某河道整治項(xiàng)目大型土工砂袋邊坡防護(hù)技術(shù)

齊凱

（遼寧省清河水庫(kù)管理局有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 112000）

1 項(xiàng)目概況

某河道水深5～27m，汛期河道水流流速可達(dá)3～4m/s，為避免汛期洪水侵蝕跨河大橋上下游岸堤，需對(duì)河道邊坡進(jìn)行防護(hù)治理。經(jīng)研究和相關(guān)模型試驗(yàn)，該河道治理可采用大型土工砂袋邊坡防護(hù)技術(shù)，土工砂袋重800kg，通過(guò)大型土工砂袋拋填設(shè)備，將土工袋拋填至預(yù)定水域，設(shè)備拋放側(cè)裝備有可升降導(dǎo)向架裝置，可較為精確地控制土工袋拋填落點(diǎn)，該方案技術(shù)可行性較高，且多為機(jī)械化施工，施工效率高。同時(shí)該技術(shù)具有“自適應(yīng)補(bǔ)償性”特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)河道高質(zhì)量、長(zhǎng)效化治理，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

相關(guān)試驗(yàn)和研究表明，土工砂袋拋填落點(diǎn)與河道水流流速、方向、水深等密切相關(guān)，土工袋飄移方向可分解為沿水流方向漂移和沿拋填方向兩個(gè)分量，由此，土工袋漂移量S，可分解為拋填方向的漂移量S1和水流流速漂移量S2，可知S1受到土工袋體積、拋填的力度、入水姿態(tài)、水深等因素影響，S2受土工袋大小、水流流速、水深等因素影響，示意圖如圖1。

圖1 土工袋拋填落點(diǎn)示意圖

該工程作為永久防護(hù)結(jié)構(gòu)，施工區(qū)域水深最大達(dá)27m，施工期間水流流速最大可達(dá)3m/s，具有工況復(fù)雜、工程量大等特點(diǎn)；經(jīng)模型試驗(yàn)研究和本工程多種拋填方法施工實(shí)踐，最終確定通過(guò)“帶導(dǎo)向架的拋填平臺(tái)船”作為主要施工設(shè)備的施工方法，結(jié)合GPS定位系統(tǒng)和“水上自由行”軟件，可較為精確地控制拋填船和土工袋拋填位置。施工所用土工砂袋通過(guò)噸包機(jī)裝填，通過(guò)鏈板機(jī)拋放，實(shí)現(xiàn)裝填和拋放的全面機(jī)械化，操作，具有施工效率高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。通過(guò)拋填設(shè)備上的導(dǎo)向裝置，可精確控制土工砂袋拋填位置，達(dá)到較為精準(zhǔn)的著床效果。

2 施工技術(shù)要點(diǎn)

大型土工砂袋拋填項(xiàng)目施工流程見(jiàn)圖2。

圖2 土工袋深水精確拋填施工流程圖

2.1 定位控制系統(tǒng)

定位控制系統(tǒng)包含兩個(gè)方面，一是駁船上的GPS定位系統(tǒng)，用于精確定位船只坐標(biāo)；二是“水上工程-自由行”軟件，通過(guò)采集GPS主機(jī)定位數(shù)據(jù)，較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)土工袋拋填落點(diǎn)位置。操作人員可根據(jù)定位系統(tǒng)系數(shù)，適時(shí)調(diào)整駁船位置，以及土工砂袋拋填力度、入水姿態(tài)等，實(shí)現(xiàn)拋填落點(diǎn)的精確控制。

2.2 測(cè)量及沉降測(cè)量

正式拋填作業(yè)前，需采用多種探測(cè)設(shè)備，對(duì)河底地形進(jìn)行測(cè)量，以獲得更加精確的河底地形數(shù)據(jù)；同時(shí)，為更加精確地掌握拋填施工效果，需對(duì)河底沉降進(jìn)行觀(guān)測(cè)，該工程通過(guò)向作業(yè)區(qū)域拋放裝有相同厚度土工砂袋數(shù)量的籠子觀(guān)測(cè)沉降量的方式，較為詳細(xì)地采集了河底沉降數(shù)據(jù)。

2.3 導(dǎo)向裝置裝配

孟加拉帕德瑪大橋河道整治工程，拋填治理水域水深在3～27m之間，河床坡度為1:6，采用了沿坡腳到坡頂、由深到淺的拋填作業(yè)方式，最長(zhǎng)處使用了7段導(dǎo)向架。為精確控制土工砂袋落點(diǎn)，本工程也需要拋填船在導(dǎo)向架安全的前提下，根據(jù)拋填水域水深，合理增加導(dǎo)向架長(zhǎng)度，使導(dǎo)向架下端盡量接近河床，以實(shí)現(xiàn)精確拋填。

2.4 土工袋裝填、縫合、拋填

土工袋拋填船平面布置圖如圖3。

圖3 施工船舶平面圖

由于工程作業(yè)量大，施工方案作業(yè)效率高，為保證土工袋填充量供應(yīng)，在拋填船一側(cè)專(zhuān)門(mén)設(shè)置了運(yùn)砂船停靠區(qū)，通過(guò)挖掘機(jī)卸料的方式，保證填料供應(yīng)，可滿(mǎn)足填料持續(xù)快速消耗，工程土工袋全部采用噸包機(jī)裝填，料斗采用挖掘機(jī)上料，具有機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，裝填效率快等特點(diǎn)，土工袋縫合通過(guò)人工縫紉機(jī)人工縫合，以便縫合完成的同時(shí)，檢查土工袋合格性，土工袋縫合完畢后，由前端鏈板機(jī)拋填，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化拋填，提高施工效率和施工安全性。

3 施工監(jiān)測(cè)及質(zhì)量控制

3.1 施工監(jiān)測(cè)

該工程施工監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容是監(jiān)測(cè)土工袋拋填效果。該工程通過(guò)儀器施工前后的土工袋落點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行多波束測(cè)量，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的差分處理；通過(guò)對(duì)作業(yè)區(qū)域的定期測(cè)量檢測(cè)，運(yùn)用專(zhuān)用軟件分析拋填質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)拋填質(zhì)量的精確化、實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)。

3.2 質(zhì)量控制

材料質(zhì)量控制：土工袋規(guī)格、質(zhì)量，以及填料細(xì)度模數(shù)、含泥量等指標(biāo)滿(mǎn)足技術(shù)和規(guī)范要求；

裝填質(zhì)量控制：施工現(xiàn)場(chǎng)采用量取高度計(jì)算體積的方式，結(jié)合填料含水率指標(biāo)，控制裝填質(zhì)量；

縫合質(zhì)量控制：縫紉線(xiàn)規(guī)格、質(zhì)量，以及封口縫線(xiàn)的道數(shù)、形式、位置及形式等要符合規(guī)范要求；

拋填質(zhì)量控制：實(shí)際與設(shè)計(jì)拋填位置平面定位誤差要不高于10cm；不合格區(qū)域及時(shí)補(bǔ)拋，并及時(shí)檢測(cè)拋填質(zhì)量，直到拋填合格。

4 經(jīng)濟(jì)效益

該工程所采用的大型土工砂袋拋填施工方法，在拋填精度和拋填效率上，明顯優(yōu)于其他施工方法，兼顧了河道整治工程，對(duì)工程質(zhì)量和工程進(jìn)度的雙重要求。以下本文從施工質(zhì)量、施工效率、施工效率三個(gè)指標(biāo)著手，對(duì)本項(xiàng)目所采用的大型土工砂袋邊坡防護(hù)技術(shù)進(jìn)行整體分析。

從質(zhì)量指標(biāo)上來(lái)分析，傳統(tǒng)作業(yè)模式多采用人工散拋的方式進(jìn)行土工砂袋拋填，受拋填力度、河道水流流速、作業(yè)水域深度等多方面因素影響，土工袋著床點(diǎn)離散度大，且厚度不均勻，施工控制難度較大，易造成厚度不足點(diǎn)位數(shù)量過(guò)多的問(wèn)題；按照本項(xiàng)目所用的工藝方法，施工控制精度較高，土工砂袋落點(diǎn)控制精度高，拋填厚度均勻，基本無(wú)厚度不足點(diǎn)，可高質(zhì)量完成拋填施工要求。

從施工效率指標(biāo)分析，傳統(tǒng)采用人工散拋的方式，日均拋袋量約為1500個(gè)，厚度不足點(diǎn)位數(shù)量較多；本項(xiàng)目所用拋填工藝，日均拋袋量約為4000個(gè)，施工速度整體提高約167%。

從經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析，項(xiàng)目所采用拋填工藝，從填料裝填到拋填，大多采用機(jī)械化、自動(dòng)化作業(yè)，作業(yè)效率和質(zhì)量較高，極大地降低了人工和時(shí)間成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)論

文章依托具體河道整治工程，研究了大型土工砂袋邊坡防護(hù)技術(shù)，結(jié)論如下：該工程通過(guò)模型研究和施工實(shí)踐，確定了將“帶導(dǎo)向架的拋填平臺(tái)船”作為主要施工設(shè)備的施工方法，結(jié)合GPS定位系統(tǒng)和“水上自由行”軟件，可較為精確地控制拋填船和土工袋拋填位置。工程所用的拋填施工方法，基本實(shí)現(xiàn)全流程機(jī)械化、自動(dòng)化施工，施工效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)人工散拋方式，且施工質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。分析項(xiàng)目全流程施工效率發(fā)現(xiàn)，制約本工程拋填施工效率的主要因素，是土工砂袋縫合。工程實(shí)際施工階段，每4個(gè)800kg土工袋配備一位縫紉機(jī)工，并另外配備了3臺(tái)備用縫紉機(jī)，但實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，仍會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)縫紉跟不上拋填現(xiàn)象，后期可通過(guò)自動(dòng)化縫包工藝，進(jìn)一步提高工藝效率。