混凝土鉸鏈排用軟體排沉放船沉排施工工法

(湖北水總水利水電建設(shè)股份有限公司，湖北 武漢 430000)

在河道整治工程中，混凝土鉸鏈排護(hù)岸技術(shù)作為一種新技術(shù)，廣泛地用于抗沖刷的防護(hù)工程?；炷零q鏈排是指用U形環(huán)將混凝土預(yù)制塊相互連接構(gòu)成的，既可以抗沖又可以適應(yīng)不同表面形狀和沉降的柔性排體。作為一種平順柔性的護(hù)岸形式，其基本原理是利用土工布的反濾特性，上層布置混凝土預(yù)制塊壓重起到抗沖刷作用，從而對水下坡腳和堤腳起到保護(hù)作用。

傳統(tǒng)的混凝土鉸鏈排施工所需的鋪排船是由甲駁改裝加工而來的，安全性浮動較大，并且施工過程中常出現(xiàn)排布拉裂、鉸鏈U形環(huán)斷裂等問題，施工操作難度較大?；炷零q鏈排用軟體排鋪排船沉排施工，輔以相應(yīng)的措施，施工效果較傳統(tǒng)方法改善明顯，縮短了工期，降低了工程成本，保證了安全和質(zhì)量。

1 概 述

長江荊江河段河勢控制應(yīng)急工程2014年實施。工程位于長江荊江河段，荊江河段上起湖北枝城下迄湖南洞庭湖口的城陵磯，以藕池口為界分上、下荊江河段。上荊江河段由洋溪、江口、婉市、沙市、公安、郝穴等6個彎道段及彎道間的順直過渡段組成；下荊江河段自上而下由石首河彎段、沙灘子自然裁彎段、中洲子人工裁彎段、上車灣人工裁彎段、鹽船套至荊江門段及熊家洲至城陵磯段組成。荊江河段全長347.2km，其中上荊江河段171.7km，下荊江河段175.5km。

施工的標(biāo)段工程位于湖北省長江荊江河段，樁號為10+000～11+000，采用平順護(hù)岸型式。以枯水位為界，分為水上護(hù)坡工程及水下護(hù)岸工程。水上工程采用干砌塊石護(hù)坡；水下護(hù)岸工程主要采用鉸鏈混凝土沉排型式，共129306m2。本工程鉸鏈混凝土沉排單塊排體寬22m、長120m。工程于2015年4月10日開工，2016年4月25日完工。

2 施工工藝

2.1 施工工藝流程

混凝土板鉸鏈沉排施工工藝流程如圖1所示。

圖1 混凝土板鉸鏈沉排施工工藝流程

2.2 沉排施工

施工時，使用GPS準(zhǔn)確定位鋪排船。先將所需寬度的排布卷入直徑1.5m、寬40m的卷筒內(nèi)，10t吊車將裝有混凝土板的托盤吊至鋪排船上，排首與系排梁平行相對，啟動沉排船卷筒配合人工將排布拉至指定點固定，拉排布前需在操作平臺上均勻灑一層滑石粉。人工將已放好的混凝土板鋪設(shè)在排布上，使用U形環(huán)連接、筋條固定鋪滿平臺。鋪滿后啟動卷揚機(jī)、卷筒，利用鋪排船錨使沉排船緩緩向江心移動，排體經(jīng)過鋼滑板徐徐沉入水下。卷筒用于控制下滑速度，讓排體放至最后七排排體時慢慢停止，直到最后五排排體時停止卷筒，以連接下一排體，如此反復(fù)，直至沉排長度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。軟體排鋪排船總布置示意見圖2。

圖2 軟體排鋪排船總布置示意圖

2.3 操作要點

2.3.1 混凝土板預(yù)制

a.混凝土板在專門的預(yù)制廠地進(jìn)行預(yù)制。場地要現(xiàn)澆混凝土地坪，表面鋪一層塑料薄膜，采用定型模板，提高預(yù)制質(zhì)量和效率。

b.混凝土板的模板嚴(yán)格按照設(shè)計要求的形狀尺寸制作模具。模具要求鋼制，焊接牢固剛度大，拆裝方便可靠，內(nèi)面表面光滑，對角線、各邊尺寸誤差不大于1mm，厚度誤差不大于0.5mm，數(shù)量能滿足施工強(qiáng)度的要求。

c.對混凝土板表面要求兩次收漿；嚴(yán)格控制脫模時間，以防發(fā)生變形、損角等現(xiàn)象；拆下的模具及時清洗干凈，安裝模具后在其內(nèi)側(cè)面涂脫模劑；每塊混凝土板上及時用油漆寫上成型時間及班組號。

d.混凝土板養(yǎng)護(hù)與堆放；混凝土板不得過早搬動。每塊混凝土板的養(yǎng)護(hù)時間不得少于14d(在澆筑場要養(yǎng)護(hù)，在堆放場仍要繼續(xù)養(yǎng)護(hù))，混凝土板的強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度方可運輸。

2.3.2 混凝土板運輸

a.混凝土板的陸上運輸采用自卸汽車。將混凝土板裝入自卸汽車1.5m×1.5m的托盤固定好，每個托盤放置30塊，每輛自卸汽車配2個托盤。

b.三輪車將混凝土板運送至江邊后，用浮吊船將裝有混凝土板的托盤吊入運排船，滿載后駛向沉排船。

c.混凝土板要輕拿輕放，破損的混凝土板不得用于沉排施工。

d.運排船載滿混凝土板?？吭诔僚糯浇?，等待沉排作業(yè)。

2.3.3 鋪排船定位

a.本工程施工使用的鋪排船滿載吃水1.5m，鋪排船靠岸前對水下深度做好檢測，避免沉排船擱淺。

b.鋪排船停靠在沉排區(qū)域的下游邊界，從下游往上游方向作業(yè)時，停船時要保證鋪排平臺上下游方面與系排梁平行相對。

2.3.4 鋪排布

a.將22m寬的排布卷入直徑1.5m、長40m的卷筒內(nèi)，排首與排頭平行相對，人工配合沉排船卷筒將排布拉至排頭進(jìn)行固定。

b.鋪排布時要保持平整，第一塊排布要覆蓋沉排施工最下游邊界。

c.排頭固定采用φ50鋼管打樁拉繩，鋼管長3.0m，間距50cm，用尼龍繩將排頭與鋼管緊密連接。

2.3.5 排體單元組拼

a.利用沉排船上起重設(shè)備將裝有混凝土板的托盤從運排船上吊至排布上分散堆放。

b.人工將單塊混凝土板按設(shè)計要求擺放在排布上指定位置，鋪排過程中，另外安排工人逐個將排布上的筋條與板上預(yù)留環(huán)綁扎牢固，相鄰板直接用U形環(huán)連接牢固，按設(shè)計要求組拼成排體單元。

c.單元排體組拼完成后，施工員和專職質(zhì)檢員要對排體進(jìn)行檢查，保證板間、板與排布間的連接牢靠。

2.3.6 淺水區(qū)鋪排

a.對于沉排船?？奎c與排頭之間的淺水區(qū)部位，包括少量水上部分，采用人工直接鋪排。

b.將板長邊用U形環(huán)連接在一起，6塊一組(一組數(shù)量根據(jù)計算和試驗確定)，下部系麻繩。

c.將一組板的上部兩個拉環(huán)用吊帶與沉排船上起重機(jī)吊鉤相連，吊至排頭，人工拉麻繩將下部第一塊板擺放在排頭，吊鉤邊后退邊下放，待板全部落在排布上，取下吊帶，將板正確擺放，排布上筋條與板預(yù)留環(huán)緊密綁扎。

d.重復(fù)上述步驟，直到該區(qū)域淺水區(qū)鋪排完成，每組排體間用U形環(huán)連接牢固。

2.3.7 移船沉排

a.淺水區(qū)沉排完成后，開始移船沉排作業(yè)。

b.沉排時松開卷筒，利用6錨絞動沉排船緩慢勻速遠(yuǎn)離岸線，調(diào)整活動鋼板平臺角度，讓排體緩緩沉入河底，以此循環(huán)?；炷涟邈q鏈沉排示意見圖3。

圖3 混凝土板鉸鏈沉排示意圖

c.卷筒上排布剩下3m時，啟動卷筒將上面的排布全部退出，卷入另一段排布，使用系接條將兩塊排布首尾連接，連接強(qiáng)度不低于設(shè)計抗拉強(qiáng)度的80%，然后卷緊排布，松開卡排梁，繼續(xù)施工。

d.沉排過程中，控制沉排船船體盡量與水流方向保持一致，以利于排體垂直入水。流速大于1m/s時，使用沉排導(dǎo)軌引導(dǎo)排布入水。鋪排順序為由下游方向往上游方向逐“條”沉排。

2.3.8 GPS定位校正

排體沉入水后，立即用GPS系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)跟蹤定位，跟蹤沉排軌跡和搭接寬度，并現(xiàn)場繪制實時沉排軌跡，與理論軌跡對照，及時校正船位，確保搭接寬度符合規(guī)范要求。

2.3.9 沉排尾

a.單塊鋪排施工至設(shè)計尾端時，用符合強(qiáng)度要求的尼龍繩卷入卷筒，同時另一頭連接排布，然后啟動卷筒卷緊尼龍繩。

b.使用剪刀將排布上筋條剪開，利用排體自重讓排體尾端緩緩沉入江底，最后剪斷尼龍繩，尼龍繩牽引排尾使其能保證排尾均勻下沉而緊貼河床(注：剪斷尼龍繩處掛有足夠總量的石塊，保證尼龍繩全部沉入河底不影響其他船只行駛)。

2.3.10 沉排循環(huán)

待2.3.9步驟完成后，移動沉排船至上游側(cè)，保證搭接寬度2m，?？康轿缓螅貜?fù)上述步驟開始下一塊排體的施工作業(yè)。

3 資源配置

3.1 材料與設(shè)備

混凝土鉸鏈排主要由鋼筋、C20混凝土和排布(滌綸布)、鉸鏈U形環(huán)組成?；炷令A(yù)制塊要保證尺寸、強(qiáng)度、抗沖刷能力。U形環(huán)在指定廠家生產(chǎn)。所需主要機(jī)具設(shè)備見表1。

表1 機(jī)具設(shè)備配置

3.2 勞動力組織

船舶施工的人員包括船員58人，沉排作業(yè)人員具有較好的沉排作業(yè)經(jīng)驗，對沉排中的控制措施等均有較豐富的經(jīng)驗。勞動力配置具體見表2。

表2 勞動力配置

4 質(zhì)量控制

4.1 事前質(zhì)量控制

a.按規(guī)范做好對施工機(jī)械設(shè)備及原材料的進(jìn)場檢驗工作，杜絕不符合工程施工要求的設(shè)備與材料投入生產(chǎn)使用。

b.嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)交底制度。合同工程和分部工程開工前，必須進(jìn)行施工技術(shù)交底，對施工工藝流程以及操作要點和質(zhì)量控制要點等作詳盡說明。

4.2 事中質(zhì)量控制

a.混凝土預(yù)制場地要平整，預(yù)制前嚴(yán)格按設(shè)計要求布置鋼筋和預(yù)留件，避免拼排時拉環(huán)錯位，澆筑時要合理振搗，保證質(zhì)量。

b.混凝土板成型后按要求養(yǎng)護(hù)14d，脫模后注意保護(hù)，保存和運輸時要避免磕碰而導(dǎo)致碎裂。

c.排布要鋪放平整，延伸方向要與系排梁垂直，排頭固定牢靠。

d.鋪排前清除破損的混凝土板。鋪排時輕拿輕放，按照設(shè)計間距擺放平整、壓載均勻，板間U形環(huán)要連接牢固。排布與混凝土板間用筋條逐個綁扎牢固，沉排前施工員要仔細(xì)檢查是否存在漏綁或綁扎不緊情況，及時糾正問題。

e.沉排順序應(yīng)遵照垂直水流方向由岸邊向河心鋪沉，順?biāo)鞣较蛴上掠蝹?cè)依次向上游側(cè)鋪沉的原則。

f.沉排時使用GPS實時測量定位，全過程監(jiān)測排體邊緣入水的軌跡，同步繪制沉排軌跡圖。發(fā)現(xiàn)問題時及時調(diào)整沉排船行駛方向，糾正沉排偏位，保證沉排位置的準(zhǔn)確性。

g.排體沉排定位時必須考慮施工時水流的流速和流向、排體的橫向收縮、定位等鋪設(shè)作業(yè)可能產(chǎn)生的誤差。每塊排鋪設(shè)的位置必須根據(jù)前一塊排已鋪的實際邊線位置修正后確定，保證2m搭接寬度。

h.注意對沉排船的絞錨速度和排布入水角度進(jìn)行控制，防止出現(xiàn)卷排、縮排和疊排。

4.3 事后質(zhì)量控制

沉排完成后，對露出水面的排體空隙在48h內(nèi)用砂石料覆蓋，以防止排布老化。并全面檢查U形環(huán)是否有漏接或連接不到位情況。

5 安全管理措施

a.選用證件齊全、性能較好、按海事局規(guī)定配備有足夠船員的船舶進(jìn)行材料運輸。嚴(yán)禁使用“三無”船舶和100t以下控制能力差的船舶。各運輸船舶必須配足救生、消防設(shè)備，具有良好的通風(fēng)設(shè)備和足夠抓力的錨具。各船船主負(fù)責(zé)配載，嚴(yán)禁超載?，F(xiàn)場施工員按以上要求對船舶是否處于適航進(jìn)行檢查，檢查合格后方可放行。

b.施工時要提前到海事局報批，設(shè)立安全警示標(biāo)志，密切注意往來船舶。各類船舶要懸掛相應(yīng)號燈、旗號，并在施工水域行駛，依照《中華人民共和國內(nèi)河避碰規(guī)則》的規(guī)定進(jìn)行避讓，防止發(fā)生碰撞事故。

c.材料運輸船舶靠泊鋪排船時，事先與鋪排船取得聯(lián)系，得到鋪排船管理人員的許可后才可靠泊。

d.船上起重設(shè)備操作人員具有相應(yīng)資質(zhì)，運行時必須有信號工指揮，保證起重作業(yè)的安全。

e.卷排時，卷排滾筒和制動器周圍嚴(yán)禁站人。鋪排船滑板升降或溜放排體時，滑板或排體上嚴(yán)禁站人。絞纜鋪排時嚴(yán)格按要求進(jìn)行，操作時隨時注意纜繩和排布受力的變化情況，如發(fā)現(xiàn)不利情況，立即暫停施工，及時采取相應(yīng)措施。

f.沉排施工現(xiàn)場禁止吸煙，避免引起排布燃燒或者其他火災(zāi)。

g.關(guān)注天氣預(yù)報和變化，遇大風(fēng)、大浪、大霧等惡劣天氣，現(xiàn)場施工員立即停止施工。

6 效益分析

a.在工程施工中采用混凝土鉸鏈排用軟體排鋪排船沉排施工，不需要改造鉸鏈排鋪排船，節(jié)省了成本，縮短了工期。

b.混凝土鉸鏈排成型后外觀整齊美觀，美化了河岸的環(huán)境。

c.工程完工后，3年來經(jīng)受了兩次洪水的考驗，長江荊河段堤岸停止了崩塌，混凝土鉸鏈排有效地保護(hù)了江河險段的堤防安全。

7 結(jié) 語

采用軟體排鋪排船進(jìn)行混凝土鉸鏈排施工，進(jìn)一步優(yōu)化了施工組織，細(xì)化了施工流程，形成了一套規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的施工方法，使混凝土鉸鏈排施工質(zhì)量控制和安全管理得到了有效的控制，降低了人工操作難度，節(jié)省了項目投資，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著，為類似工程提供了較好的實踐經(jīng)驗。