基于尼龍網(wǎng)兜拋石的護底施工技術(shù)

韓洪武，陳明明，游峰，蘇雅瑩 ，孫陽

（1.安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000；2.河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京 210098）

護岸工程作為穩(wěn)定河勢的重要手段，在多數(shù)河勢演變劇烈的河流中廣泛使用，拋石護岸則是水下護岸工程中較為常見的結(jié)構(gòu)型式。國內(nèi)外學(xué)者對護岸型式以及護岸施工技術(shù)展開了廣泛的研究。Rong 等[1]對四面體透水框架群的抗沖刷性進行實驗，得到該結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于防洪護岸從而提高抗沖刷與防止水土流失的結(jié)論。Phillips 等[2]針對幾種防洪護岸采用的加筋土工格柵在保護土壤、材料性能、水力性質(zhì)等方面的優(yōu)劣進行了比較分析，提出了土工格柵設(shè)計參數(shù)建議。Lan 等[3]對防汛墻形式的護岸改造工程的擋水、防滲、抗沖刷效果進行分析，提出了防止外傾的改良建議。Nie 等[4]介紹了混凝土形式的護岸工程，對傳統(tǒng)施工工藝中的放樣、工序、平整控制等進行了改造，為相關(guān)工程的施工提供參考。

國內(nèi)學(xué)者在網(wǎng)兜拋石的工法上進行了深入研究，徐進漢[5]采用伊士巴許公式，對拋石籠體重量、抗滑抗懸浮所需的厚度進行了核算。劉常全[6]則給出了鋼筋網(wǎng)兜制作的工法，對鋼絲網(wǎng)兜的形狀和網(wǎng)格尺寸進行了量化設(shè)計。高偉[7]則針對鋼絲網(wǎng)兜給出了對于網(wǎng)面機械強度、鋼絲抗拉強度等方面的具體要求。耿新林和陶金[8]針對不同規(guī)格的尼龍網(wǎng)兜進行了現(xiàn)場實驗，從而得到合適工程項目的倒原臺型的尼龍網(wǎng)兜的尺寸大小與網(wǎng)格聯(lián)結(jié)方式。在拋石工程施工質(zhì)量控制方面，國內(nèi)學(xué)者對于拋石點的精確控制與拋石均勻度控制展開了研究。張貴進和張樂[10]提出了一種可回收網(wǎng)兜的拋石施工技術(shù)。劉常全[6]在張貴進的基礎(chǔ)上提出了重疊鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)兜，基于自卸運料車的可接續(xù)拋石的施工工藝。葛以宏[11]研究出了拋石區(qū)網(wǎng)格劃分的方法，結(jié)合考慮了拋石落距，以實現(xiàn)了對拋石提前量的控制。朱相丞[12]針對拋石的浮吊船設(shè)計了斜拉錨定的定位方式。毛聘婷[9]提出了在錢塘江流域洪枯水流量懸殊的工況下的拋石擺放施工技術(shù)要領(lǐng)。陳萍娟[13]基于GPS 技術(shù)，設(shè)計了兩種不同的拋石拋投區(qū)劃分方法。楊崇斌等[14]基于施工現(xiàn)場，創(chuàng)新性地提出了借助輔助坑，進行網(wǎng)兜拋石裝填，再完成水下拋石的施工工藝。

以上研究，或只基于散石結(jié)構(gòu)型式對護岸穩(wěn)定進行探討，或沒有考慮將尼龍網(wǎng)兜拋石運用于河道護岸，且對于尼龍網(wǎng)兜拋石護岸的施工工藝流程沒有完整的介紹。本文基于尼龍網(wǎng)兜拋石結(jié)構(gòu)型式，提出了更安全、更高效的護岸優(yōu)化施工技術(shù)。

1 工程概況

長江蕪湖河段位于安徽省蕪湖市，流經(jīng)銅陵、黑沙洲、蕪裕等河段，河道全長118.4km。蕪湖河段經(jīng)十幾年來的治理，總體河勢已經(jīng)基本穩(wěn)定，三峽水庫蓄水后，壩下游河段長期處于受沖刷狀態(tài)，局部河勢仍在進一步調(diào)整，應(yīng)采取工程措施，穩(wěn)定河勢，控制崩岸的發(fā)展。下拐段由于潛洲右移擠壓，河道沖深、河岸崩塌嚴重。長江蕪湖段河道整治工程旨在通過堤防加固工程、穿堤建筑物工程、護岸工程等維護河勢穩(wěn)定，保障防洪安全。

本工程水下尼龍網(wǎng)兜拋石I 區(qū)拋石厚度為1.0m，施工長度約1700m，II 區(qū)尼龍網(wǎng)兜拋石厚度為1.5m，施工長度約2320m，寬度1300cm 到1400cm 不等。平面布置圖詳見圖 1。

圖1 工程平面布置圖

2 施工工藝技術(shù)

2.1 技術(shù)參數(shù)

作為構(gòu)成護岸的結(jié)構(gòu)，塊石需有嚴格的質(zhì)量把控。要求塊石堅硬，抗壓強度滿足70MPa。不易水解崩解，軟化系數(shù)達到0.75。不選擇過薄、過細長的石頭，比重需達到2.4t/m3。選用適合工程現(xiàn)場的塊石尺寸，綜合考慮網(wǎng)兜網(wǎng)孔大小，粒徑至少為0.15m。

尼龍網(wǎng)兜采用聚丙烯繩索編制而成，目繩Φ12mm，網(wǎng)目孔徑15cm，最低斷裂強力23.5kN，吊繩Φ24mm，低斷裂強力60.30kN，單個尼龍網(wǎng)兜承載5.1t（+5%）。

2.2 施工測量

2.2.1 水下拋石定位測量

拋石采用GPS-RTK 測量與定位船相結(jié)合的定位方法，檔位定位坐標計算由測量人員完成，單獨上報測量定位資料。

首先，在岸坡上測量放樣垂直于岸線方向的橫斷面標，由起拋橫斷面開始設(shè)置，斷面與拋石網(wǎng)格線平行，每隔15m 設(shè)置一個斷面標識，每個斷面間隔一定距離設(shè)置兩個標識形成一條定位線，輔助定位船、拋石船進行駐位、定位和移船。

橫斷面定位標設(shè)置示意圖如圖2 所示，C 點為拋石區(qū)域側(cè)，D 點為岸側(cè)，C 點D 點形成拋石橫斷面標識定位參照線，L 應(yīng)盡可能距離延長。

圖2 橫斷面定位標示意圖

圖3 網(wǎng)格劃分圖

圖4 拋石漂距示意圖

2.2.2 拋前斷面測量

用多波束測量水深，輔以定位系統(tǒng)，按照布置好的斷面定位標識沿著堤軸方向測量，垂直方向間距5～10 m，繪制出拋投區(qū)的水下地形圖。

2.3 劃分拋投網(wǎng)格

（1）按照檔位15m×5m，沿順水流方向長15m，垂直水流方向5m 一個檔位，定量拋石施工（見圖 3）；

（2）拋石船到達現(xiàn)場后，根據(jù)每船裝載量計算拋投斷面數(shù)量，分條、分段進行拋投；

（3）根據(jù)浮吊起重重量及臂長等工作條件，確定工作幅度范圍；

（4）根據(jù)設(shè)計圖紙及浮吊工作范圍合理確定網(wǎng)格的長寬參數(shù)；

（5）依據(jù)設(shè)計拋投厚度指標，換算成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)拋投重量；

（6）根據(jù)網(wǎng)格參數(shù)，布設(shè)浮吊卸料點及卸料數(shù)量，繪制網(wǎng)格拋投記錄表，及時標記。

2.4 水下拋石漂距試拋

2.4.1 漂距的確定

確定拋石船位置之前，需要對工程現(xiàn)場的漂距提前進行試驗。在施工水域，對不同重量的塊石網(wǎng)兜，在不同水深、流速下進行落距試驗，記錄下相關(guān)數(shù)值后，擬合出當?shù)氐穆渚鄿y算公式。

拋石漂距的測算確定采用經(jīng)驗公式法：

式中：L—塊石水平?jīng)_落距(m)；

V—施工時拋石部位水面流速(m/s)；

h—施工時相應(yīng)水深(m)；

W—塊石網(wǎng)兜總重量(kg)；

K 為系數(shù)，一般取為0.8-0.9，本工程k 取值為0.8。

在每個拋區(qū)拋石前需進行拋區(qū)內(nèi)水平面流速V，水深h 的測量，再根據(jù)上述公式計算漂距。

2.5 施工工藝流程

施工準備→拋石區(qū)域網(wǎng)格劃分→拋前斷面測量→定位船定位→計算拋石漂距→石料檢驗合格進場→石料計量→運料船靠泊→尼龍網(wǎng)兜平鋪→裝填石料→綁扎尼龍網(wǎng)兜→起吊網(wǎng)兜→投量計算→網(wǎng)兜入水→移動到下一個作業(yè)網(wǎng)格重復(fù)以上操作。

2.6 施工方法

2.6.1 船只配備

浮吊船船頭配備主纜用于拉住船身，抵抗水流沖擊。船尾設(shè)置尾纜，配合主纜控制船在上下游方向上的移動。同時船頭船尾分別配備一個開錨，便于調(diào)整船左右移動。另有GPS 系統(tǒng)便于確認船的具體位置。

待浮吊船就位之后，運輸船再向浮吊船拋投區(qū)的異側(cè)靠泊。即拋投船一側(cè)為拋投區(qū)，一側(cè)為運輸船。

2.6.2 網(wǎng)兜塊石打包

將網(wǎng)兜鋪放在吊裝模具里，模具下方有可開啟的活動門，活動門可通過一輔助鐵纜控制開合。模具上方通過四根鐵纜起吊。網(wǎng)兜鋪設(shè)時，吊環(huán)露在外側(cè)，以便裝入塊石后打包。

2.6.3 拋投作業(yè)

在浮釣船上靠近拋投區(qū)一側(cè)的甲板上，將有效吊距劃分成若干個等間距區(qū)間，等網(wǎng)兜裝滿塊石打包后，用浮吊船從靠泊船上起吊后，移動到指定拋投區(qū)后，松開輔助鐵纜，打開模具下方的活動門，讓網(wǎng)兜塊石整體落到指定位置。在完成一個區(qū)間的拋投后再去拋投下個區(qū)間，提高作業(yè)效率。

3 原材料質(zhì)量控制措施

（1）石料、網(wǎng)兜：石料及網(wǎng)兜采購根據(jù)施工進度的安排，做出詳細的石料供應(yīng)計劃；

（2）塊石的質(zhì)量、規(guī)格及技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足本技術(shù)規(guī)范材料控制技術(shù)指標。石料選用質(zhì)量較好的塊石料，采用石質(zhì)色澤均勻、質(zhì)地堅實、不易風(fēng)化、無裂紋的硬質(zhì)天然石料；

（3）網(wǎng)兜的生產(chǎn)嚴格安裝設(shè)計尺寸、大小、強度來生產(chǎn)，生產(chǎn)的網(wǎng)兜要進行試驗監(jiān)測合格后方可使用（30000～150000m3代表一組尼龍網(wǎng)兜），每日每條船發(fā)放使用的網(wǎng)兜數(shù)量以及破損網(wǎng)兜數(shù)量進行統(tǒng)計收集。

（4）抽檢送樣：在施工前對塊石進行現(xiàn)場隨機抽檢取樣見證，根據(jù)計劃塊石進場數(shù)量來定送檢組數(shù)（20000m3代表一組塊石批量），然后將樣品送至檢測中心對其單位規(guī)格、強度、粒徑等指標進行試驗，試驗合格后方可用于本工程。

4 拋石施工要點控制措施

4.1 拋石前施工技術(shù)交底

施工前明確施工要點及質(zhì)量控制職責(zé)，施工員負責(zé)稱重計量、移位、機械拋投等工序質(zhì)量控制。運石船舶進場之后，施工員、質(zhì)檢員和監(jiān)理共同檢查石料裝載數(shù)量及石料質(zhì)量。拋石作業(yè)時，需要專人負責(zé)施工記錄，在每次拋投后，及時用測深儀檢測拋石是否落入指定區(qū)域。在一個作業(yè)區(qū)完成后，還要確保該區(qū)域拋石均勻平整。根據(jù)現(xiàn)場施工效果，及時調(diào)整每次的拋投量。同時施工員要及時匯報情況，并詳細記錄事故發(fā)生時間、原因及補救措施。

4.2 拋石過程施工控制

拋石前應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定不同水深、流速及塊石大小的水平漂距，并做好記錄。技術(shù)員主要負責(zé)測量技術(shù)控制，拋石作業(yè)之前，先對作業(yè)區(qū)域的水深情況進行分析，繪制相應(yīng)的地形圖，標注特征點坐標及高程。然后基于地形圖布設(shè)網(wǎng)格，以便施工使用。同時標注對應(yīng)區(qū)域的拋石重量，后方石料及時補給，提高作業(yè)效率。在拋石船移位后，注意船體位置變化，及時提醒施工員對拋石船移動方向進行調(diào)整，當出現(xiàn)定位偏差較大時，提醒現(xiàn)場停止施工，待排除故障后再繼續(xù)。

5 結(jié)論

對于諸如長江流域等水流深而急的河段，無論是河道本身的性質(zhì)（如水位、流量、水深、流向等）還是拋投材料的性質(zhì)（如塊石重度、網(wǎng)兜質(zhì)量、硬度等）等多種因素，都會對拋投效果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致施工難度較大。

要從“拋準、拋足、拋均”三方面加強控制：

（1）拋石施工中應(yīng)注意地形變化，參照擬合好的落距公式，控制和調(diào)整加荷速率；

（2）對于水文情況復(fù)雜的流域，需要對水流情況進行不間斷的監(jiān)測，每次拋投后都要根據(jù)水流情況進行調(diào)整，確保拋足拋勻；

（3）為方便拋石船定位，需要在岸邊設(shè)置標位，同時在每個網(wǎng)格區(qū)域施工之前，在不影響通航的前提下，設(shè)置少量水面浮標。既有助于拋船定位，同時能使得水面施工區(qū)域與正常通航區(qū)域能夠區(qū)分開。另外需要對標志進行定期復(fù)測，防止因施工干擾以及潮起潮落對其產(chǎn)生影響；

（4）全部石料拋投結(jié)束后，進行水下地形測量，以檢查拋投厚度是否滿足設(shè)計要求，自檢斷面間距按20m 控制。經(jīng)檢查后質(zhì)量不合格，對工程缺陷部分進行返工、補拋。由于施工作業(yè)集中在河岸和近岸水域，需謹防河岸滑動坍塌，需定時專人檢查，及時處理崩塌問題再繼續(xù)作業(yè)。