航道整治鋪排施工的實踐與思考

吉加強

摘 要：針對邊灘根部護岸鋪排施工中遇到的排頭處理問題，結合工程實例探討了排頭處理方法的改進途徑和聲納同步檢測技術的應用價值，可供類似的內河航道整治工程參考。

關鍵詞：航道整治；鋪排施工；排頭處理；同步檢測技術

中圖分類號：U615 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）06-0046-02

長江中游荊江河段因其復雜的自然地質條件，向來以河床演變劇烈，洲灘變遷頻繁，航槽穩(wěn)定性差，礙航情況頻發(fā)而聞名，長江三峽工程建成投用未能改變該河段航運長期受限的局面。根據(jù)國家《長江干線航道總體規(guī)劃綱要》，荊江河段2020年前要建成長江一級航道，滿足由2～3千噸駁船組成的6千至1萬噸級船隊通航要求。要達到上述通航能力，僅靠應急維護性疏浚和調標改泓等常規(guī)手段已不能滿足荊江沿岸經(jīng)濟和社會發(fā)展對長江水運的需求，各界殷切期盼國家對荊江航道進行系統(tǒng)的整治。

長江中游荊江河段航道整治工程于2013年下半年開始實施，通過對沿線礙航河段采取筑壩、護灘、高灘岸線守護、已建護岸加固等工程建設，致力于對荊江航道進行有效的治理。該系統(tǒng)整治工程完工后，荊江航道在長江黃金水道中的支撐作用將日益突顯，萊家鋪邊灘守護工程就是該分批實施的系列航道整治工程之一。

1 工程概況

萊家鋪邊灘位于荊江河段萊家鋪水道下游右岸，該邊灘順河發(fā)育，長約5.6km，其根部存在一條竄溝，溝寬10～40m，枯水期最低水位時溝深2～3m，其下部敞開段形成了鵝公凸倒套，竄溝上段崩岸后退比較陡峭，隨著水位變化竄溝內水流的流速和流態(tài)多變（圖1）。

為了防止萊家鋪邊灘中下段及鵝公凸倒套沖刷發(fā)展，分流主槽水流，影響現(xiàn)有航槽穩(wěn)定，在萊家鋪邊灘中下段修建兩道護灘帶，同時對護灘帶根部長1758m的高灘岸線進行鋪排護底和拋石壓載守護，守護寬度為100m（圖2）。

護岸結構施工須等護底排鋪設和拋石壓載完工后，在長江水位降落到施工水位以下，通過將護底排排頭壓入枯水平臺下方來保證護岸結構工程的穩(wěn)定，護底排鋪設要充分考慮與護岸結構施工的銜接，做好排頭處理是鋪排施工的關鍵。

2 排頭處理

萊家鋪邊灘區(qū)域地形高程較高，需要有合適的水位條件才能開展鋪排施工，5月初長江水位開始緩慢上漲較為適宜，根部護底排的施工順序是從地勢低的下游向地勢高的上游逐步推進。施工區(qū)下段處于鵝公凸倒套內，水流平緩，岸坡坡度?。ㄆ卤冉咏?：5），此時水位剛剛接近設計枯水平臺位置，可直接將排頭鋪設在護岸結構枯水平臺位置。排頭處理采取在枯水平臺上方打入一排短木樁，將從排頭牽引出來的丙綸繩系到短木樁上的簡易方法。為了減少護岸結構施工時解砼塊和重新綁砼塊的工作量，施工中在枯水平臺位置的排體上均勻碼放適量的D型砼塊進行壓載，以滿足排頭的抗浮穩(wěn)定性要求。

萊家鋪邊灘岸坡主要由粉質粘土和粉細砂組成，抗沖刷能力差，汛后退水過程中上游岸坡經(jīng)常出現(xiàn)崩塌后退現(xiàn)象，特別是施工區(qū)中上段竄溝貼岸，岸坡陡立。隨著護底排施工進入竄溝影響區(qū)域，簡易的排頭處理方法已不能保證拋石壓排和根部拋石補坡期間護底排的安全，考慮到長江主汛期上漲的江水將完全淹沒萊家鋪高灘，拋石過程中一旦出現(xiàn)排頭固定不牢而下滑的現(xiàn)象，必將造成后期護坡結構枯水平臺施工難度增加。

為了提高陡坡段護底排的抗下滑力，采用木樁設置地錨的方式固定排頭，具體施工步驟如下：

首先清除高灘上的蘆葦?shù)入s物，人工在距坡頂3-4m處挖平行于排頭方向的地壟溝（溝長1.3-1.5m，溝深0.8m），溝寬以方便開挖且周圍土方不坍塌為宜，謂之主溝；從垂直于該溝中間位置向外開挖一條由0.5m深到地表的漸變溝，謂之輔溝。接著將長1.2m的粗木樁（直徑6-8cm）中間系上丙綸繩水平放入主溝，丙綸繩沿輔溝引出，在主溝前方側壁相距70cm左右直立打入兩根一頭削尖的木樁，其頂部與地面平，用來增強粗木樁的抗拉力，然后分層邊回填邊壓實。將細丙綸繩系到排頭加筋條拉環(huán)上作為分力拉繩，安排工人在坡頂一字排開，通過拽拉細丙綸繩牽引排頭上岸，將從粗木樁牽引出來的丙綸繩系成環(huán)形扣，每12-16根分力拉繩集中系到一個環(huán)扣上，各分力拉繩的松緊度應力求整個排體受力均衡。固定幅寬40m的軟體排排頭，需設置這樣的木樁地錨結構5-6個，相鄰兩張排的搭接部分可以共用一個地錨。

該方法解決了高邊坡條件下排頭固定不牢的問題，江水上漲后排體抗浮穩(wěn)定性好，但是木樁需提前訂購加工，在后續(xù)的施工中無法利用，增加了工程成本。通過對木樁地錨結構的功能分析，發(fā)現(xiàn)用D型砼塊代替木樁設置地錨也非?？尚?，也是對木樁地錨結構的一種改進方案，主要施工方法如下：

清除影響施工的蘆葦?shù)入s物，人工在高灘岸坡上每隔4-5m挖一個長方形土坑（寬度略大于兩塊D型砼塊疊合的厚度），將兩塊D型砼塊大面疊置后，沿凹槽綁上主繩，繩結打在D型砼塊大面正中，綁好后繩結朝向江面方向埋入坑中并回土壓實，從砼塊上牽引出的丙綸繩與排頭拉環(huán)相連，利用砼塊的自重和土壓力起到固定排頭的作用。

采用砼塊設置地錨可就地取材，不需另外采購材料，砼塊可在枯水平臺結構施工時回收再利用，節(jié)約了資源和施工成本。

3 工程質量檢測與控制

航道整治工程鋪排施工的排體搭接質量檢測，一直以來采用潛水員攜帶沖砂設備和水下攝像機進行人工探摸的方式，其主要缺點是勞動強度大，安全風險高，檢測效率低。人工探摸作為一種工后質量檢測手段，無法為鋪排施工質量控制提供實時指導，航道整治鋪排施工檢測需要采用更為先進的技術手段。

萊家鋪邊灘守護工程鋪排施工全程聘請第三方檢測單位駐船，采用聲納水下檢測技術對鋪排施工質量進行同步監(jiān)測，實現(xiàn)了鋪排施工過程的可視化，施工質量數(shù)據(jù)能直接從設備終端顯示器上獲取，專業(yè)技術人員通過量取排體著床后的寬度數(shù)據(jù)，可以判別當前排體是否存在縮排現(xiàn)象；通過量取相鄰排體重疊區(qū)域的寬度，可以鑒別相鄰排體之間的搭接量是否滿足規(guī)范要求。當發(fā)現(xiàn)相鄰排體搭接量向設定控制指標值趨近時，施工班組可及時調整施工參數(shù)，將排體搭接量控制在質量目標范圍內，當發(fā)現(xiàn)排體局部縮排后，可提前調整下一張排的計劃線，來保證相鄰排體的搭接量。

在鋪設根部護岸D32號排時，聲納同步監(jiān)測發(fā)現(xiàn)上游排邊出現(xiàn)縮排現(xiàn)象（縮排最寬處達6.8米），無法通過調整鋪排船船位進行補救，在鋪至該排排尾時，鋪排船進入護灘帶下緣淺水區(qū)，橫向翻灘水流流速較大，上游迎流排體受翻灘水流頂托而出現(xiàn)回收繩緊繃的現(xiàn)象。

為了防止鋪設后續(xù)護底排繼續(xù)出現(xiàn)縮排和上游排體受力過大的情況，綜合現(xiàn)場水流流向測定和聲納同步檢測圖像，經(jīng)論證認為：通過減小水流流向與排體的夾角，一定程度上能改善上游排體的受力狀況。D33號排在鋪設方向上順時針旋轉5°以保持鋪排方向與水流流向接近于垂直，同時整體排位下移6米確保相鄰排體之間的搭接（圖3），整個鋪排過程比較平順，排尾上游排邊受翻灘水流頂托而掀動的狀況得到了顯著改善。

由于本工程鋪排過程中使用了水下聲納同步檢測技術，綜合鋪排完工后的水下探摸檢測，鋪排施工質量全部符合設計要求。隨著聲納同步檢測設備使用成本的下降和相關技術手段的成熟，施工單位完全可以將水下聲納檢測設備固化到鋪排船的信息化管理界面中，作為施工班組的日常質量自控手段，提高鋪排施工質量的同時又可節(jié)約工程成本。

4 小結

（1）排頭處理是航道整治工程根部護岸鋪排施工的關鍵，萊家鋪邊灘守護工程由于灘高坡陡且需度汛，施工過程中分別以木樁和D型砼塊設置地錨進行排頭固定，其中以砼塊設置地錨的方案最為經(jīng)濟合理。

（2）施工區(qū)水流流速和流向的變化對鋪排施工安全與質量的影響極大，通過現(xiàn)場實測流速和流向可為施工方案的調整和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）聲納水下同步檢測技術能夠實時顯示水下排體搭接圖像，與以往采取人工水下探摸檢測鋪排質量相比，能及時發(fā)現(xiàn)并糾正鋪排過程中出現(xiàn)的質量問題。人工探摸屬于隨機抽樣檢驗，而聲納同步檢測技術屬于全數(shù)檢驗，是今后航道整治鋪排施工技術進步的方向。建議將聲納同步檢測作為技術標準寫入航道整治工程招標文件，必將有助于推動航道整治鋪排施工技術的全面進步。