木兰溪下游防洪一期工程河道施工中软体排的应用

2014-07-28魏香满

水利建设与管理 2014年4期

魏香满

(福建省宁德市水利电力工程局，福建宁德 352100)

1 工程概况

莆田市木兰溪位于福建东南沿海，流域面积1732km2，干河长105km，平均比降1.5‰，系闽中最大河流。木兰溪下游防洪工程范围从濑溪至三江口，全长33km，分为四期工程，设计河段全长26km。一期工程C3标段河长1.35km，一期左岸堤防为Ⅱ级堤防工程，按50年一遇洪水设防，左岸土堤设防浪墙，堤身顶高程12.88～11.53m，纵向坡度约为0.05%，土堤迎水面坡度1∶2.75，采用复合土工膜防渗，干砌条石护坡，下铺碎石垫层，堤脚设干砌条石护坦，土堤内坡1∶2.5，草皮护坡，堤顶宽度12m，设沥青路面厚0.60m。右岸为Ⅳ级堤防工程，按20年一遇洪水设防，右岸土堤不设防浪墙，堤身顶高程12.56～11.90m，纵向坡度约为0.05%，土堤迎水面坡度1∶2.75，采用复合土工膜防渗，干砌条石护坡，下铺碎石垫层，堤脚设干砌条石护坦，土堤内坡1∶2.5，草皮护坡，堤顶宽度9.5m，设沥青路面厚0.60m。河道采用复式梯形河槽，边坡1∶4和在1∶5，设计纵坡0.08%。新挖河采用干砌块石护坡护底，其余1∶4边坡采用干砌块石护坡、1∶5边坡及以下河床采用软体排防护。

2 软体排施工

软体排防护:本工程旧河整治段、新旧河接头段在高程3.0m平台以下均采用软体排防护;本工程软体基布采用定宽18m宽幅，以利于工厂加工，利用丙纶绳串联绑扎混凝土联锁块在河床底形成一个整体大面积结构，大大提高了河床抗冲刷能力。其中C3标段新旧河接头段及旧河整治段河道长1000m，共铺设软体排131463m2。

2.1 软体排的组成

软体排:由加筋复合土工布、混凝土联锁块利用抗老化丙纶绳串联而成。软体排基布定宽18m，长度根据设计而定，基布靠河岸绑扎在预先打设就位的C30钢筋混凝土预制桩(规格20cm×20cm×300cm)上，基布上铺设C25混凝土联锁块。排块之间搭接不小于2m，联锁块与基布之间的绑扎采用φ14mm抗老化丙纶绳联成一体，排块之间绑扎间距为1.5m，每个结点采用一根1.2m长φ16mm丙纶绳绑扎。

2.1.1 C30钢筋混凝土预制桩

规格20cm×20cm×300cm;其桩尖规格(20cm×20cm～10cm×10cm)×50cm，桩尖配钢板(规格100mm×100mm×10mm)与桩主筋焊接，钢板中间穿一根φ22钢筋，埋入桩身56mm，外露50mm;预制桩的预制、养护及吊运均应严格按照设计及规范执行。

2.1.2 软体排主要材料

基布由丙纶长丝机织布和涤纶无纺布针刺复合，且按设计要求缝合上加筋带和丙纶固定带。设计规格有59.9m ×18m、76.1m ×18m、86.9m ×18m、38.3m ×18m、49.1m×18m等几种规格的基布。基布材料接缝处强度不低于原织布强度。各主要原材料的质量指标如下表所示:

a.软体排针刺复合基布(380g/m2):每批次检测一组，均满足要求。

软体排各主要原材料质量指标表

b.φ14mm抗老化丙纶绳:本工程绑扎材料采用φ14mm抗老化丙纶绳，主要用于混凝土联锁块与软体排基布、软体排块与块之间的绑扎，主要检测项目:单位质量不小于73g/m，抗拉强度大于20kN/根，延伸率小于20%;抗老化试验(96h)后抗拉强度保留率97%以上;每批次检测一组，均应满足要求。

c.φ16mm抗老化丙纶绳:串联联锁块起主筋作用，主要检测项目:单位质量不大于95g/m，抗拉强度大于25kN/根，延伸率小于20%;抗老化试验(96h)后抗拉强度保留率97.8%以上;每批次检测一组，均应满足要求。

d.C25混凝土联锁块:单块尺寸40cm×40cm×16cm，以每单元20块(2.4m×1.9m)中用φ16mm抗老化丙纶绳串联成一片。幅宽18m的基布横向铺设8小单元联锁块，纵向按设计长度铺放，混凝土的检测按规范进行，混凝土联锁块达到设计强度后采用专门的吊装架进行吊装。

e.各材料用量:同一排体内每平方米基布上需用C25混凝土联锁块0.084m3;同一排体内每平方米基布上需用φ16抗老化丙纶绳4.66m;同一排体内每平方米基布上需用φ14抗老化丙纶绳1.03m;相邻排体之间的绑扎用φ14抗老化丙纶绳，每根长1.2m，每1.5m排体接边处绑一处。如下页图所示:

C25混凝土联锁块示意图

2.2 沉排

a.沉排前准备工作:包括岸滩清理和水下土方开挖，3.0m高程平台挂排桩的打设，铺排船的定位。

b.采用专用铺排船:木兰溪属内港河道，其中施工河段为感潮河段，每日潮水两起两落，平均周期约12h;大型船只无法进入，所以在现场加工拼装专用放排船，单体吨位约50t，吃水深度约1.0m左右，船体中部设宽度18.0m的滑排斜仓(按设计排宽18m);船的上部设2t行车梁，行车梁两端部应伸出船的两端以利于联锁块及基布的吊运，船板上安装定位及牵引卷扬机，配备两艘30t运输船。

c.铺排方法:软体排基布先吊至铺排船上安装在基布卷筒轴上，拉出部分基布铺设在斜仓面上，之后吊装混凝土联锁块，根据基布上吊耳的位置(基布吊耳每一单元5.4m×4.5m铺设4块2.4m×1.9m联锁块单元)铺好联锁块，用φ14mm丙纶绳将联锁块固定在基布上，在潮水位接近挂排桩时(水位线至3.0m高程平台露出桩头)移动铺排船，使铺排船慢慢靠近挂排桩处，当船身靠近挂排桩时采用人工将基布端头露出的丙纶绳挂带套到桩头上绑扎好，之后移动铺排船向河对岸缓慢行进，随着铺排船缓慢地行进软体排也慢慢地滑沉到河里，当作业斜仓平台上已绑好的软体排滑铺至河床时暂停行船，此时在铺排船上人员进入作业平台面吊铺绑扎联锁块到基布上，当斜仓面联锁块与基布完成串联后，撤出仓面上作业人员移动铺排船使软体排继续滑入河中，如此边吊边铺边绑扎边下沉连续作业直至铺完整块排体。当一个潮水期间无法铺设完1块排体时，应等下一潮水期继续进行铺排。铺完1块软体排后将船移至上游侧第2块排体的位置上进行下一循环的作业。

d.排体平面位置依靠测量定位来控制。可利用GPS卫星定位来对船的移动方向进行控制，在中小河道上铺排可在岸上布置测控点进行测量控制，船身依靠定位钢丝锚绳进行方向控制，在沉排时应根据不同的风浪、潮流、水深条件来调整船的行走轨迹，以便排体在水下位置能与设计位置一致。

e.铺排作业应从下游往上游施工，排体与排体之间的绑扎用φ16mm丙纶绳固定，由潜水员进行水下绑扎作业;本工程排与排间的搭接要求不小于2.0m。在退潮后应及时检查作业面的施工情况，发现绑扎处有松动、移位及联锁块竖起等现象应及时进行人工撬平、调整及加固。

2.3 软体排施工过程中的注意事项

软体排施工过程中最主要的步骤是软体排间的水下搭接宽度，它对岸坡安全和护底防冲效果有很大的影响。排体间搭接主要依赖于测控及船的移动轨迹，主要采用GPS卫星定位或全站仪岸上测控，利用定位锚索来对船的移动方向进行控制，从而根据施工船的运行轨迹来分析出排体在水中的位置，但是，在实际施工过程中，由于各种外界因素，铺排船的运行轨迹一般都是曲线的，而且在软体排铺放的过程中，会因为受到水的作用力，发生位置偏移的现象，会直接影响到软体排在水中的位置发生误差，进而对水下搭接宽度造成影响。针对这一情况，在施工中可以使用以下几个措施:ⓐ软体排挂排应选择在潮水退潮时间段内进行，此时水流缓慢易于人工作业，水下铺排应适当地增加设计搭接量，木兰溪河道防护设计中，软体排排体间搭接宽度不小于2.0m，在施工中由于受到水的作用力及其他因素的影响，施工中搭接宽度应多于设计量进行铺排，这样才能达到不小于2.0m设计搭接要求。施工中一般按2.5m(最大时3.5m)搭接宽度进行铺排;ⓑ压排联锁块小单元由20块40cm×40cm×16cm混凝土块串联组成，每小块混凝土间均有10cm的间隙，在软体排铺设时，混凝土联锁块间会产生挤压，导致排体出现横向收缩的情况，设计18.0m宽幅铺完后只达到14.5～16m宽，所以在设计时预留一定的横向收缩量;ⓒ在两个排体之间设置测点浮漂，在铺设完成后，可以使用背包式GPS测定和“倒垂法”来测定排位，然后根据测定结果对排位进行调整，以满足最低搭接要求;ⓓ排头下放对软体排水下的状况有着重要的影响，木兰溪属内港河道，涨潮时水流湍急，平潮及退潮时相对平缓，所以要在平潮及退潮时下放软体排，从而减少因为水的作用力过大对排头下放造成影响;ⓔ施工完成后，潜水员要及时下水检查，对于局部不到位的及时对其进行调整;ⓕ排体的保护和固定工作中最主要靠联锁块串联成片压载，在施工时联锁块与基布、排体与排体之间一定要绑扎牢固。在铺排区域上下游端部应增加压载，以防止端部在水流作用下发生软体排卷排现象。