河口地区充砂软体排水下铺设施工技术研究

2018-01-19

中国水能及电气化 2017年12期

关键词：软体铺设钢管

(宁波华宁围海工程有限公司，浙江宁波 315600)

1 工程概况

普陀区朱家尖西南涂围垦工程Ⅰ标段工程等别为Ⅲ等，水工建筑物为3级，设计防潮标准为50年一遇。该标段工程包括轴线长度2km海堤和2座进排闸(西进排闸和中进排闸)，水闸承担控制养殖区河道的水位和排水(涝)职能。

普陀区朱家尖西南涂围垦工程Ⅰ标段因设计变更海堤线，变更位置为K0+000～K0+300，向北位移约300m(含西进排闸)，新增海堤长约300m左右，部位基础处理采用充砂软体排护底。该工程砂肋软体排工程量有24000m2。

2 充砂软体排技术特点

采用铺排船铺设充砂软体排，水上水下部位同时进行，一次性铺设到位，工作效率高；砂肋充砂同时人工不停踩踏，加速了排水固结，以保证砂肋充盈饱和度[1]；将砂肋布置于排体两侧的纵面，搭接距离为两道砂肋之间的距离，便于及时调整放排船位置，提高了软体排沉放精度[2]；排体布排头穿φ5cm的钢管，提高了软体排铺设平整度；用块石混合料压重固定软体排，防止软体排受水流和陡坡影响出现漂移、翻起或滑落现象[3]；使用止排卷扬机辅助止排，保证了排体下放后的平整度，避免了出现排层翻起或漂移等现象；通过GPS卫星水上导航系统计算移动距离，提高了软体排铺设位置的精确度；砂肋充砂时避免出现两端同时对充情况，以防涨破砂肋袋。

3 充砂软体排工艺原理

采用铺排船水下铺设充砂软体排，水上水下部位同时进行，一次性铺设到位。在软体排上铺设砂肋，再用块石混合料压重固定，防止软体排受水流和陡坡影响产生漂移、翻起或滑落。砂肋充砂同时人工不停地踩踏，在附加荷载的作用下，排出砂肋袋的孔隙水，减小孔隙比，产生固结变形，土体超静孔隙水压力消散过程中，土的有效应力和地基抗剪强度增加，提前完成沉降，保证了砂肋充填饱和度。排体两侧纵面布置砂肋，以两道砂肋之间距离作为搭接距离[4]，提高了软体排的沉放精度，避免了潮汐对岸坡和护底的冲刷。

4 充砂软体排施工操作要点

4.1 铺排船定位

根据现场实际情况，配置1台计算机、2台GPS、1套GPS定位软件，配合6台卷扬机和6根钢丝绳控制铺排船的定位、移位和稳定性。计算确定排布的角点坐标，同时考虑富余值和漂距。然后将坐标输入定位系统中，定位系统会显示铺排的预设运行轨迹线，再根据轨迹线移动沉排船，保证软体排的铺排、搭接和沉排均满足要求[5]。

操作人员将铺排船移动到RTK定位软件显示的铺排的起始位置，当施工船舶到达设计位置后开始铺设软体排。

以PC240型反铲挖掘机打设木桩的形式设置软体排铺设排头及排体边线控制桩，在岸坡处每间隔4m打设1根直径30cm、长6m的锚固木桩，并利用PC240型反铲挖掘机将需要铺设软体排的部位表层大致清理平顺。

4.2 排体上卷筒

在滚筒前舱面上平放排体，并将外直径为20cm、壁厚为0.8cm的止排钢管穿在排尾，在止排钢管上系6根间隔为5m 的止排钢丝绳，从左至右每3根合并卡紧至1根总绳上。在滚筒上的止排小钩上挂止排钢管，砂肋由上向下卷进滚筒，止排钢管和止排钢丝绳紧贴放置，当排头到达软体排下放侧船边时即停止卷排(见图1)。

图1 排体上卷筒示意图

4.3 充灌砂肋

将砂肋袋穿在聚丙烯加筋带内侧，充砂管插在砂肋袋中的一头，启动吹砂船上的泥浆泵充砂。待砂肋袋未插充砂管的那头流出较多砂时，把开口扎紧，从另一头进行充灌。充灌时，将砂肋袋袖口拧在输砂管分流口上，从分流口进行充灌，直至砂肋充满。一边充灌砂肋一边人工踩踏，以加速排水固结。若砂肋出现单侧充砂无法进行时，利用备用充砂管继续充灌，当砂肋的充填饱和度大于85%时，停止充灌(见图2)。

图2 充灌砂肋示意图

4.4 放排

4.4.1 排首沉放与固定

施工人员松开卷筒，船上施工作业人员将排布拉至滑板边(铺排船滑板宽4.50m)，先将一根直径2cm的绳子一端固定在排体布排头(排体布排头穿有直径5cm的钢管，保证软体排均匀平顺地铺设在涂面)，再将排布排头两侧绳子拴牢在岸坡两侧PC240型反铲挖掘机挖机斗上，放排前先将滑板放低45°。放排时，先利用岸坡处两台反铲挖掘机及人工协助拖拉，将软体排排头铺设到设计高程位置，然后松开挖机斗上的绳子，并将其绑牢在木桩上，绳长根据软体排铺设顶高程距岸坡木桩的距离调整[6]。

4.4.2 排身沉放

将卷排筒放松后开动卷扬机，让沉排船后退，放舱面排下水，两边的控制与观测人员保持联系，根据沉排轨迹指挥定位并及时校正。移船与放排速度在排身沉放时基本保持一致，以保证排身均匀下沉。为防止发生壅排和拉排，将移船距离控制在放排长度的95%左右。同时，在滑板迎流边设置导轨牵引, 防止因水流紊乱导致排体漂移、扭曲，保证铺排质量。

4.4.3 排尾沉放

排尾沉放时，放排控制、船上观测、后方陆域观测三方人员保持联系，以便于及时调整卷扬机速度，使排体精确下沉。一仓排体下沉后，即可进行下一仓排体的充砂、下沉工作，直至排体沉放结束(见图3)。

图3 排尾沉放示意图

4.5 止排

当卷筒上的排布少于一圈时，停止沉放排体，将止排绳系在卷扬机上，继续排体的沉放工作。当止排钢管到达卷排钢管下偏上位置时，停止排体沉放。通过开动止排卷扬机拉紧钢丝绳，卷扬机将作用于钢丝绳连接的卷筒上，放排至水底后割断止排卷扬机绳，一块排体沉放完毕。充分保证排体下放后的平整度，在最大限度上与设计吻合，并在三天内用块石混合料压重固定软体排，以防止出现排层翻起或飘移等现象。

4.6 搭接部位处理

为了便于检查排体的搭接情况，将两排体之间的搭接宽度设置为1m，以确保软体排的沉放精度。两排体之间以搭接和缝接的组合方式进行连接，搭接部位插设双排锚固件后，在上层排布入口处再用“鱼钩针”、缝接线和下排体进行缝合[7]。

4.7 软体排平面位置检测

采用浮标法检测排体的平面位置，将3个浮标检测点位均匀布置在每幅软体排沿宽度方向的两侧，用当前水深2倍长的丙纶绳连接浮标与排体。检测方法为：在整幅软体排铺设完毕后，施工作业船充当检测平台，将施工作业船绞动至浮标处，并将浮标打捞起来，拉紧丙纶绳保持垂直状态，用背包式GPS检测该点的实际平面位置。下一幅排体实际平面位置可以依据沿排体推进方向侧的3个测点的实际平面值确定，上一幅相邻排体间搭接量检测可以根据靠岸侧3个检测点的实际平面值进行[8]。

5 质量控制措施

在铺排前，先将需要铺排的位置进行清理，将地面地势变化较大的涂面清理平顺，保证软体排能平顺铺设在涂面上；保证原材料的充足，在原材料试用前先对其物理性能、水力学性质、力学性能和耐久性能进行抽样检测，再按规范要求送有资质的检测单位进行原材料检验，合格后方能进场使用。

落实工程质量“三检制”，上一工序合格之后，方能进入下一工序；根据施工水域的潮位变化规律，在船铺施工区域安排涨潮接近平潮时至退潮刚刚开始时段开始铺排施工，避开浪涌，保证软体排铺设到位；在水上部分排体布排头穿有直径5cm的钢管，保证软体排均匀平顺地铺设在涂面；铺排前以PC240型反铲挖掘机打设木桩的形式设置软体排铺设排头及排体边线控制桩，在岸坡处每间隔4m打设1根直径30cm、长6m的锚固木桩。

砂肋充砂时，分别从两头进行充灌，禁止两头对充；充砂的同时利用人工踩踏，加速排水固结，将砂肋充填饱和度控制在85%以上；掌握排体的实际平面位置和排体间的实际搭接量，并进行检测，以保证每幅排体的铺设质量；排体铺设位置主要通过调整船的位置进行控制；砂肋充灌过程中注意控制砂浆浓度，应在泥浆泵周围的砂水混合后再进行充砂，停充前注意充清水，以防堵管。