混凝土连锁排护底在滩浅海蚀退地基中的应用

张文喜

(中国石化集团胜利石油管理局海上石油工程技术检验中心 东营 257000)

梁 捷 邵德朋

(上海宏波工程咨询管理有限公司 上海 200232)(胜利油田胜利工程建设(集团)有限责任公司 东营 257811)

1 前言

我国海域辽阔，海岸线长，其中滩浅海区域多为软土、粉质土，地质条件差，抗剪指标较低，强度低，工程性能差，滩地极易受冲刷而造成蚀退现象。近几年，随着滩海陆岸开发规模的逐渐扩大，修建的滩海陆岸工程也不断增加，由于新建构筑物的形成，改变了该区域流场的方向，使海流顺构筑物方向来回流动，加之构筑物形成后，因波浪而形成的涌流往返涌动，堤前滩地极易蚀退，形成深沟，使构筑物周围防护体出现不同程度的掏空、塌陷，导致主体结构失稳，形成安全隐患。为保证构筑物结构稳定性及其正常功能，工程投入运行后需经常进行维修加固。刚性防护存在建设费用高、建设速度慢，后期维护费用高等诸多问题，而混凝土连锁排是一种新型的柔性护底结构，铺设于堤前滩地，能够有效防止海浪对构筑物附近海底泥面的进一步冲刷，从而达到保护堤前滩地的目的。

2 工艺原理及特点

2.1 工艺原理

混凝土连锁排由软体排及混凝土连锁块(压载物)两部分组成，连锁块绑扎固定在排布上，采用专业铺排船铺设，铺设位置由GPS定位系统进行控制，铺排船的起始位置应使滑板前端边缘位于设计软体排边线的正上方，采用抛锚固定，确保船只不受涨、落潮及海流影响。初始放排时，可根据施工位置的水深，确定放排的长度，并通过排布及连锁块的重量沉至海底，保证排头铺放位置准确。施工过程中，铺排船通过锚机松、紧锚绳进行移位、放排时，滚筒转动速度、船只两端松紧锚绳的力度及铺排船后退速度等均应保持协调一致，确保排体铺放位置正确，搭接宽度符合要求，且铺放平整。

2.2 工艺特点

a.软体排材料是一种防老化高强度聚丙烯机织针刺复合土工布，具有强度高、耐老化性能好、使用寿命长的特点。

b.软体排具有良好的柔性和整体性，防御底部泥沙免受冲刷能力强，适应滩地多向变形能力强。

c.可采用专用铺排设备施工，施工速度快。

d.在石料较匮乏、价格较高的地区，采用混凝土连锁排护底结构，能够显著降低工程造价，经济性效果明显。

e.工程投产运行后，维护费用低。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图1所示:

图1 施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 混凝土连锁块预制

混凝土连锁块预制采用特制定型钢模板(见图2)，底部铺设一层塑料布，首先安放并固定放绳架，将丙纶绳按设计间距连成框格形绳网(见图3)，再将特制的定型钢模板吊放在已连成框格形的绳网上，使绳网均卡在模板的预留槽内，再插上特制的铁片，防止混凝土从预留槽下部流出及固定丙纶绳的位置，将模板四角用钢钎固定牢固。

图2 连锁块定型钢模板

图3 丙纶绳框格网

预制连锁块混凝土配比须满足设计强度、抗冻等级要求，混凝土所需材料应满足规范要求，并检验合格。连锁块混凝土应严格施工配比计量拌和，拌和好的混凝土装入漏斗，用吊车(或桁吊)吊至浇筑位置，均匀铺放在模板内，用插入式振捣棒振捣至密实，顶面压光处理(见图4)。预制好的连锁块达到一定强度(根据施工季节的气温情况控制提模时间，以棱角不损伤为原则)后，吊除定型钢模，然后覆盖草帘，洒水养护7天左右。

图4 连锁块混凝土浇筑

混凝土连锁块根据试验确定起吊强度，在达到起吊强度后(达到设计强度的70%)，将连锁块吊放至堆存场地存放，叠放高度不应大于10层，并用遮阳网覆盖，防止丙纶绳暴晒老化。由于混凝土连锁块网片面积较大，且呈软体状态，吊装过程中极易造成网片混乱，使片与片之间互相交错，致使二次装运或铺设时难以理顺，降低工效。因此，通过试验研制了混凝土连锁块专用吊装工具——混凝土连锁块网片吊排架(见图5)。利用网片吊排架堆放、摆放连锁块，施工速度快，且连锁块网片形状保持完好。

图5 利用网片吊排架吊装连锁块

3.2.2 排布加工

排布采用复合土工布，可按设计防护基底宽度在现场缝制或在厂家加工成型，拼幅采用“丁缝”或“包缝”连接，单个块体长度可根据每天的施工能力设置。施工前排布上的加筋带必须缝制好。用来固定连锁块，使连锁块与排布形成一个整体。

3.2.3 铺排船定位

采用GPS定位系统进行动态控制，定位前，先根据设计给定的坐标点，计算出每块软体排的中心以及四角坐标点，根据计算的坐标点，由GPS定位测量人员指挥船舶驾驶人员进行铺排船移位及定位，使其与设计铺排位置吻合。最后用锚艇对铺排船抛锚定位固定。抛锚时，锚位与铺排方向夹角不宜过大，且锚位不能抛在已铺设好的排体上。施工过程中铺排船通过锚机松、紧锚绳进行前后移位。排体铺放前，保持铺排船滑板前端边缘位于设计排体边线的正上方。

3.2.4 连锁块运输

连锁块混凝土达到设计强度后，陆运至装船码头存放或直接装船，倒运至施工现场。

3.2.5 卷排布

a.将制作成型的排体卷捆装船，运至铺排船位置，并紧靠铺排船停泊，由铺排船上自备吊将排体吊到专用铺排船卷筒前的甲板上，松开刹轧，引出滚筒上双股丙纶绳索，将排体末端的加筋圈和卷筒上各点所设置的钢丝绳连接起来。

b.卷筒上每1m设一吊鼻，用钢丝绳与卷筒连接，钢丝绳末端设两根镀锌环，两根镀锌环上对应钢丝绳焊吊鼻，钢丝绳与吊鼻通过卡环连接。排体与镀锌环通过尼龙绳连接，尼龙绳一端对应钢丝绳位置栓在镀锌环上，另一端穿过排体加筋带扣孔系在镀锌环上，打活结。

c.启动滚筒端部的电动绞车，卷起尼龙绳，每两条绳需要一名工人，以便随时纠正绳位，避免卷偏、卷皱，甲板上排体两侧需要工人整平拉挺排体(见图6、图7)。

图6 人工卷排布

图7 排布展开示意图

3.2.6 排布展开及连锁块吊装

a.起吊滑板放成水平，将排布从卷筒上引至滑板端部，在甲板及滑板上展开排布，当排布前端与滑板边缘齐平时，停止卷筒。

b.连锁块由船上吊机通过网片吊排架将混凝土连锁块按设计位置摆放在排布上，用14mm丙纶绳与排布加筋带上的绑扎环联结固定，每次摆放1～3排(见图8、图9)。

图8 连锁块吊装摆放

图9 连锁块压载示意图

3.2.7 连锁排铺设

a.锁定卷筒启动控制开关，使滑板前端缓慢下降至下倾40°左右并检查船位，要求滑板前端线与设计混凝土连锁排的水下铺设端线处于一个垂直面上，如有偏差，绞动铺排船的6根锚缆予以调整。

b.启动卷筒使排体徐徐下降，并不断吊放和绑扎混凝土连锁块，至排体的排头着地为止，重新校正船位，此时滑板前端线位置即铺排设计边线位置(见图10)。然后边启动卷筒使排体下滑，边平行移船，使排体平整铺于水底，放排过程中，测量人员对移船绞锚进行纠偏和指挥，并对排体沉放进行动态控制。在完成最后一排连锁块安装后，排体通过绳索拉紧，船只继续后退，绳索慢慢放松，连锁排通过自身重量慢慢沉入海底，完成一块连锁排的铺放(见图11)。

图10 首排铺设示意图

图11 连锁块铺设示意图

c.接着重复上述铺设的过程，进行下一段排体的铺设作业，直至完成整个连锁排的铺设。

4 施工质量控制

4.1 质量标准

连锁块预制允许偏差和软体排制作、铺排允许偏差见表1、表2。

表1 连锁块预制允许偏差

表2 软体排制作、铺排允许偏差

4.2 质量控制措施

a.严格控制原材料质量。软体排按设计规格在现场缝制或在生产厂家加工成型，材料进场时，软体排应采用黑色塑料包装，包装保持软体排质量不损伤。成品软体排必须有合格证及厂家的自检报告。进场的软体排，必须逐批检查，其主要的物理和技术性能必须经过检测单位进行检验合格后方可使用。

b.在垂直建筑物方向，软体排应整块制作，不准搭接或缝接，顺建筑物软体排可以搭接或缝接，搭接宽度不得小于2m。

c.软体排在现场堆放过程中，不得直接暴露在阳光下，防止材料老化。

d.混凝土所用的水泥、水、骨料、外加剂等材料及配合比、配料计量偏差和拌和物的质量均应符合规范要求。

e.混凝土的抗压强度、抗冻等级应满足设计要求和有关规定。

5 施工总结

混凝土连锁块护底技术采用专业铺排船施工，施工速度快、工期短，且混凝土连锁块与排体联结固定，属于柔性防护，整体性好、耐冲刷、韧性好，能够适应海底基面的变化，护底效果大大优于传统的刚性防护结构(大面积的抛石和扭工体)，工程投资也大幅降低，同时还减少了后期的维护费用，长期经济效益更加显著。多年的工程实践证明:混凝土连锁排防护对于与环渤海湾滩浅海环境类似的江河、滩浅海区域的开发具有很好的推广应用前景。❀

1 JTS 257—2008水运工程质量检验标准［S］．

2 JTJ/T 239—20058水运土工合成材料应用技术规范［S］．

3 JTJ 268—96水运工程混凝土施工规范［S］．

4 Q/SH 1024—2004滩海油田进海路及海油陆采平台工程施工及验收规范［S］．

5 曹根祥．长江口深水航道治理工程护底软体排施工成套工艺及设备的开发［J］．水运工程，2006(z1):6．