòng)旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，整體較固定式滑道先進(jìn)。

2、防止走錨

在深水區(qū)拋錨宜拋大抓力海軍錨，特別是地質(zhì)以卵石為主的水域，水深流急，錨在卵石中無(wú)法產(chǎn)生足夠的抓力，極易走錨，如在鋪排過程中走錨會(huì)導(dǎo)致整張排廢掉，必須重新鋪設(shè)，所以在深水區(qū)地質(zhì)抓力不足的水域施工時(shí)采用重錨配錨鏈的組合方式為宜，如鋪排位置靠近岸邊，地籠宜挖雙地籠，只有這樣才能有足夠的拉力控制住鋪排船，施工中應(yīng)重點(diǎn)注意領(lǐng)水錨。

3、測(cè)定水流速、水深

測(cè)定水流速和水深，計(jì)算排體拉力，正常情況下，按設(shè)計(jì)院所出圖紙生產(chǎn)的排布抗拉強(qiáng)度是沒問題的，但也不排除大流速或排布過載造成撕裂的情況，所以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況計(jì)算拉力是很有必要的，軟體排沿船舷垂直向下滑動(dòng)直至水底，軟體排排體承受垂直向下的重力作用、動(dòng)水壓力以及卷排筒剎車時(shí)對(duì)滑動(dòng)中的軟體排產(chǎn)生一個(gè)附加動(dòng)力荷載的作用，此時(shí)為軟體排的受力最不利條件。當(dāng)放排速度大于船速時(shí)，鋪排方向與水流方向呈任意角度軟體排所受最大拉力的計(jì)算公式：

T=Kg[?籽'h+?籽H]+?籽'gh(1+1.19cos?椎） 0≤φ≤90° （1）

T=Kg[?籽'h+?籽H]+(1+0.23cos?椎)?籽'gh 90°≤φ≤180° （2）

公式中：T—排體所受最大拉力，K—附加動(dòng)力系數(shù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定為1.5，g—重力加速度（m/s2），?籽'—每平方米排布砼塊的浮質(zhì)量（kg/m2），h—水深（m），?籽'—每平方米排布砼塊的水上質(zhì)量（kg/m2），H—鋪排船干舷距水面高度（m），φ—鋪設(shè)方向與水流方向的夾角（0≤φ≤90°為順?biāo)僚牛?0°≤φ≤180°為逆水沉排）由公式可計(jì)算卷筒剎車時(shí)軟體排與船舷相切部分所受拉力，如果計(jì)算所得拉力小于軟體排的抗拉強(qiáng)度，則軟體排在整個(gè)移動(dòng)過程中都能滿足抗拉要求。

在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，如果出現(xiàn)逆水鋪排時(shí)，特別是當(dāng)φ=180°時(shí)，水流的頂托作用最明顯，當(dāng)流速較小時(shí)，動(dòng)水壓力在豎直方向上的分量小于軟體排的浮重，軟體排在水中的形狀呈一下凹弧線，隨著流速的增大，水流的頂托作用也就越明顯，當(dāng)動(dòng)水壓力在豎直方向上的分量大于軟體排的浮重時(shí)，則軟體排在水中的形狀會(huì)呈上凸拱形，如圖2所示，當(dāng)流速達(dá)到一定程度時(shí)，軟體排所受拉力大于其抗拉強(qiáng)度，就容易出現(xiàn)撕排現(xiàn)象。

為了避免在施工過程中出現(xiàn)這種現(xiàn)象，采用如下公式作為校核標(biāo)準(zhǔn)：

式中：ρ水—水的密度（kg/m3），Umax—表面流速（m/s），W1—軟體排的浮質(zhì)量（kg/m2）

因此，當(dāng)90°≤φ≤180°，應(yīng)首先判斷公式（3）是否成立，若成立，才能進(jìn)行鋪排。工程中應(yīng)用比較多的三種材料，對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度如下表：

各種材料主要技術(shù)指標(biāo)

施工過程

1、施工搶位

這項(xiàng)工作非常重要，由于是深水區(qū)的沉排工作，水的流速是一個(gè)關(guān)鍵因素，要跟據(jù)流速來(lái)確定排頭搶位，如果搶少了，放排時(shí)就離設(shè)計(jì)排頭位置較遠(yuǎn)，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，如果搶多了，就難以鋪到設(shè)計(jì)排尾邊線，所以在深水區(qū)順?biāo)伵诺呐蓬^搶位也很關(guān)鍵。施工中雖然逆水鋪排的受力較順?biāo)僚判?，但一般不建議采用逆水沉排的方式鋪設(shè)，因?yàn)槟嫠僚攀芩髯枇Φ挠绊?，排頭不易沉落水底，施工難度更大。

2、施放排布

深水區(qū)鋪排位置一般離岸邊較遠(yuǎn)，使用GPS定位系統(tǒng)作為軟體排鋪設(shè)的測(cè)量定位方法，鋪排船依據(jù)GPS定位系統(tǒng)的鋪排軟件所顯示的位置定位。將排布展開，卷入卷筒，并將排頭平鋪在滑板上，然后進(jìn)行砼塊鋪設(shè)工作。準(zhǔn)備好后，松開卷筒剎車并將滑板緩緩下傾，當(dāng)傾角達(dá)到一定角度時(shí)排體開始下滑，最終滑板下滑到 45°傾角處，當(dāng)排布下放到一定距離后剎住卷筒，使排體停止下滑，繼續(xù)在甲板上鋪設(shè)砼塊，移船時(shí)要控制船速，盡量做到移船速度和排體下滑速度同步，否則會(huì)造成排頭重疊或排頭移位。當(dāng)鋪到排尾時(shí)，為避免排尾受水流沖擊而翻卷，應(yīng)考慮排尾配重問題。

在施工過程中，損壞率最高的部位是砂肋套環(huán)、混凝土連鎖塊系結(jié)環(huán)，由于承受的重量增加，加之受水流阻力的影響，會(huì)出現(xiàn)加筋環(huán)斷裂現(xiàn)象，這主要是工廠加工問題，排布加筋環(huán)要三道縫線縫合，縫制密度絕對(duì)要符合規(guī)范要求，否則施工質(zhì)量難以保證。

其他注意事項(xiàng)

1、施工安全

施工水域一般離航道很近，鋪排船或外拋錨鏈會(huì)占用部分航道水域，若在視線不清時(shí)，過往船舶很容易碰到鋪排船或鋪排船外拋錨鏈造成事故，所以在主航道附近施工時(shí)應(yīng)格外注意，要正確顯示施工信號(hào)，白天懸掛黑色圓球、十字架各一個(gè)，夜間顯示白光環(huán)照燈一盞。如果鋪排船向航道方向伸出纜索、錨或其他類似物體，應(yīng)當(dāng)在伸出的方向，夜間顯示紅光環(huán)照燈一盞，白天懸掛紅色信號(hào)旗一面，要在錨漂上加錨燈以策安全。施工時(shí)要加強(qiáng)瞭望，用甚高頻通報(bào)施工信息，確保施工作業(yè)和船舶航行安全。

2、加強(qiáng)對(duì)水下地形的研究

對(duì)于深水區(qū)的沉排，水下地形也要格外注意，如鋪排位置水下地形不平整，會(huì)產(chǎn)生水下漩渦，流速越大漩渦產(chǎn)生的不穩(wěn)定性越強(qiáng)，這方面在沿海表現(xiàn)的較少，因沿海受漲落潮的影響，水下地形起伏不會(huì)太大，但在內(nèi)陸地區(qū)特別是長(zhǎng)江流域荊州以上江段表現(xiàn)的尤為突出，江段內(nèi)沙卵石洲灘眾多，河床縱剖面變化急劇，局部存在“坡陡流急”的不利水流條件，對(duì)鋪排船施工生產(chǎn)有一定的影響，另外，水流分散地區(qū)會(huì)形成橫流、漩渦流等不利流態(tài)，如圖3所示，這種地形的鋪排任務(wù)一般是非常困難的，因?yàn)橐坏┰阡鰷u處施工極易造成排布翻轉(zhuǎn)、撕毀的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。

3、排頭的處理

沿海鋪排可選擇平潮時(shí)施放排頭，內(nèi)陸水域施工正常情況下按設(shè)計(jì)配載能滿足排頭入水要求，但也會(huì)有特殊的情況發(fā)生，特別是三峽大壩的修建，導(dǎo)致水流速有時(shí)會(huì)有所改變，如水流速突然增大或水下有橫流、漩渦流產(chǎn)生，單靠設(shè)計(jì)配載是難以滿足施工要求的，施工中通常會(huì)采取兩種辦法。

給排頭加載。如圖4所示，由于長(zhǎng)江護(hù)岸（洲）工程多用“王字塊”，所以采用加載“王字塊”的方式使排頭落底，把數(shù)個(gè)“王字塊”摞在一起用尼龍繩固定綁扎在設(shè)計(jì)配載邊沿，這樣對(duì)流速較大的深水區(qū)域鋪設(shè)效果更好些，但要注意加載的多少根據(jù)水流速?zèng)Q定，不能過載，否則會(huì)導(dǎo)致排布撕裂。

給排頭拋錨。對(duì)于漩渦流地區(qū)，排頭極易翻卷，對(duì)此現(xiàn)象施工中采用了一種新的方法來(lái)應(yīng)對(duì)，就是在排頭位置一般四到五米處設(shè)置一個(gè)錨，錨是用幾個(gè)混凝土塊綁扎在一起做成的，錨與排布間通過15m左右的丙綸繩連接，施工時(shí)船先搶位，之后滑板下放先拋錨，錨落底后就會(huì)產(chǎn)生抓力，之后再下排頭，由于有錨的拉力，可抵消漩渦的旋轉(zhuǎn)，排頭在水下就不會(huì)翻卷，如圖5所示，這種方法應(yīng)對(duì)水下地形縱剖面變化急劇地區(qū)比較有效。

4、排布的搭接檢測(cè)

搭接是保證施工質(zhì)量合格的關(guān)鍵因素之一，搭接的好壞直接影響整個(gè)工程的使用壽命，所以是排體檢測(cè)的重點(diǎn)，通常情況下是在排體四角、堤身排中心線和堤身排與余排交界處排體兩側(cè)共設(shè)檢測(cè)浮球若干（6—10個(gè)），排體沉放完成后鋪排船啟動(dòng)錨機(jī)調(diào)節(jié)錨纜由排尾向排頭方向平行移船，使用GPS背包逐個(gè)檢測(cè)排體上浮標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，測(cè)量完畢后選擇小流速時(shí)潛水員下水探摸或水下攝像抽查排體的鋪設(shè)情況，比對(duì)檢測(cè)結(jié)果。

結(jié)束語(yǔ)

軟體排護(hù)底的主要功能是保土透水，保護(hù)排體下的泥沙免受水流沖刷而流失，無(wú)紡?fù)凉げ悸冻龅拿q在水下有吸附泥沙的功能，具有良好的貼附性，在排體外面沖刷時(shí)能自然下垂，附在沖刷溝內(nèi)坡面上，這樣能起到有效的防護(hù)作用。軟體排對(duì)防波堤、護(hù)灘、護(hù)洲、人工島、航道整治等防沖刷護(hù)底工程有廣闊的發(fā)展前景，而且軟體排有良好的水力特性，較長(zhǎng)的使用壽命，較強(qiáng)的抗拉能力，造價(jià)低、柔軟等特性，目前正逐步向深水區(qū)發(fā)展，如洋山深水港，軟體排沉放的水深超過了20米。