砂肋軟體排與混凝土壓載塊軟體排的比較

汪瑋，趙海升

（1.長江航道整治中心，湖北 武漢 430000；2.天津天科工程管理有限公司，天津 300456）

1 系接壓載體軟體排的設(shè)計原理及主要類型

系接壓載體主要由保土防沖刷的排墊和壓載體構(gòu)成。軟體排長度在設(shè)計中應考慮褶皺系數(shù)、收縮系數(shù)以及預留因沖刷增加的長度的系數(shù)。壓載體應考慮排體的穩(wěn)定性計算：主要考慮排體的抗漂浮、排體的抗邊緣掀動，排體的抗順坡下滑（在坡面上鋪設(shè)時），排體上要求的壓載穩(wěn)定性。對于強沖刷區(qū)域的軟體排邊緣通常形成鋸齒狀的三維變形，隨著沖刷的變形就會出現(xiàn)撕裂、塌陷，需要在軟體排上拋填塊石防止軟體排被破壞。

1.1 排墊

排墊由排布、加筋條和系接條三種聚丙烯土工材料縫制而成，排布其主要作用就是防沖保土，加筋條的作用是增加排墊的強度和固定系接條，系接條將壓載與排墊緊緊地相連，防止壓載體脫落。排墊應具有良好的抗沖保土性、滲透性，還應考慮施工時受壓載塊重力、水流力和波浪力作用下,確保其在施工中的完整性、抗拉性、耐久性。

1.2 壓載體

（1）通常情況下，僅起到臨時壓載排布,便于排布平順地沉到護灘、護底帶上，通常情況下還會采取拋石、拋透水構(gòu)筑物等永久壓載，另一個作用是對后續(xù)拋石施工時起到對排墊保護作用，陸上施工時效果比較明顯。軟體排沉排經(jīng)水下探摸或者聲吶檢測合格后及時地進行拋石、拋填透水構(gòu)筑物等進行壓載以保證軟體排的效果。

（2）目前的壓載體主要有砂袋、混凝土塊壓載體兩大類，主要考慮排墊的穩(wěn)定性及施工過程的可行性及經(jīng)濟性。

（3）壓載體的設(shè)計：對于水下護底軟體排，要求壓載體有足夠的重量和強度，加工簡易快捷，系接方便牢固，便于施工方便。壓載體主要有系袋軟體排（已經(jīng)很少使用），系混凝土軟體排，砂肋軟體排，混凝土聯(lián)鎖塊軟體排和砂肋——混凝土聯(lián)鎖排等幾種類型。

1.3 質(zhì)量控制要點

軟體排其施工質(zhì)量影響地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定,是影響到整體工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,由于是隱蔽施工 ,難以全面檢測其鋪設(shè)質(zhì)量的好壞,需要從以下幾點控制施工質(zhì)量：

（1）排墊的質(zhì)量控制,從原材料及加工的質(zhì)量進行控制，嚴格地控制縫制質(zhì)量及加筋條的間距等。壓載體連系質(zhì)量控制,主要檢查系接數(shù)量、排列方式、系接質(zhì)量。拼縫的強度要滿足設(shè)計要求，一般不低于80%，在排長的方向應盡量地避免有拼接。

（2）縮排、翻排、撕排的控制,當施工水域水深和流速較大時，懸掛在水中的排體在水流的作用下會發(fā)生向下滑動，壓載塊從排布上脫落的現(xiàn)象。此時，應在船的上游加導軌，將排頭掛在導軌上，徐徐沉放可控制縮排和翻排現(xiàn)象。對于撕排現(xiàn)象系結(jié)塊的綁扎應牢固，盡量使軟體排形成一個整體，采取增加橫、縱向加筋條的措施，且移船的速度不宜過快，每次移船的距離不應過大，避免排體受力過大導致撕排。一個通條軟體排盡量在一個工作日完成,不要讓排體漂浮在水中很久,實在無法推進應盡量停留在水流較平緩的區(qū)域，且排體在一個通條的長度方向盡量不要有拼接。

（3）排體搭接寬度滿足要求，及時地關(guān)注沉排軌跡，施工完成后及時水下探摸或聲吶掃測，若搭接不符合要求需及時補排。

（4）陸上施工時，嚴禁機械在排墊上行走,施工過程中必須保證排墊不破損。土工織物未經(jīng)抗老化要求的必須隨鋪隨壓載，土工織物經(jīng)抗老化處理的，規(guī)范要求也不應大于72小時(目前抗老化的材料雖然經(jīng)96小時紫外線照射能達到原強度的90%,但仍不能長時間日曬)。

2 幾種工程實例中壓載體的選擇

2.1 長江中游某維修工程

（1）工程水文本河道區(qū)域設(shè)計時考慮實測表面流速在2m/s左右，最大不超過2.5m/s，建筑物結(jié)構(gòu)按3m/s設(shè)計。

（2）排墊結(jié)構(gòu)：采用250g的編織布，排墊沿排寬方向每隔50cm，設(shè)有一根5cm寬的縱向聚丙烯的加筋條，用于綁扎環(huán)和排墊的抗拉強度、長度和排長相同，在加筋條上每隔1m設(shè)置一個綁扎環(huán)，環(huán)直徑80mm。壓載體為C20的混凝土塊體，平面形狀呈圓形，其直徑為36cm，厚10cm,其重量為21.9kg，砼塊的間距為14cm，砼壓載塊預制采用丙綸繩串成片，每個單元尺寸為4m×5m。沉排梁：用沉排梁牽引排頭下沉，采用C25的砼，梁長3.5m,粱的橫斷面為30cm 的正方形，粱重約0.77t。

（3）施工的效率及工程造價：投入1艘鋪排船，1艘運壓載體運輸船，工人14名，日施工約5000～6000㎡,對船上吊機依懶性強，一旦吊機出現(xiàn)故障則無法繼續(xù)施工，吊裝作業(yè)多導致安全隱患多,且疲勞作業(yè)容易出現(xiàn)安全事故。預制構(gòu)件費用較高，運輸船舶費用也較高，導致整體施工費用高，且在人工系接牢固性方面存在一定的檢查難度。

（4）本工程的施工難度排頭處由已成灘面,無法采用沉排船鋪設(shè)（灘面約有30米，水中約有30米沉排船無法鋪設(shè)），D型聯(lián)鎖塊單元塊較重，人工不可能鋪設(shè)，挖掘機等設(shè)備也無法在排布上行走，把D型聯(lián)鎖塊拆成一個個的小塊，人工雖能施工，施工效率極低，且后期的拋石施工也無法實施。本工程的灘面較大利用了一臺挖掘機在灘面上，把整塊的單元塊用浮船拉到岸邊然后利用機械運到制定位置再綁扎，效率較低，施工一天僅完成800～1000㎡，且水深1m左右的區(qū)域無法采用這種工藝，水下的系接及塊體的精確度無法保證。

（5）本工程的幾點設(shè)想：作為軟體排的主要保土功能，水工土工織物應用技術(shù)規(guī)范中明確表示，對有保土性能的土工織物濾層材料應選用非織造土工織物，針刺無妨土工織物具有反濾層、排水、隔離的優(yōu)良性能，強度低但延伸率大。針刺無妨機織復合布集無紡布保土反濾，排水性能好，機織布強度高，織物性能穩(wěn)定的新型土工布。目前沿海、長江口區(qū)域大多采用230g/㎡的機織布和150g/㎡無紡布針刺復合的土工布,視情況可以提高機織布規(guī)格。

2.2 天津沿海某港口的軟體排護底結(jié)構(gòu)

（1）工程概況：位于渤海灣，外海6海里，水深4～7米區(qū)域。

（2）排墊結(jié)構(gòu)：采用380g針刺無妨復合布（230g/㎡和150g/㎡的復合布），采用每隔1m設(shè)置5cm的加筋帶。

（3）壓載體為間距1.5米，直徑300mm通長砂肋, 每1.5m設(shè)置φ300mm砂肋（在排體的邊緣6米砂肋間距為0.5m，這個作用相當于沉排梁及邊緣加強措施）。長管袋的砂肋，采用圓筒形聚丙烯長絲機織布，砂肋通過砂肋套與排布固定于一體，然后沖灌砂，砂肋長度與排寬相同。（砂肋垂直與排布長的方向）砂肋的優(yōu)點是沖灌長度長，壓載的面積大，一次成形，施工效率高，針刺符合布具有良好的透水保土的性能。

（4）施工的效率及工程造價：施工投入鋪排船1艘，運沙船1艘（若干），工人12個人，3～4個小時能夠施工完成一張32m×100m的軟體排，用砂約為300m3（砂肋的間距為1.5m），一天約能完成10000平米的軟體排鋪設(shè)。對船上吊機的依賴性較小,基本無吊裝作業(yè),安全隱患相對較少。本工程的造價在30～40元/㎡左右。

（5）使用范圍及優(yōu)點：①陸上,水上都可以。在流速大的區(qū)域應加密砂肋的間距（進行壓載物的穩(wěn)定性核算）。某旅游度假島項目，采用的是砂肋軟體排上拋填30cm的二片石倒濾層然后進行塊石的壓載。②施工效率高,排布集中加工,砂肋水力沖灌，系接牢固性好，機械縫合質(zhì)量便于控制。③工程的造價,造價較低,是聯(lián)鎖軟體排的(1/3～1/2)的造價甚至更低(視砂肋的間距及充填沙是否在當?shù)夭少?。④本工程的優(yōu)化：天津地區(qū)無粉細砂，采購困難，避免停工待料，可以采用D型聯(lián)鎖軟體排，適當?shù)脑黾訅狠d的塊體間距，減少工程的造價。

3 兩種壓載軟體排的比較

（1）長江內(nèi)的整治建筑物能否采用砂肋軟體排進行施工，查閱相關(guān)文獻，得知有砂肋軟體排的工程實例。如界排河段新淤洲魚嘴的系袋體軟體排設(shè)計：排墊由160g聚丙烯編織布縫制而成，排長50米，排寬15m，排墊沿縱向每隔50cm，間距縫制一根5cm加筋條，加筋條下面有1cm寬系袋條，每50cm固定一根，壓載體采用小沙袋直徑20cm，長100cm。砂肋軟體排其實是系接沙袋的優(yōu)化方案，對小沙袋用通長的砂肋代替。

（2）長江澄通河段通洲沙西水道整治工程，采用的排墊采用的是320g/㎡丙綸機織土工布，加筋帶寬7cm每隔75cm布設(shè)一條，壓載體采用的是每隔70cm布設(shè)一條直徑為30cm的砂肋。

（3）若施工區(qū)域的流速大加密砂肋仍無法施工，可以采用砂被軟體排，在洋山深水港四期工程西側(cè)導流堤，位于洋山港最西側(cè)，水深為11m，此區(qū)域漲落潮頻繁，漲落潮流速較大，在2～3m/s，采用的砂肋+砂被軟體排（如圖1），砂肋的間距在0.5m或1m兩種規(guī)格，中間采用的是砂被0.5cm厚。

（4）在長江口深水航道采用的是砂肋——聯(lián)鎖塊的混合軟體排（如圖2）：長江口12.5米深水航道減淤工程南壩田擋沙堤加高工程，位于長江口水域，采用南（內(nèi)）側(cè)17m砂肋余排+堤身砂肋排+北（外）側(cè)22m砼聯(lián)鎖塊余排；排墊：護底軟體排排布均采用800g/m2的機織無紡復合土工布（350g/m2機織布+450g/m2無紡布針刺復合而成。壓載體：砂肋軟體排采用直徑0.3m長管狀砂肋壓載，堤身排砂肋間距1.0m，余排砂肋間距0.5m。砼聯(lián)鎖塊軟體排壓載砼塊規(guī)格為0.48×0.48×0.12m，排邊5m范圍壓載加重處理，采用0.48×0.48×0.2m砼聯(lián)鎖塊。堤身砂肋土工布采用350g/m2機織布縫制而成，余排砂肋土工布采用600g/m2機織無紡復合土工布（350g/m2機織布+250g/m2無紡布針刺復合而成）。

綜合以上幾個工程的實例，長江中游的某維修項目應該是可以采用砂肋軟體排（陸上區(qū)域及淺水區(qū)域沉排船無法施工的區(qū)域）+D型聯(lián)鎖塊軟體排(深水、流速大的區(qū)域),或者可以直接采用砂被軟體排,此維修工程設(shè)計排墊的混凝土壓載物重量為200㎡有17t的混凝土壓載片，若采用直徑φ30cm的砂肋間距1米壓載200㎡的砂肋重量為11.3m3，（按沖灌飽滿系數(shù)0.8計算，粉細砂密度約為1.85t/m3）約為20.9t,可以滿足壓載穩(wěn)定性的要求。在排尾處出于穩(wěn)定性的考慮采用加密砂肋φ30cm的砂肋間距0.5米方式,采用砂肋或者砂被可以大大地降低施工難度，節(jié)省施工時間，降低工程的造價。

4 結(jié)語

關(guān)于兩種軟體排結(jié)構(gòu)形式選擇原則應考慮以下要求：

（1）在風浪較大、受水流頂沖、地形較平坦、沖灌砂采購較便利的區(qū)域或者工期較短，預制聯(lián)鎖塊不便利的區(qū)域，宜采用砂肋軟體排。

（2）在水陸都存在的區(qū)域、沉排船無法施工的淺水域應該采用砂肋軟體排，或者是航道加深清淤的區(qū)域能夠綜合的利用，可以大大地減少工程造價。

（3）在受水流頂沖、表面流速大、地形較復雜和水深的區(qū)域，宜采用混凝土聯(lián)鎖塊軟體排或者采用混合軟體排。

（4）壓載物的重量（砂肋的密度及D型聯(lián)鎖軟體排的每平米重量）也不是越重越好，在水流較大，水較深的區(qū)域，壓載物越重水流越紊亂，導致排體及系接區(qū)域受到的壓力越大，可能更容易引起懸浮在水中的軟體排撕排，壓載物脫落導致沉排失敗。

（5）總結(jié)幾個工程實例采用哪種壓載物結(jié)構(gòu)的選擇應根據(jù)規(guī)范進行水流與流態(tài)進行排體壓載的穩(wěn)定性驗算及材料的采購難易程度、施工的便利程度、經(jīng)濟程度綜合考慮。