长江镇扬河段潜坝工程系结软体压载沉排施工分析

吉祖湛

（江苏省工程勘测研究院有限责任公司，江苏 扬州225002）

1 工程概况

长江镇扬河段三期整治工程世业洲左汊潜坝工程位于镇扬河段世业洲北汊中下段、润扬长江大桥北汊斜拉桥上游2020 m 附近处，左岸为新冒洲边滩，右岸为世业洲左缘。工程包括主坝体、坝基及上下游床面防护、左岸连接护岸三大部分。其主要结构形式有系砼块软体排、坝基及上下游防护压石、坝体抛块石、坝顶抛尼龙网石兜、水上护坡工程、水下护脚工程。其中系结压载软体沉排工程共需沉排27块，180 m 长×40 m 宽9 块，190 m 长×40 m 宽4 块，200 m长×40 m 宽11 块，200 m 长×32 m 宽1 块，100 m 长×40 m宽1 块，100 m 长×38 m 宽1 块；铺排船工作甲板宽度为8 m，按40 m 宽度排体计算，8 m×40 m 排体绑扎预制块1280 块，防护196270 m2。

2 系结软体压载沉排施工

2.1 材料

2.1.1 排垫

软体排土工布在坝体断面方向为一整体排，排体土工布沿堤轴线方向进行拼接采用包缝法拼接。沿排垫长度方向缝制7 cm 宽的加筋条，间距0.5 m，加筋条首、尾设置长10 cm 的系结环（用以扣接系排梁和卷筒绳子），沿排垫宽度方向设置长80 cm 的系结条。沿排垫四周缝制10 cm 宽的加筋条。为了方便铺排后的后续水下监测，排体纵向搭接的边缘设置红色加筋条。软体排材料主要技术指标见表1。

表1 软体排材料主要技术指标图

2.1.2 砼压载体预制

砼压载体为“王”字型C20 素混凝土预制块（长40 cm，宽30 cm，厚10 cm，重23 kg）。混凝土预制块统一在两端设置宽度50 mm、深度70 mm 且内部菱角呈弧形的两道凹槽，为后续与排体的拼接做准备。本工程砼压载体预制选择工程地附近的混凝土预制场预制，

2.2 施工准备

2.2.1 测量与扫海

（1）工程测量

GPS 基准架可以同时满足及时发送改正数据和信号覆盖率高的要求，因此在施工区域瓜州镇架设GPS 基准站，利用该基准站进行本工程的坐标系统和高程系统的控制；该系统配有水上施工专用定位软件，在电脑上能实时直观地反映出船舶的定位轨迹，便于船舶操作人员定位施工，且能全天候作业，不受恶劣天气的影响。另外为了确保水位通报及时、准确，施工前在施工区附近上、下游设立两把水尺，以便施工中定时观测水位变化。

（2）工前扫海

软体排铺开工前，在大比例尺水深测量的基础上，在坝体轴线两侧各200 m 范围内，采用软式扫具拖地扫测清障，以获得初始河床地形，并确认在软体排施工区域内是否存在突出的障碍物，以免软体排铺设时排体损坏。

扫海方法：采用软式拖底扫测；底索提高不超过0.3 m；扫测时船速≤2 km/h；扫测重叠带宽度不小于30 m～40 m；扫海时监理旁站，GPS 制导，沿垂直于坝体轴线采用软拖索法进行往返扫测，扫测范围为坝体轴线两侧各200 m 的范围。由两艘拖索船拖动底索前进，监控船居中。并按照预先的轨迹线保持一定的横向距离同步前进。当底索遇到障碍物时，两艘船相互靠近，并收回钢索，从而可查明障碍物的位置。示意图如下：

图1 扫海工作示意图

障碍物清除方案：当发现水下有突出的障碍物时，对于较小的障碍物（譬如小木桩类）即时予以清除；对于较大的障碍物（山丘之类）无法即时清除且无法确定其性质的，则安排潜水员进行深摸测定，并绘制草图，采取相应的措施进行清除（如安排抓斗挖泥船将尖锐物清除），以保证护底工程顺利进行。

2.2.2 排位布置

软体排铺设按照断面由右岸往左岸进行，铺排27 张，排间搭接宽度按5 m 控制。投入1 艘铺排船，3 艘深舱船运输材料。

2.2.3 铺排船定位以及锚缆设置

本工程软体排为顺水流铺设，由于沉排船船体侧面对着水流方向，其自身所承受的水流冲力就会大幅增加，而同时整个入水的排面正对着水流，整个船体承受着巨大的水压力，故在施工定位时，采取相应的锚固措施，确保铺排船稳定。采用6 锚定位法，铺排船上采用6 个液压绞关控制6 根钢缆，从而控制铺排船的定位和移动。其中：右舷（出排舷）侧前后锚抛在距沉排作业上游端纵距400 m 左右，呈八字状，作双主锚，锚缆与沉排轨迹线夹角在15°～30°之间；艏艉锚抛在距次排作业区上游端纵距200 m，与沉排轨迹线横距200 m 左右，呈八字状，作辅助主锚，兼作横移调整之用，锚缆与沉排轨迹线夹角在40°～50°之间；左舷（装载舷）侧前后锚抛在沉排作业区下游端与沉排轨迹线横距300 m 以上为宜，呈八字状作横向移动调整控制轨迹之用，锚缆与沉排轨迹线在45°～90°之间。

2.3 软体排铺设

系砼块软体排分为排体布和压载砼块两部分。在陆上加工厂拼成整幅，压载砼块在混凝土预制厂预制。整块排布上卷存于铺排船的卷筒，然后放卷筒将排垫展铺在甲板上，然后人工将压载砼块在甲板上系扣于排垫上。利用倾斜滑板导铺，排体入水与船体沿铺设方向的平移同步，排体成型与移船铺设交错进行，实现整张软体排连续铺设。

图2 软体铺排施工示意图

（1）展布、卷排

排布运至现场后，将铺排船上的翻板放成水平，由铺排船上的起重机将排布吊到甲板上。在甲板上展开排体，用100 m 长的系排绳（Φl14 mm 双股丙纶绳）将排体末端的加筋环与卷筒上的钢丝绳连接。扣绳时注意每根绳保持一样长，确保排体加筋带受力均匀。系排绳扣好后，启动卷简绞车，卷起丙纶绳，在卷排过程，滚筒边的工人用力绷紧排布，确保滚筒上排布无褶皱，防止排布平铺在甲板和盘板上时有可能产生的皱折、收缩。当排布前端与甲板板边缘齐平时，停止卷排作业。

（2）压排头、绑排头梁

用铺排船上起重机将系排梁（临时工程措施，根据现状情况确定）吊放至翻板上，将系排梁与排首加筋环绑系牢固，在排布前端系满排头砼块，然后开动绞车下放翻板入水开始排头沉放作业，将系排梁连同排头放入水中。本项目采用6 m 钢管作为排头系排梁，钢管直径6 cm，壁厚5 mm，钢管与钢管之间采用扣件连接，钢管间搭接0.5 m，这样排头就能形成一个整体，软体排也不会有皱褶现象，为保证排头稳定落地，采用5 块王字块用打包带绑扎成整体（充当压载梁）后与钢管连接固定，整个排头钢管梁布满压载梁，这样配重与砼排头梁（0.5 m×0.5 m）一样，能够保证系结软体沉排的质量。

（3）排体预砼块绑扎

砼预制块用铺排船上的起重机由起重工指挥吊装，吊装时应特别注意安全，吊臂扫过的区域严禁站人。每垛砼预块（下设专用钢托盘）按要求吊放于排布上后，工人按照组别快速搬运并完成各小组任务区砼预制块与排布之间的绑扎。

（4）放排及移船

将滑板缓缓下倾，当排体处于紧崩状态时，调整滑板倾角，使其达到30°左右，中央控制室人员放松卷排筒，让排体下滑。当所放排体接近甲板外边缘时，立即制住卷简，重复上述步骤。当排首重叠2 m 左右开始移动船体，为了确保移动船的过程中不会撕裂排体重叠部分以及排体自身，移船要匀速且距离不能大于排体下滑的距离。

（5）控制排尾入水

根据移船轨迹结合放排长度，排尾全部入水后继续移船，当排尾绳松弛不受力时，表明排尾己沉入水底，停止放排，一块排沉放完毕，解开排尾绳与浪简倒丝绳活扣，抽回水中排尾绳，开始下一排的作业。

3 结果及经验

系结软体压载沉排专项工程经过为期（2019 年3 月4 日～2019 年4 月20 日）48 天的科学有序地安排施工，在原计划4 月20 日当天顺利完成。此次工程的顺利完成离不开施工过程中对于施工重点部位、关键工序采取的保障措施。

3.1 铺排搭接保障措施

依据《水下铺排搭接摄像检测施工工法》，采用潜水探摸、水下摄像互相结合的方法检测铺排搭接及排体完整性情况，能最大限度的保证铺排护底质量。

图3 水下探摸检测示意图

（1）保障原理

根据检测需要，在水上铺排的过程中，应用GPS 技术定位，派遣潜水员使用水下摄像设备，对重点区域进行摄像验证。根据设置检测条判断搭接宽度，对搭接宽度进行定量确认，客观反映水下铺排搭接情况，确保排体搭接满足设计要求。

通过水下铺排搭接检测可以有效监控水下铺排施工质量，一旦发现铺排质量出现问题，可以即时提供水下排体铺设情况的详细信息，技术人员可以依据水下实际搭接情况调整陆上搭接宽度。

（2）水下摄像判定排体搭接质量的方法

铺排最小搭接宽度2 m。排体加工时在设计搭接宽度的两端缝制红色加筋条，监测时如果没有在设计搭接宽度发现红色加筋条，判定搭接宽度大于设计搭接宽度；如果发现红色加筋条，则搭接宽度小于设计搭接宽度。红色加筋条的设置工作需在水下铺排之前进行。

3.2 顺水流铺排施工保障措施

顺水流沉排时，在水流作用下，移船时软体排垂直向下滑动过程中同时受到自身重力和水的浮力双重作用，一旦卷排滚筒刹车停止将对软体排产生一个附加动力荷载，此时造成的受力对于铺排施工是最不利的，该受力远大于常规沉排时的受力，为此，铺排施工必须从多方面考虑，包括施工水位、施工工艺、施工安全、船机设备等。

（1）船舶：要提前调试沉排船的锚缆设施，尤其是作为主锚右舷侧前后锚，确保右舷的的绞关能同时承受两根锚缆的拉力；排布下水受到水流的冲击力会导致船体船体右舷向下倾斜，左舷抬高，故施工前用预制块或梁压载左舷，确保沉排作业时船体的平衡；顺水流沉排时，水流的冲击力都集中在了四根右缆，为了确保缆绳的抗冲击力，右缆的长度要长于600 m，在施工允许的情况下尽可能的长。

（2）排头锚固：水下沉排施工时，水位较高，施工全部在江心进行，因此排头固定采用绑扎排头梁方式，增加排体自重，保证排头准确落位。

（3）沉排船定位及移动：沉排船的定位和移动通过钢缆绳和液压绞关来实现。在两个主缆上分别连接4 t 的铁锚，用以控制船舶的下漂的拉力和上下移动；船舶的左右移动通过在船头和船尾分别抛设锚控制，保证排布的搭接宽度，两根左边缆设为尾缆，控制沉排船往下移动。

（4）系砼块排铺放：顺水流沉系砼块排铺放与垂直水流沉排基本相同，不过由于顺水流沉排施工增加了施工难度，因此在施工过程中，安排专业沉排施工人员和专业安全人员进行实施监控，确保本工程顺水流沉排安全顺利完工。在水深超过10 m时，排体受水流压力影响，缩排现象较明显，施工中酌情增加搭接宽度保证排体满足设计搭接宽度。

（5）检测：沉排完成后，采用浮标倒垂法或水下探摸摄像检测，检查排体的铺设位置与上幅排的搭接宽度，保证施工质量。

4 结语

系结软体压载沉排施工难度较大，容易造成水上安全事故，此次工程为了保证工程安全，降低施工风险，一切机动船、工作船、驳船均在施工前进行了应急应变部署和演习；在铺排施工整个过程中，安排拖轮、绞锚艇在铺排船附近做好安全警戒准备，一旦有安全隐患出现，及时靠近铺排船舶，解除安全隐患。长江镇扬河段潜坝工程系结软体压载沉排工程保质保量完成的工作经验，以期为今后类似工程提供参考意见。