拋枕及質(zhì)量控制技術(shù)在航道整治工程中的應(yīng)用

李晶晶+于濤

摘 要：航道整治工程主要選擇在枯水季節(jié)進(jìn)行，一般工期較緊，筑堤工程的效率直接影響航道整治工程的實(shí)施進(jìn)度。文章通過工程實(shí)例，闡述了拋枕工藝在航道整治工程中的實(shí)施過程及施工要點(diǎn)，驗(yàn)證了施工過程中的質(zhì)量檢測(cè)、控制技術(shù)并達(dá)到預(yù)期的實(shí)施效果，拋枕施工具有成本低、施工效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合拋枕施工工藝的特點(diǎn)，證明在整治工程中應(yīng)用是可行的。

關(guān)鍵詞： 拋枕 施工技術(shù) 質(zhì)量控制

“拋枕”是利用吸沙泵將沙沖灌入預(yù)置在拋枕船上的沙袋中，形成長5至10米、寬1.5至2米的大型“沙枕”，然后利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)或全站儀結(jié)合錨機(jī)組合系統(tǒng)進(jìn)行放樣，將“沙枕”拋筑到設(shè)計(jì)擺放位置的一種施工工藝。它是在流速較大的深水區(qū)域用充灌沙袋材料進(jìn)行筑堤、筑壩等圍堰常用的施工方法。

施工設(shè)備

根據(jù)施工進(jìn)度和工程量要求，調(diào)遣施工機(jī)械及相關(guān)配套設(shè)備，主要包括拋枕船、拋枕架（如圖1）、供電設(shè)備、吸沙泵、充水泵及管線等。

拋枕船是整個(gè)拋枕作業(yè)的基本工作平臺(tái)，一般拋枕船為非自航、箱型船體，船體為單底、單甲板結(jié)構(gòu)，充枕、拋枕作業(yè)主要在甲板上進(jìn)行，以功能劃分，主甲板可分為艉錨泊作業(yè)區(qū)、水上充拋枕裝置作業(yè)區(qū)及艏錨泊作業(yè)區(qū)。拋枕船作業(yè)時(shí)，將一艘沙駁靠在拋枕船舷邊，用起吊裝置將一臺(tái)充沙泵進(jìn)沙駁的泥倉內(nèi)，通過兩臺(tái)沖水泵和四套沖水頭的聯(lián)合工作，進(jìn)行充枕作業(yè)。

拋枕架是充、拋枕袋的關(guān)鍵設(shè)備，施工準(zhǔn)備期間，將拋枕架安裝固定在拋枕船上，以便制作枕袋并拋投水中。充枕架一般長10米，寬2米，通過軸和軸承座與船體連接，并有掛鉤鎖緊裝置限制枕架轉(zhuǎn)動(dòng)。待沙袋充枕完畢后，松開鎖緊裝置，并用力快速翻轉(zhuǎn)枕架，達(dá)到拋枕目的。拋枕后，使枕架回轉(zhuǎn)恢復(fù)原位，并鎖緊，接著下一輪充枕拋枕作業(yè)。

吸沙泵、充水泵及管線是充灌真的必要設(shè)備。充水泵將向沙中沖水，使沙水混合形成沙漿，便于吸沙泵吸沙作業(yè)。吸沙泵與充水泵的組合，決定著充灌沙袋的速度和效率。

拋枕施工在整治工程中的應(yīng)用

臘林洲處在沙市河段，位于宜昌市下游約133km，上起陳家灣，下至觀音寺，全長約33km，屬人工護(hù)岸控制的順直、微彎分汊河道。沙市河段河道歷來很不穩(wěn)定，河床演變劇烈，以河道內(nèi)主流頻繁擺動(dòng)、洲灘互為消長、汊道興衰交替為主要變化特征，長期以來，一直是長江中游重點(diǎn)礙航水道。1998及1999 年大洪水后，原有的三八灘沖失，北設(shè)計(jì)通航孔所在的北汊淤積嚴(yán)重，枯季難以通航，南設(shè)計(jì)通航孔淤塞，船舶被迫改走非設(shè)計(jì)通航孔，通航與橋梁安全矛盾十分突出，采用了拋枕施工工藝進(jìn)行修復(fù)整治。

1、施工工藝

1.1現(xiàn)場(chǎng)勘察及水下地形測(cè)量

工程利用數(shù)字單頻測(cè)深儀結(jié)合GPS-RTK對(duì)水下地形按比例尺1：500進(jìn)行測(cè)量來確定。

1.2編制施工方案

根據(jù)施工區(qū)域的測(cè)量圖，繪制出水底斷面，根據(jù)斷面情況編制施工預(yù)案，確定各個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)，作為施工過程中放樣、檢驗(yàn)及矯正的依據(jù)。不同河段情況，將需要制作不同長度的沙袋，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由水深區(qū)域至水淺區(qū)域，合理安排枕袋級(jí)配及搭接，進(jìn)行有序施工。

1.3船舶定位、放樣與漂移距計(jì)算

由于在拋枕過程中枕袋受到水深和水流等參數(shù)的影響，在放樣之前，必須掌握該枕袋所拋區(qū)域的水流速度和水深。工程在施工時(shí)分以下幾個(gè)步驟：

根據(jù)施工區(qū)域水深及水流首先用拖輪將拋枕船拖至施工水域，使船舶平行于待施工圍堰的軸線進(jìn)行拋錨，并根據(jù)拋枕船上艏艉兩套差分GPS和岸上的一套差分GPS系統(tǒng)進(jìn)行施工前的粗定位；

根據(jù)充枕用沙的比重和枕袋的尺寸估算出所充沙袋的體積和重量，再根據(jù)待拋區(qū)域的水深、水流速度及枕袋重量估算出枕袋下落到水底后的水平位移量，估算公式如下：

式中：Ld—拋枕水平位移量；H—拋枕處水深；Vf—水流速度；G—枕袋重量（Kg）。一般情況下，亦可通過現(xiàn)場(chǎng)拋石試驗(yàn)來掌握拋枕的水平位移量。

在考慮枕袋落水后位移量的前提下，啟動(dòng)移船絞車，對(duì)船舶精確定位至擬鋪設(shè)第一個(gè)沙枕的位置。

拋枕船定位完成后，將儲(chǔ)沙方駁輕輕靠在拋枕船舷邊，準(zhǔn)備充灌沙袋工作。

1.4充灌沙袋

根據(jù)施工河段的情況，制作不同長度的枕袋進(jìn)行拋枕作業(yè)。施工過程中充枕供沙方式為吸、運(yùn)、吹一體船運(yùn)沙，卸于專用儲(chǔ)沙方駁供充枕灌袋使用的拋枕供沙方式，充灌沙袋時(shí)由兩臺(tái)充水泵、兩臺(tái)充沙泵、四套充水頭（兩臺(tái)沙泵泵頭各一個(gè)，兩個(gè)人工操作）聯(lián)合作業(yè)。充灌時(shí)枕袋盡量向中間靠攏，將輸送沙管插入枕袋袖口中綁牢，啟動(dòng)吸沙泵，向枕袋內(nèi)充灌砂水混合物，充灌過程中，人工不斷地踩拍以保證沙枕充盈率，當(dāng)充盈率達(dá)80%至85%左右，停止充灌并系牢袖口。

1.5拋枕

待沙袋充枕完畢后，經(jīng)檢查沙枕無破損后，校正船位，松開枕架開關(guān)，使枕架傾斜，沙枕自動(dòng)翻入水中，經(jīng)過漂移枕袋正好落入設(shè)計(jì)位置。拋枕完成后后，使枕架回轉(zhuǎn)恢復(fù)原位并鎖緊，接著下一輪充枕拋枕作業(yè)。

拋投時(shí)，沙枕長度方向垂直水流，根據(jù)漂移距、拋枕船船寬確定拋枕船的移位與沙枕的入水位置，由坡腳底外緣邊線向內(nèi)逐層拋填均勻。當(dāng)預(yù)定水域拋枕完畢后，利用組合錨機(jī)及GPS-RTK對(duì)充枕船重新移位、定位。如此循環(huán)往復(fù)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。

沙枕拋填補(bǔ)坡嚴(yán)格按設(shè)計(jì)枕位分層拋填，填筑第2輪、3輪時(shí)適當(dāng)增加拋筑厚度（每次拋填高度控制在2米之內(nèi)，1米后調(diào)整枕架枕袋位置）。層與層之間和沙枕袋之間應(yīng)交錯(cuò)嵌緊，不形成垂直的通縫，小的空隙輔以3米枕。

2、質(zhì)量檢測(cè)與控制

在施工過程中，沙枕與沙枕之間有嚴(yán)格的間距要求，間距過大需要補(bǔ)拋，枕袋重疊過多造成浪費(fèi)，這兩種情況不但會(huì)使拋枕成本增加，對(duì)以后的圍堤也形成安全隱患，因此，在施工過程中要不斷檢測(cè)拋枕質(zhì)量，提高拋枕效率。拋枕的質(zhì)量與安全控制主要通過以下幾個(gè)方面實(shí)施：endprint

拋枕軸線校核。在施工過程中每次拋枕完成后對(duì)拋枕軸線進(jìn)行重新放樣校核，以免在施工過程中使圍堰軸線偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)。

水流及水深的校核。在不同的時(shí)段，施工區(qū)域的水流速度和水深會(huì)隨潮水的漲落發(fā)生變化，而水深和水流速度是估計(jì)枕袋偏移量的重要參數(shù)，因此，在施工過程中要時(shí)常對(duì)拋枕區(qū)水流和水深進(jìn)行校核，減少施工過程中的拋枕誤差。

拋枕后探摸。每次拋枕完成后，第二天對(duì)前一天拋枕情況進(jìn)行探摸，一般用竹篙或鋼管探摸法。在浮體上用竹篙或鋼管觸探水底枕袋，及時(shí)掌握是否有枕袋間距過大、枕袋偏移量過大或滑枕現(xiàn)象發(fā)生。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取補(bǔ)拋等補(bǔ)救措施，消除質(zhì)量和安全隱患。

拋枕后水下地形測(cè)量。每層拋枕施工完成后，對(duì)拋枕后的情況進(jìn)行水下地形測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果掌握拋枕的平整度、拋枕后的回淤情況和棱體坡比情況等，以進(jìn)行下一層拋枕施工計(jì)劃與方案編制，達(dá)到優(yōu)化質(zhì)量的目的。

斷面測(cè)量。在拋枕施工完成后，對(duì)拋枕形成的圍堤進(jìn)行斷面測(cè)量，檢測(cè)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并對(duì)下一步護(hù)坡施工提供有效的數(shù)據(jù)資料。

3、施工效果

工程在施工過程中和完工后均進(jìn)行了探摸測(cè)量及水下地形經(jīng)測(cè)量，通過測(cè)量數(shù)據(jù)分析，各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主體工程完工后，經(jīng)受到了2011-2013年汛期及洪水考驗(yàn)，未出現(xiàn)任何異常的現(xiàn)象，達(dá)到預(yù)期整治效果。

總結(jié)

根據(jù)工程拋枕施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用實(shí)踐，可以看出拋枕施工有以下特點(diǎn)：

成本低，穩(wěn)定性高。相對(duì)于土石筑堤，拋枕筑堤在可以從附近直接獲取海沙，成本相對(duì)較低。在施工過程中，沙枕塊大體重，加強(qiáng)了圍堰的整體性，提高了圍堤的防風(fēng)抗浪能力。

定位速度快，操作便捷。采用GPS-RTK船舶和拋枕進(jìn)行施工定位，操作便捷，且定位精度高，速度快，大大提高了施工效率。

水上作業(yè)，降低施工難度。與水下充沙灌袋相比，拋枕工藝在充枕過程中完全在水上操作，避免了由于水流作用而造成的袖口斷裂、沙袋卷曲折疊等現(xiàn)象。

充枕效率高，拋枕速度快。充枕時(shí)，若安排兩個(gè)袖口同時(shí)充灌，充一只7m×1.5m的沙枕在10min內(nèi)即可完成。拋枕時(shí)，打開鎖緊裝置之后，拋枕架快速翻轉(zhuǎn)，幾秒內(nèi)便可完成拋枕作業(yè)。沙袋在自重的作用下，迅速拋入水中預(yù)定位置，受水流影響相對(duì)較小，拋枕精度較高。

充枕供沙，因地制宜。若選用專用沙駁儲(chǔ)沙，把泵直接調(diào)入沙駁內(nèi)即可投入工作，不需要支撐浮筒等配套設(shè)備，起吊設(shè)備可以隨時(shí)對(duì)沙泵移位，有利于降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。若選用可就地取材的沙源，潛水泵式吸沙泵在浮體上可以直接吸沙充枕，施工方便，減少沙源轉(zhuǎn)運(yùn)成本。

航道整治工程主要選擇在枯水季節(jié)進(jìn)行，工期緊，筑堤工程的效率直接關(guān)系到航道整治工程的實(shí)施進(jìn)度，同時(shí)也關(guān)系到施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。拋枕施工工藝除了具有施工安全，操作簡單外，還具有施工效率高、施工成本低等特點(diǎn)，是施工單位在保證施工質(zhì)量的前提下，加快施工進(jìn)度、提高經(jīng)濟(jì)效益理想工藝。

參考文獻(xiàn)：

[1]程少江，劉鵬等.長江航道拋枕船的設(shè)計(jì).船舶設(shè)計(jì)交流[J].2006年第4期

[2]鐘茂華. 土工布袋裝砂枕壩在山區(qū)河流航道整治工程中的應(yīng)用.交通科技[J].2003年第6期

[3]何遠(yuǎn)海.小欖水道航道整治護(hù)岸工程砂枕護(hù)腳施工探索.珠江水運(yùn)[J].2004年4月

（作者單位：長江南京航道工程局）endprint

拋枕軸線校核。在施工過程中每次拋枕完成后對(duì)拋枕軸線進(jìn)行重新放樣校核，以免在施工過程中使圍堰軸線偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)。

水流及水深的校核。在不同的時(shí)段，施工區(qū)域的水流速度和水深會(huì)隨潮水的漲落發(fā)生變化，而水深和水流速度是估計(jì)枕袋偏移量的重要參數(shù)，因此，在施工過程中要時(shí)常對(duì)拋枕區(qū)水流和水深進(jìn)行校核，減少施工過程中的拋枕誤差。

拋枕后探摸。每次拋枕完成后，第二天對(duì)前一天拋枕情況進(jìn)行探摸，一般用竹篙或鋼管探摸法。在浮體上用竹篙或鋼管觸探水底枕袋，及時(shí)掌握是否有枕袋間距過大、枕袋偏移量過大或滑枕現(xiàn)象發(fā)生。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取補(bǔ)拋等補(bǔ)救措施，消除質(zhì)量和安全隱患。

拋枕后水下地形測(cè)量。每層拋枕施工完成后，對(duì)拋枕后的情況進(jìn)行水下地形測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果掌握拋枕的平整度、拋枕后的回淤情況和棱體坡比情況等，以進(jìn)行下一層拋枕施工計(jì)劃與方案編制，達(dá)到優(yōu)化質(zhì)量的目的。

斷面測(cè)量。在拋枕施工完成后，對(duì)拋枕形成的圍堤進(jìn)行斷面測(cè)量，檢測(cè)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并對(duì)下一步護(hù)坡施工提供有效的數(shù)據(jù)資料。

3、施工效果

工程在施工過程中和完工后均進(jìn)行了探摸測(cè)量及水下地形經(jīng)測(cè)量，通過測(cè)量數(shù)據(jù)分析，各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主體工程完工后，經(jīng)受到了2011-2013年汛期及洪水考驗(yàn)，未出現(xiàn)任何異常的現(xiàn)象，達(dá)到預(yù)期整治效果。

總結(jié)

根據(jù)工程拋枕施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用實(shí)踐，可以看出拋枕施工有以下特點(diǎn)：

成本低，穩(wěn)定性高。相對(duì)于土石筑堤，拋枕筑堤在可以從附近直接獲取海沙，成本相對(duì)較低。在施工過程中，沙枕塊大體重，加強(qiáng)了圍堰的整體性，提高了圍堤的防風(fēng)抗浪能力。

定位速度快，操作便捷。采用GPS-RTK船舶和拋枕進(jìn)行施工定位，操作便捷，且定位精度高，速度快，大大提高了施工效率。

水上作業(yè)，降低施工難度。與水下充沙灌袋相比，拋枕工藝在充枕過程中完全在水上操作，避免了由于水流作用而造成的袖口斷裂、沙袋卷曲折疊等現(xiàn)象。

充枕效率高，拋枕速度快。充枕時(shí)，若安排兩個(gè)袖口同時(shí)充灌，充一只7m×1.5m的沙枕在10min內(nèi)即可完成。拋枕時(shí)，打開鎖緊裝置之后，拋枕架快速翻轉(zhuǎn)，幾秒內(nèi)便可完成拋枕作業(yè)。沙袋在自重的作用下，迅速拋入水中預(yù)定位置，受水流影響相對(duì)較小，拋枕精度較高。

充枕供沙，因地制宜。若選用專用沙駁儲(chǔ)沙，把泵直接調(diào)入沙駁內(nèi)即可投入工作，不需要支撐浮筒等配套設(shè)備，起吊設(shè)備可以隨時(shí)對(duì)沙泵移位，有利于降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。若選用可就地取材的沙源，潛水泵式吸沙泵在浮體上可以直接吸沙充枕，施工方便，減少沙源轉(zhuǎn)運(yùn)成本。

航道整治工程主要選擇在枯水季節(jié)進(jìn)行，工期緊，筑堤工程的效率直接關(guān)系到航道整治工程的實(shí)施進(jìn)度，同時(shí)也關(guān)系到施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。拋枕施工工藝除了具有施工安全，操作簡單外，還具有施工效率高、施工成本低等特點(diǎn)，是施工單位在保證施工質(zhì)量的前提下，加快施工進(jìn)度、提高經(jīng)濟(jì)效益理想工藝。

參考文獻(xiàn)：

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[2]鐘茂華. 土工布袋裝砂枕壩在山區(qū)河流航道整治工程中的應(yīng)用.交通科技[J].2003年第6期

[3]何遠(yuǎn)海.小欖水道航道整治護(hù)岸工程砂枕護(hù)腳施工探索.珠江水運(yùn)[J].2004年4月

（作者單位：長江南京航道工程局）endprint

拋枕軸線校核。在施工過程中每次拋枕完成后對(duì)拋枕軸線進(jìn)行重新放樣校核，以免在施工過程中使圍堰軸線偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)。

水流及水深的校核。在不同的時(shí)段，施工區(qū)域的水流速度和水深會(huì)隨潮水的漲落發(fā)生變化，而水深和水流速度是估計(jì)枕袋偏移量的重要參數(shù)，因此，在施工過程中要時(shí)常對(duì)拋枕區(qū)水流和水深進(jìn)行校核，減少施工過程中的拋枕誤差。

拋枕后探摸。每次拋枕完成后，第二天對(duì)前一天拋枕情況進(jìn)行探摸，一般用竹篙或鋼管探摸法。在浮體上用竹篙或鋼管觸探水底枕袋，及時(shí)掌握是否有枕袋間距過大、枕袋偏移量過大或滑枕現(xiàn)象發(fā)生。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取補(bǔ)拋等補(bǔ)救措施，消除質(zhì)量和安全隱患。

拋枕后水下地形測(cè)量。每層拋枕施工完成后，對(duì)拋枕后的情況進(jìn)行水下地形測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果掌握拋枕的平整度、拋枕后的回淤情況和棱體坡比情況等，以進(jìn)行下一層拋枕施工計(jì)劃與方案編制，達(dá)到優(yōu)化質(zhì)量的目的。

斷面測(cè)量。在拋枕施工完成后，對(duì)拋枕形成的圍堤進(jìn)行斷面測(cè)量，檢測(cè)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并對(duì)下一步護(hù)坡施工提供有效的數(shù)據(jù)資料。

3、施工效果

工程在施工過程中和完工后均進(jìn)行了探摸測(cè)量及水下地形經(jīng)測(cè)量，通過測(cè)量數(shù)據(jù)分析，各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主體工程完工后，經(jīng)受到了2011-2013年汛期及洪水考驗(yàn)，未出現(xiàn)任何異常的現(xiàn)象，達(dá)到預(yù)期整治效果。

總結(jié)

根據(jù)工程拋枕施工技術(shù)在工程中的應(yīng)用實(shí)踐，可以看出拋枕施工有以下特點(diǎn)：

成本低，穩(wěn)定性高。相對(duì)于土石筑堤，拋枕筑堤在可以從附近直接獲取海沙，成本相對(duì)較低。在施工過程中，沙枕塊大體重，加強(qiáng)了圍堰的整體性，提高了圍堤的防風(fēng)抗浪能力。

定位速度快，操作便捷。采用GPS-RTK船舶和拋枕進(jìn)行施工定位，操作便捷，且定位精度高，速度快，大大提高了施工效率。

水上作業(yè)，降低施工難度。與水下充沙灌袋相比，拋枕工藝在充枕過程中完全在水上操作，避免了由于水流作用而造成的袖口斷裂、沙袋卷曲折疊等現(xiàn)象。

充枕效率高，拋枕速度快。充枕時(shí)，若安排兩個(gè)袖口同時(shí)充灌，充一只7m×1.5m的沙枕在10min內(nèi)即可完成。拋枕時(shí)，打開鎖緊裝置之后，拋枕架快速翻轉(zhuǎn)，幾秒內(nèi)便可完成拋枕作業(yè)。沙袋在自重的作用下，迅速拋入水中預(yù)定位置，受水流影響相對(duì)較小，拋枕精度較高。

充枕供沙，因地制宜。若選用專用沙駁儲(chǔ)沙，把泵直接調(diào)入沙駁內(nèi)即可投入工作，不需要支撐浮筒等配套設(shè)備，起吊設(shè)備可以隨時(shí)對(duì)沙泵移位，有利于降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。若選用可就地取材的沙源，潛水泵式吸沙泵在浮體上可以直接吸沙充枕，施工方便，減少沙源轉(zhuǎn)運(yùn)成本。

航道整治工程主要選擇在枯水季節(jié)進(jìn)行，工期緊，筑堤工程的效率直接關(guān)系到航道整治工程的實(shí)施進(jìn)度，同時(shí)也關(guān)系到施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。拋枕施工工藝除了具有施工安全，操作簡單外，還具有施工效率高、施工成本低等特點(diǎn)，是施工單位在保證施工質(zhì)量的前提下，加快施工進(jìn)度、提高經(jīng)濟(jì)效益理想工藝。

參考文獻(xiàn)：

[1]程少江，劉鵬等.長江航道拋枕船的設(shè)計(jì).船舶設(shè)計(jì)交流[J].2006年第4期

[2]鐘茂華. 土工布袋裝砂枕壩在山區(qū)河流航道整治工程中的應(yīng)用.交通科技[J].2003年第6期

[3]何遠(yuǎn)海.小欖水道航道整治護(hù)岸工程砂枕護(hù)腳施工探索.珠江水運(yùn)[J].2004年4月

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