長江鎮(zhèn)揚河段三期整治工程世業(yè)洲左汊潛壩工程壩基及上下游壓排石施工分析

段 磊

（菏澤市行政審批服務(wù)局，山東 菏澤 274000）

1 工程概況

長江鎮(zhèn)揚河段三期整治工程世業(yè)洲左汊潛壩工程位于鎮(zhèn)揚河段世業(yè)洲北汊中下段、潤揚長江大橋北汊斜拉橋上游2020 m附近處，左岸為新冒洲邊灘，右岸為世業(yè)洲左緣。工程包括主壩體、壩基及上下游床面防護、左岸連接護岸三大部分。其主要結(jié)構(gòu)形式有系砼塊軟體排、壩基及上下游防護壓石、壩體拋塊石、壩頂拋尼龍網(wǎng)石兜、水上護坡工程、水下護腳工程。壩基及上下游防護壓石防護工程總寬度為70 m～190 m。采用系砼塊軟體排上壓石，上游拋石厚度1.2 m，下游拋石厚度1.5 m，下游拋石外側(cè)防崩層，拋石厚度2.0 m。其中水下拋石（壓石）248859.5 m3。

長江鎮(zhèn)揚河段歷年最小流量4620 m3/s（1979年），歷年最低水位3.14 m（1961年）。年最大洪峰最早發(fā)生在5月，最遲發(fā)生在9月，7月份出現(xiàn)的次數(shù)最多，工程需要在汛期前完成。此次工程施工體量大、戰(zhàn)線長、工期緊，且工程受水位、大風(fēng)、水流等外部因素影響較大。

2 拋石(壓石）施工

2.1 材料

壓石拋投區(qū)域位于水中，因此塊石無縫隙、石質(zhì)堅硬，比重要大于2.4 t/m3，濕抗壓強度不低于30 MPa，軟化系數(shù)不低于0.7。塊石中建筑垃圾、道渣、泥沙等雜質(zhì)含量小于1%，塊石粒徑應(yīng)在設(shè)計范圍內(nèi)，具有良好的級配，不宜過大或過小，最大粒徑不超過0.8 m，確保不符合設(shè)計要求粒徑的石料不超過10%，散拋塊石粒徑（體積）及相應(yīng)重量要求匯總見表1。

表1 散拋塊石粒徑（體積）及相應(yīng)重量要求匯總表

2.2 拋石前準(zhǔn)備工作

2.2.1 測量放線

在工程施工前，使用GPS對已知的主要控制點進行靜態(tài)校核，確保校核誤差滿足測量規(guī)范，在開工前自行架設(shè)中海達GPS臨時基準(zhǔn)站；使用測深儀對整個拋石區(qū)域進行工前水下地形測量，并將測量數(shù)據(jù)與原始地形數(shù)據(jù)或上級單位提供的地形數(shù)據(jù)進行比對。

2.2.2 確定拋石坐標(biāo)

本次工程位于感潮區(qū)，潮流作用對流速影響較大，由于塊石受到落潮水位的沖力作用，下落時會向下游漂移一定距離后，才落到設(shè)計河床。為了確保拋石位置準(zhǔn)確，采用定位浮吊拋投法解決拋石順?biāo)鞣较虻轿粏栴}，確保能拋到指定拋區(qū)里。

拋石定位船采用中海達海洋施工定位軟件使用雙GPS精確定出定位船在長江中的位置，進行實時、準(zhǔn)確定位。

（1）船型參數(shù)測定：定位軟件兩個比較重要的步驟是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的設(shè)置和船型參數(shù)的測定。船型參數(shù)測量方法可采用全站儀或GPS測量。采用GPS方法測量相當(dāng)于使用4臺或更多GPS同時測量已安裝的主、輔GPS點和船上特征點，然后按照軟件規(guī)定的相對坐標(biāo)系的原點和X方向建立相對坐標(biāo)系，確定主、輔GPS點和特征點在船體相對坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，輸入定位軟件。

（2）定位坐標(biāo)比對：船型參數(shù)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)完成后，定位軟件即可以開始定位，為了確定定位精度及準(zhǔn)確性，采用背GPS-RTK和船用定位系統(tǒng)進行坐標(biāo)比對，比對過程選取主、輔工作點進行坐標(biāo)比對，控制在5 cm內(nèi)，見圖1。

圖1 定位坐標(biāo)比對示意圖

2.2.3 拋石網(wǎng)格劃分

首先測繪出鋪排完成后的水下地形圖，然后根據(jù)施工設(shè)計圖和定位船的大小，將設(shè)計拋區(qū)分層劃分成若干個網(wǎng)格小拋區(qū)（目前小拋區(qū)面積定為10×10=100 m2），按順?biāo)鞣较蚪y(tǒng)一進行編號；并結(jié)合設(shè)計斷面尺寸和劃分的網(wǎng)格計算出各網(wǎng)格小拋區(qū)的工程量，以便材料供應(yīng)組根據(jù)拋石組需要的塊石噸位放船，以便拋石組有條不紊地進行。拋石組在各小拋區(qū)拋填塊石時要做好施工的詳細(xì)記錄。

2.2.4 測定漂移距

影響拋石質(zhì)量的直接因素就是水下拋石位移，故施工前進行拋投試驗，檢測不同塊徑、不同重量的塊石在不同水位、不同流速的水平落距，以確保定位船的定位準(zhǔn)確。

1）采用網(wǎng)兜式拋石船進行水上拋石施工，如果水位合適，拋石船可直接將塊石安放在河床上，能達到最理想的效果。

2）若水位過高，水深流急，無法觸及到河床底，拋石前根據(jù)水深、流速、流向，計算出漂移距。通過現(xiàn)場拋投試驗確定船舶定位方式、移動控制方法、方量控制方法等。

拋石漂移距確定需采用理論計算和實測兩種方法進行比較，找出接近實際的漂移距，控制拋石施工。

理論漂移距按下面公式計算：

式中：Ld為塊石拋填水平落距，m；Vf為表面流速，m/s；H為水深，m；G為塊石重量，kg。

實測漂移距按以下方法測定：根據(jù)工程地的塊石基本情況，選取具有代表性的進行拋投實驗，不同塊徑的石塊分別進行三次實驗取平均值，確保測定的實際漂移距準(zhǔn)確無誤。用于拋投實驗的石頭用繩索連接在船邊，所用繩索要滿足水深和石塊漂移的要求；拋投石塊后不要人為干擾，任由石塊自由漂浮降落，等到石塊落定后拉直繩索并記錄石塊位置，通過計算拋石點和落定點的位置確定實際漂移距離。

2.3 施工方法

本次工程位于感潮區(qū)，采用定位浮吊拋投，潮流作用對流速影響較大，根據(jù)流速變化，相應(yīng)調(diào)整拋石落距，確保拋石位置準(zhǔn)確。當(dāng)面流大于1.5 m/s時，為安全和保證質(zhì)量，一般情況下選擇暫停施工。

（1）鋼絲網(wǎng)兜制作：鋼絲網(wǎng)兜的規(guī)格是2 m～5 m大小的正方形，吊繩及吊環(huán)連接四角。圖2是2.5 m×2.5 m的網(wǎng)兜結(jié)構(gòu)圖，4根2.5 m長Φ14的鋼絲繩組成四周邊框，四角穿琵琶頭，兩兩相連；網(wǎng)兜中間采用雙股Φ2耐磨鋼絲，在框架內(nèi)編織成間距10 cm的網(wǎng)狀；吊繩采用4根2 m長Φ14鋼絲繩；為方便在吊繩掛鉤，將吊繩穿在兩個Φ100鋼質(zhì)吊環(huán)中。

圖2 鋼絲網(wǎng)兜結(jié)構(gòu)圖

（2）塊石裝船：在塊石裝船前，沿著艙尾向艙首，采用錯位疊法，預(yù)先在深艙駁底部平鋪8～10層網(wǎng)兜，上下兩個網(wǎng)兜錯位15 cm～25 cm，網(wǎng)兜吊環(huán)全部向艙首，以保證掛鉤時吊環(huán)露在石堆外面，方便人工掛鉤，見圖3。在裝船碼頭上，運輸車直接將塊石倒入深艙駁內(nèi)。同時在距離艙首壁2 m左右不裝石，作為安全操作距離，一是方便施工時工人將網(wǎng)兜掛到吊鉤，二是防止起吊時石塊滾落砸到工人，見圖4。

圖3 網(wǎng)兜錯位重疊鋪設(shè)示意圖（單位：mm）

圖4 深艙駁船裝石示意圖

（3）拋石船定位、運輸船靠駁：拋石船的定位和移動依靠船上的四根電纜，船頭中部的主纜可以控制船體向下的漂力，船尾尾纜可以固定船體的移動，船體的上下移動通過主纜、尾纜共同作用實現(xiàn)，左右移動通過船頭船尾各設(shè)的兩口開錨控制。鋼纜依靠船上的四個電動絞關(guān)控制。定位船定位后，石料運輸船靠駁，見圖5、圖6。

圖5 拋石示意圖

圖6 拋石施工順序示意圖

（4）拋石作業(yè)：拋石施工時，有專人指揮吊車吊網(wǎng)兜，保證工人安全。拋石網(wǎng)兜吊環(huán)由工人掛到吊機掛鉤上，等工人移動至安全區(qū)域后，吊車吊起網(wǎng)兜；堆石體邊坡隨著上層網(wǎng)兜的吊起而變陡，從而推動石料自動落入下層的網(wǎng)兜內(nèi)，部分掉落的石塊有工人重新?lián)炱鸱呕鼐W(wǎng)兜，依次循環(huán)施工；拋石拋投點由吊機定位系統(tǒng)和水深數(shù)據(jù)共同確定；當(dāng)塊石網(wǎng)兜到達指定的拋石河床面，通過調(diào)整吊機的鋼繩一放一提使網(wǎng)兜傾斜，讓塊石滑出網(wǎng)兜至河床面，達到水下定位拋石的目的；拋石施工完成后，吊車收回鋼絲繩和網(wǎng)兜放入船艙內(nèi)。塊石拋投完畢后，提升吊車鋼絲繩，收回網(wǎng)兜，堆放在運輸船艙內(nèi)。拋石作業(yè)流程、拋石及回收網(wǎng)兜示意圖見圖7～圖9。

圖7 拋石作業(yè)流程圖

圖8 拋石示意圖

圖9 回收網(wǎng)兜示意圖

3 結(jié)論及經(jīng)驗

壩基及上下游壓排石工程投入3艘定位船，3臺長臂挖機，15艘平板駁，經(jīng)過為期（2019年3月25日～2019年8月22日）151天的科學(xué)有序安排施工，在原計劃8月22日順利完成，保證了汛期的安全。

3.1 拋石過程質(zhì)量控制

（1）在進行正式拋石前，進行拋石試驗，通過試驗以得到漂距與水深、流速之間的關(guān)系；由低到高分層拋石，上層選用較大塊石，以利壩體穩(wěn)定。

（2）每網(wǎng)包方量的取定：在浮吊吊鉤上裝吊秤，抽查網(wǎng)包的噸位（每方按1.7 t計），根據(jù)前期大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析每網(wǎng)包方量以1.9 m3進行控制。施工過程中，通過每條深艙船的實際核定的方量及本條船的總網(wǎng)包數(shù)量進行計算出每網(wǎng)包的方量，及時進行調(diào)整，確保小拋區(qū)的拋投數(shù)量。

（3）拋石過程中加強用測深儀進行水下測量檢測，并與設(shè)計斷面校核，如有遺漏，進行補拋，直至全部合格。

3.2 拋石施工工藝要點

（1）拋石前對拋石范圍進行測量，如回淤沉積物達到200 mm，采用水下高壓水槍進行清除；水上平拋塊石每次移船距離為5 m，以保證拋石均勻，無漏拋。

（2）在水下拋石過程中，為避免劃破排布。施工中先拋較小塊石，再拋大塊石，力求較大塊石壓在較小塊石之上；拋填底層塊石時，禁止將塊石堆放在護底軟體排上后再抽翻拋石網(wǎng)兜，以免損壞護底軟體排。

（3）對于水上拋投時，為了保證拋石漂距的準(zhǔn)確，對其現(xiàn)場水深，水流速度要隨時檢測，盡量做到一船一測或一船幾測，施工前先設(shè)計好方格控制網(wǎng)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)填寫各網(wǎng)格需要拋投的方量，作為各小拋投區(qū)施工的參考依據(jù)。拋石船使用GPS-RTK定位拋投塊石，正式大量拋石前，需測量水的流速和水深，進行拋石試驗，以確定合理拋投方法。