超深水聯鎖塊軟體排鋪設施工技術

楊姍

摘 要：本文結合太倉武港碼頭前沿沖刷應急搶護工程，采用滑板支撐式深水鋪排船，在工程中完成了55m水深條件下的聯鎖塊軟體排鋪設施工，創(chuàng)造了國內超深水鋪排的紀錄。本工程施工區(qū)域臨近長江主航道，來往船只密集，施工難度大?，F依托該工程，對超深水聯鎖塊軟體排鋪設施工技術進行摸索與總結。

關鍵詞：聯鎖塊軟體排 超深水 鋪排船 航道

1.引言

在航道整治工程中，土工布織物是對于防止水流沖刷以保護河床最常用而且也是最有效的保護結構。由于軟體排價格低廉、整體性較好，現已廣泛應用于護岸、護底等工程，能有效防止河床因水流沖刷而導致的變形問題。在長江南京以下12.5m深水航道整治工程中，鋪排水深最深可達46m。

太倉武港碼頭受河流的沖刷作用，其高樁碼頭前沿土體流失嚴重，為保證碼頭穩(wěn)定，開展了本次應急搶護工程。工程先在河床底部鋪設聯鎖塊軟體排，之后在軟體排上方進行拋石，以此確保高樁碼頭穩(wěn)定。此次鋪排作業(yè)水深為38～55m左右，需要深水鋪排船方可作業(yè)，現依托該工程，對超深水聯鎖塊軟體排鋪設施工技術進行摸索與總結。

2.工程概況

太倉武港碼頭位于長江下游白茆沙南水道的右岸，蕩茜口閘以下約1.2km的岸線范圍內，本工程碼頭防護軟體排鋪設范圍為：從碼頭下游端向下游65m起，向上游250m，下游109m長從碼頭前沿外側15m起，向江側92m，剩余部分從碼頭前沿外側25m起向江側72m。

軟體排排頭灘地標高為-30.0～-35.0m（國家85高程，下同），排尾灘地高程為-43.0～-53.0m，上游高，下游低，其施工斷面如圖1所示。

3.工程難點分析

根據招標文件提供的相關文件資料，通過綜合分析本工程所在區(qū)域的自然條件、工程設計及施工特點，結合多年來在長江口水域的施工經驗，對本工程重點、難點分析及采取的針對性措施如下。

3.1超深水鋪排

本工程鋪排水深為38～55m左右，屬超深水鋪排，國內鮮有實施。超深水鋪排對施工船機的各方性能要求高，對排體的強度和加工質量要求高，對鋪排施工方案的制定和時機選擇較為嚴格，施工難度大。本工程鋪排需深水鋪排船方可作業(yè)，本工程采用中交一航局的“半潛駁1”深水鋪排船進行鋪排作業(yè)。

3.2水文氣象條件惡劣

本工程施工區(qū)地處長江口感潮河流段，且處于臺風汛期，鋪排作業(yè)受水文潮汐及臺風影響大。鋪排施工前，充分調查和掌握施工區(qū)的潮汐和水流特性，合理安排作業(yè)時段；同時結合水下地形特點，高平潮時開始鋪排，壓好排頭，低平潮時沉放排尾。施工期間做好天氣資料的收集、分析工作，跟蹤臺風預報，根據防臺防汛應急預案做好相應的避風措施，確保船機和施工安全。

3.3施工區(qū)域狹窄

武港碼頭緊鄰長江主航道，船舶穿梭頻繁，安全隱患大。施工區(qū)域狹窄，海事局批準的施工區(qū)域僅為距離碼頭前沿200米范圍內的作業(yè)水域。針對此情況，為了保證過往船舶不碰撞鋪排船錨纜，施工前，在施工區(qū)上游方向設置警戒船進行警戒；制定船舶航行路線，施工船舶嚴格按照經批準的船舶航行路線航行，加強瞭望。

4.船舶施工負載計算

4.1受力分析

本次鋪排施工采用“半潛駁1”鋪排船，其鋪設過類似的超大水深聯鎖片軟體排。因此，本工程采用“半潛駁1”鋪排船進行鋪排作業(yè)。船長、船寬、型深和吃水分別為70.6m、20.8m、3.88m和2.3m，錨纜直徑為Φ52mm，吊機為2臺25T克令吊，翻板尺寸為5.5m×41m，滾筒直徑為、長度為41m，單個錨體重7T/只，錨位數為6只。

“半潛駁1”鋪排船專為長江深水航道整治而改造，其已作業(yè)最大水深的作業(yè)條件為：軟體排基布為500g/㎡機織復合布，加筋帶寬7cm，排寬40m，每排綁扎聯鎖塊9片，排頭和排尾各一排聯鎖塊厚20cm，其余聯鎖塊厚12cm，最大作業(yè)水深為46m，砼聯鎖片軟體排垂直水流方向鋪設。

本工程聯鎖塊軟體排作業(yè)最不利條件為：排寬33m，每排綁扎聯鎖塊7片，排頭和排尾各一排聯鎖片厚16cm，其余聯鎖片厚12cm，其最大作業(yè)水深為55m，砼聯鎖塊軟體排垂直水流方向鋪設。通過對比兩種作業(yè)條件下鋪排船最大負載分析，本工程“半潛駁1”的施工負載小于其曾經作業(yè)的最大負載，因此，其性能滿足本工程的施工需要。

4.2減載措施

為將“半潛駁1”本次鋪排作業(yè)的施工負載降低至其性能范圍內，通過與設計等多方協商，縮減了單塊軟體排的寬度，減少了聯鎖塊厚度，增大了聯鎖塊間的擺放間距，以此，控制了排布懸掛聯鎖塊的數量和重量，以此達到了減載的目的。同時，為了降低水流對排布的沖擊作用，排布鋪設方向為垂直于水流方向，以減少所受作用力。此外，考慮軟體排排尾為水深最大處，施工過程中，盡量控制在低平潮沉放排尾，趕潮作業(yè)起到了控制最大作業(yè)水深的效果。

5.施工操作要點分析

5.1船舶定位

船體的定位采用GPS—RTK技術，通過將裝置在船尾操作室上方左右兩個GPS接受機接收到的GPS信號和天線接受到的基站信號進處理來確定船體的準確位置。在本次施工中，軟體排垂直于碼頭鋪設，從近碼頭側向江心側鋪設。鋪排船采用六纜定位法，內外開錨采用交叉法拋投，以減少占用水域范圍和縮小對航道過往船舶的影響，由于鋪排船距碼頭較近，內開錨纜系泊于碼頭系船柱上，外開錨纜及抽心錨纜拋錨定位。

在施工過程中，為保證錨拉力，外開錨纜繩必須在合適的角度有足夠的長度，因此外開錨占用了部分長江主航道。在無法封航的條件下，兩個錨無法系錨浮，這為起錨移錨帶來困難，若錨艇不通過錨浮起錨，將耗費大量時間，錨艇停滯在航道上長時間作業(yè)，也是極大的安全隱患。為提高起錨效率，降低安全風險，在占用航道的錨的錨頭繩上系一根φ39mm的鋼絲繩，順著江底牽引到岸邊，再拉出水面拴在碼頭系纜墩上。

在每張軟體排開始施工前，都要通過錨纜將船移到預定的排頭位置處?？紤]在1：2的斜坡上鋪排，軟體排排頭在接觸泥面面積不夠大的情況下，受船舶的拖拽作用，會向坡底產生滑動，偏離預計位置，所以鋪排船下排頭時，應提前預定的排頭位置5-10米，保證預留量。當軟體排與泥面接觸10米時開始移船，第一次移船比理論計算位移量少移兩米，當排體與泥面接觸10-15米時候再將船位調到跟計算一樣的位置，以此確保排體覆蓋至預定位置，之后嚴格根據計算進行移船。

鋪排船定位及鋪排方向見圖2。

5.2展排卷排

展排是指將排布從運輸船吊至船甲板并展開的過程。在展排過程中應該注意，鋪排船的斜板應該收起與甲板面齊平。在打開排布包裝前，應該將排布放置在合適的位置，調整好排頭排尾的方向。

卷排主要包括兩個步驟：通過丙綸繩將排布尾端與滾筒上的鋼絲繩相連接；將排布卷到滾筒上。在甲板上標記排布邊線理論位置，作為展排卷排過程中的控制標記，卷排過程中，排布兩側分別由兩組工人及兩個克令吊配合進行拉拽，盡量保證排布充分展開到控制標記的位置，均勻卷至滾筒。

在排布上滾筒時候，需要通過壓排梁。根據以往施工經驗，卷排過程中，在滾筒和壓排梁之間，安排專人隨時糾正排布位置，確保排布上滾筒前處于張緊狀態(tài)，會有效提高卷排質量，減少排布收縮量。排布收縮量的減少，能提高排布覆蓋的有效面積，保證施工質量，節(jié)約成本。

5.3聯鎖塊的吊裝和綁扎

聯鎖塊用鋪排船上的起重機起吊安裝，由專人指揮，輕吊輕放，以免損壞預制塊體或排布。每片聯鎖塊按要求吊放于排體上后，人工進行集中快速綁扎（包括聯鎖塊單片之間和聯鎖塊與排體之間的綁扎）。綁扎點數嚴格按設計要求控制，砼聯鎖塊之間、聯鎖塊和排體之間的連接要緊密、牢固，不得漏接，砼聯鎖塊單元體必須與每個綁扎環(huán)通過丙綸繩緊密牢固連接。軟體排沉放進度要同聯鎖塊吊裝進度保持一致。

5.4放排與移船

每一排綁扎完成后，綁扎人員撤離排體，根據計算所得移船距離，移船放排同步進行。在實際操作中有時流速或者原泥面變化可適當調整移船距離，防止出現排布受力過大引起排布斷裂的發(fā)生。

鋪排施工中，當到排尾位置的時候，由滾筒上的丙綸繩承受著排布及聯鎖塊的重量，此時排布與丙綸繩相連用的加筋環(huán)最容易斷裂。因此在沉放排尾時，移船量應在理論值的基礎上，根據現場情況每次少移船1-2米，等到軟體排全部入水后，鋪排船繼續(xù)向排尾移動，此時移船的速度應與滾筒的放排速度相協調，確保軟體排完全伸展，覆蓋至設計位置。

在施工過程中，移船鋪排方向跟水流方向垂直，水流會沖擊上游側排體，造成上游側軟體排收縮較大。在施工中應及時記錄水位與流速，為保證施工質量，當流速較大時，建議暫停施工，待流速減小時，恢復施工，同時可以視現場情況，將鋪排船向上游移動一定距離，以此彌補上游側排體收縮的損失。

6.結語

本次超深水鋪排施工作業(yè)，為今后的超深水鋪排作業(yè)積累了寶貴經驗，具體如下：

（1）本工程施工區(qū)地處長江口感潮河流段，水位變化較大，水流湍急。在施工準備及施工過程中，應及時完整的記錄水位與流速，掌握當地水文規(guī)律，充分地合理地利用高平潮、低平潮這流速較小的窗口期進行關鍵工序的施工作業(yè)；

（2）本次超深水鋪排作業(yè)，對船舶性能是一個極大的考驗。在水深一定的情況下，可以通過縮減軟體排的寬度，減少聯鎖塊厚度，增大聯鎖塊間的擺放間距等方式，降低鋪排船排布懸掛聯鎖塊的數量和重量，以此確保在船舶性能范圍內施工；

（3）內河航道附近水域的施工除了考慮作業(yè)本身安全的同時，必須考慮船舶通航的安全，施工前需詳細了解施工區(qū)域附近通航水域的船舶密度及作業(yè)船拋錨對通航的影響。制定可行的拋錨方案、采取有效的警戒措施，確保船舶安全。

參考文獻：

[1]季振祥，余振剛，葉修煜.洋山港深水軟體排施工技術[J].水運工程，2008（11）：161-164.

[2]馮海暴，曲俐俐.超大水深及流速條件下鋪排施工技術[J].水運工程，2017（02）：8-13.

[3]周濤，何炎平，黃超，等.超深水鋪排作業(yè)計算方法與結果分析[J].水運工程，2016（05）： 156-161.

[4]董朝明，王興超，林垂興，等.軟體排縮排原因分析及控制[J].中國港灣建設，2014（09）：24-28.