關于控制軟體排鋪設施工過程中排體收縮量的研究

王堃 武漢四達工程建設咨詢監(jiān)理有限公司

1.問題描述

長江某內河航道整治工程結構形式主要為軟體排護底和水下拋石斜坡堤。設計要求軟體排水下搭接不得小于3米，施工布置排體時一般預留5米搭接。實際受各種因素影響，部分排體在入水前收縮量已經超過2米，導致入水前的預留搭接已不足3米，軟體排水下搭接量難以滿足設計要求。軟體排鋪設質量尤其是軟體排水下搭接質量對整個拋石堤身結構穩(wěn)固有直接影響，而控制施工過程縮排則是確保水下搭接質量的前提和關鍵所在。

2.成因分析

我們連續(xù)對10張軟體排鋪設施工過程中的排體收縮變化情況進行了跟蹤檢查和記錄。

通過表1可以看出：10張軟體排鋪設施工過程中的平均縮排量大于1.5米，部分軟體排的縮排量已大于2米。通過圖1可以看出：軟體排在卷排階段的錯排量基本決定了整個鋪排施工過程排體收縮量的下限值；隨著鋪排施工進行，軟體排會逐漸產生累積收縮，在此期間的排體收縮量突增一般發(fā)生在每一行聯(lián)鎖塊放排入水階段。因此，控制卷排階段的錯排量和聯(lián)鎖塊放排入水時的突然收縮，是減少軟體排鋪排施工過程中排體收縮量的關鍵。

圖1 單排施工過程縮排量變化

表1 10張軟體排平均施工縮排量統(tǒng)計

通過數(shù)據分析，結合項目實際，我們對一些內河航道整治工程軟體排施工過程中常見的、直接影響軟體排鋪設施工過程中的排體收縮量的具體問題進行重點分析：

（1）水下地形凹凸起伏過大的影響。軟體排沉排區(qū)域地形起伏過大，或者有較大凹凸包體、深坑、陡坎等，排體入水沉底后會隨著地形貼坡，被壓載塊的壓力拉展或撕扯，也容易造成排布邊緣收縮。覆蓋在凹坑上的排體甚至會在后期拋石壓載時，進一步撕扯造成排體破裂等問題。

（2）卷排不當?shù)挠绊?。軟體排卷排時，一般先由船吊將包裝完好的排布起吊至鋪排甲板；現(xiàn)場拆封找出排頭；展開平鋪在甲板邊緣并與提前劃好的控制邊線對齊；然后系好排尾繩扣緩緩卷上滾筒，過程中注意觀察錯排量并及時進行調整。而實操過程中，現(xiàn)場施工隊伍經常為了縮短卷排時間對整個卷排工藝的精細控制意識不強，對排頭對齊和過程中的錯排調整不夠重視，導致最終卷排結束后實際滾筒上的排布橫向兩端對邊不齊、滾筒上排布褶皺、重疊，或者斜卷、錯邊等，造成錯排量較大，對后續(xù)縮排控制造成直接不利影響。

（3）壓載不均導致放排變形。軟體排入水同時要進行壓載，為保證軟體排與壓載塊同時入水且同步均勻落底發(fā)揮防護作用，軟體排壓載通常采用的是在軟體排上綁系獨立壓載塊或者聯(lián)鎖壓載塊（聯(lián)鎖塊或連鎖片）的方式。在實際綁系過程中，由于聯(lián)鎖塊的壓載位置和縱橫間距控制不良，聯(lián)鎖片縱橫向線型不齊，特別是橫向方向前后錯位；連鎖片搌布松緊不一致，局部擠密而相鄰位置壓載不到或壓載重量不夠。排布在下放過程中就會因配載不均，發(fā)生不規(guī)則變形，一定程度加劇了局部縮排情況。

（4）放排時無輔助張拉措施。軟體排放排過程中，排布由于受壓載物牽拉和水流沖刷影響會產生一定的彈性收縮?，F(xiàn)場在排布下放時，應采取必要的輔助張拉措施控制收縮。一般地，應在每行聯(lián)鎖塊入水時都組織工人在排布兩側張拉，直至排體入水、變形穩(wěn)定。而實際上，現(xiàn)場一般僅在出現(xiàn)異?？s排時組織工人進行張拉，導致縮排量不斷累計，最終積重難返、有效搭接不足。

（5）丙綸繩綁扎長度不一致。在本項目中，現(xiàn)場要求丙綸繩綁扎系結手法需統(tǒng)一，并控制平均繩長1.5米、繩頭平均預留長度20cm。但實際現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)，丙綸繩的切割長度并不規(guī)整，現(xiàn)場不同施工人員綁扎聯(lián)鎖塊的手法也不盡一致，導致丙綸繩牽拉聯(lián)鎖塊的有效長度參差不齊。軟體排入水時聯(lián)鎖塊會逆向丙綸繩張緊的方向移動，如丙綸繩有效長度不一致，一定程度上對聯(lián)鎖塊的線型和排體收縮變形也會造成不利影響。

（6）鋪排移船的影響。軟體排鋪設過程中采用異步放排移船的方法。鋪排船由電動絞關和鋼纜繩控制其定位和移位，移船過程中，船頭、船尾中部尾纜，船頭、船尾左右邊纜同時作用，控制鋪排船沿軟體排搌布方向移動，同時控制船舶左右不發(fā)生偏移。但實際受水流、風浪、鋼纜以及操作人員水平等因素影響，鋪排時船體移動時也會對排體收縮產生不利影響。

（7）水深、流速影響。軟體排鋪設施工過程中的縮排受施工水域水深、水流速度影響明顯。垂直水流沉排時迎水側軟體排受水流沖擊容易出現(xiàn)縮排甚至翻排的現(xiàn)象；順水流沉排時因為軟體排呈整面擋水狀態(tài)，受到非常大的水流壓力容易造成軟體排過渡拉伸而使排體橫向兩邊都出現(xiàn)收縮。在水深超過 10m 時，排體受水流壓力影響，縮排現(xiàn)象較明顯。現(xiàn)場實測數(shù)據也反映出，水深、流速和施工過程中的排體收縮量存在一定的線性函數(shù)關系。

3.解決辦法

（1）沉排前掃測、處理沉排區(qū)域。鋪排前將對鋪排區(qū)域進行測量或掃床，以獲得初始河床地形并確認在鋪排區(qū)域內是否存在突出的尖狀物、影響排體落底的凹凸物、深坑等等。如發(fā)現(xiàn)突出的尖狀物時，將采取抓斗刮、挖等有效措施進行處理，以保證所鋪排體不至于破壞；如有影響排體落底的凹坑、陡坎時，可采用拋填沙袋、沙枕等方式在沉排前找平、找坡處理，確保排體可以平整落底。

（2）加強卷排過程中的抻拉控制和臨時壓載措施。在卷排期間，操作工人站在滾筒邊，用人力繃緊排布，使?jié)L筒上排布無皺折，平鋪在甲板和翻板上的排布，用人力拉平、拉直，防止排布皺折、收縮。要求現(xiàn)場在排布卷排過程嚴格按照鋪排甲板上劃定的排邊線進行抻拉控制，發(fā)現(xiàn)錯位及時調整。排布每展卷10-20米，可起吊一定重量的聯(lián)鎖塊對排布進行臨時均布壓載，并讓滾筒繼續(xù)空轉使得滾筒上的排布得以適當收緊，再對每次排布收緊后滾筒上的錯排量進行量測記錄，錯排量超限（一般為50cm）則及時調整，錯排量合格則繼續(xù)卷排，直至卷排結束。同時，現(xiàn)場鋪排船舶應根據各自船況配備相應的壓排輔助設施，以便于卷排時的排布收緊展平，提高排布展卷的質量和效率。

（3）壓載不均導致放排變形。加強對現(xiàn)場聯(lián)鎖塊吊裝綁扎的質量管理，嚴格控制聯(lián)鎖塊壓載位置的均布、規(guī)整性，對連鎖片上出現(xiàn)缺塊破損的堅決剔除不用。連鎖片安裝時統(tǒng)一以軟體排上縱橫向加筋條為控制線，確保整體軸向位置、數(shù)量、相鄰聯(lián)鎖塊的縱、橫向間距符合要求，杜絕砼塊堆疊、犬牙交錯等情況發(fā)生。

（4）放排時無輔助張拉措施。對放排過程進行全程監(jiān)督。放排前，要求施工人員分別站立在排布兩側，在放排入水時全程張拉排布，可采用導槽系結排體兩側的方式。垂直水流方向沉排時，迎水流一側的排體張拉可采用導槽方式將張拉排體的作用力一直延伸到水下部分，以消減放排過程中的排布驟縮量。順水流沉排時可通過適度放慢移船，利用迎面水流張力舒展排布，減少收縮。放排結束后，要求吊機手立即起吊兩片聯(lián)鎖塊分別壓護排布兩側，然后施工人員再繼續(xù)進行鋪排作業(yè)。

表2 后續(xù)10張軟體排平均施工縮排量統(tǒng)計

（5）丙綸繩綁扎長度不一致。首先，應組織對現(xiàn)場施工操作人員進行丙綸繩系結綁扎的標準化工藝教學以統(tǒng)一丙綸繩的綁扎手法，并明確預留繩頭長度和有效系結長度。同時，還要在鋪排現(xiàn)場配備熱切割機用于對丙綸繩進行定長切割，以確保丙綸繩系結綁扎尺寸統(tǒng)一，以控制聯(lián)鎖塊的不同步下滑。

（6）合理安排、統(tǒng)籌調度，盡量避開急流施工和掛排過夜。在實際實施過程中，統(tǒng)籌考慮到工程進度要求和現(xiàn)場實際情況，鋪排船一般除大潮汛水流較急時段暫停施工外，其余時段無特殊情況（如夜間，大風、霧霾天氣或停車待料、船機故障等）需連續(xù)施工。因此，現(xiàn)場應制定周密的聯(lián)鎖塊及排布運輸供應計劃，保證正在施工的鋪排船不會因待料停工導致軟體排長時間掛排甚至掛排過夜，以有效減少水流對排布過長時間沖刷引起的排體收縮量。

（7）準確定位規(guī)范規(guī)范移船。根據鋪排施工范圍和順序，將每塊排布的尺寸、鋪排的坐標計算好，并輸入到RTK 定位系統(tǒng)軟件中，計劃出鋪排船的設計運動軌跡線，以便在鋪排施工時根據設計軌跡線控制鋪排船移動，確保排體最終落位、搭接寬度、鋪排長度滿足設計要求。軟體排著床超過一定長度后，移船將排體拉平并使排體呈懸鏈線狀態(tài)，再次放松排體至排體垂直，之后再次移船使排體呈懸鏈線狀態(tài)，以后循環(huán)此步驟直至排尾平穩(wěn)著床。排體著床后，中間每次移船與放排長度都約5～8 m，保證下排的長度和移船的位移相匹配，使得排體平整鋪于水底，避免發(fā)生褶皺、疊排及排體拉扯過緊的現(xiàn)象。

（8）重新規(guī)范標準工藝，做好技術指導和宣貫。要及時根據改良完善后的工藝對已有的方案、細則等技術文件進行必要的補充或重新修編，形成更加細致、合理、規(guī)范的技術指導性文件，并組織對現(xiàn)場所有的施工管理人員和施工作業(yè)人員同步進行再交底確保各項措施落實到位。

（9）加強排尾沉放沉放管理。軟體排施工排尾的處理至關重要，處理不當容易造成縮排、疊排、翻排等問題。沉排過程中待還剩余一個水深長度的排布未進行鋪設時，采用工作繩用活扣和施工排布相連，然后按照正常水上鋪排速率進行鋪設，待水上鋪排已經完成該區(qū)域施工時，將放排卷筒速率設置為零，再進行船舶移動，帶動活扣，收回工作繩，從而完成排尾處理。通過本工程的實踐，該方法可行有效，確保了排尾的到位率。

4.實施效果

根據現(xiàn)場統(tǒng)計，在采取上述舉措后，后續(xù)10張軟體排的施工過程縮排量始終控制在1米以內，平均縮排量僅為0.73米，較以往有顯著提高。在此之前，施工過程中的平均縮排量大于1米，現(xiàn)場施工需布置5米預留搭接來滿足設計要求的不小于3米搭接；而施工過程中的平均縮排量控制到了小于1米后，后續(xù)施工過程中則可按4米布置預留搭接。如按4米布置預留搭接，則單排節(jié)省費用約2萬元，本項目300張軟體排僅搭接一項粗算節(jié)省費用可達600萬元，經濟效果十分可觀。

5.總結

實際上，由于各個工程項目的背景、特點和具體工況等不同，在其他工程項目中，影響軟體排鋪設施工過程中的排體收縮量的具體因素也有些微差異，但我們要充分認識到關鍵工序控制對提升工程質量和節(jié)約工程成本的重要性。文中提出的幾種影響軟體排鋪設施工過程中的排體收縮量的主要因素和相應解決辦法也十分值得借鑒。