长江镇扬河段三期整治工程世业洲左汊潜坝工程坝基及上下游压排石施工分析

段 磊

（菏泽市行政审批服务局，山东 菏泽 274000）

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。坝基及上下游防护压石防护工程总宽度为70 m～190 m。采用系砼块软体排上压石，上游抛石厚度1.2 m，下游抛石厚度1.5 m，下游抛石外侧防崩层，抛石厚度2.0 m。其中水下抛石（压石）248859.5 m3。

长江镇扬河段历年最小流量4620 m3/s（1979年），历年最低水位3.14 m（1961年）。年最大洪峰最早发生在5月，最迟发生在9月，7月份出现的次数最多，工程需要在汛期前完成。此次工程施工体量大、战线长、工期紧，且工程受水位、大风、水流等外部因素影响较大。

2 抛石(压石）施工

2.1 材料

压石抛投区域位于水中，因此块石无缝隙、石质坚硬，比重要大于2.4 t/m3，湿抗压强度不低于30 MPa，软化系数不低于0.7。块石中建筑垃圾、道渣、泥沙等杂质含量小于1%，块石粒径应在设计范围内，具有良好的级配，不宜过大或过小，最大粒径不超过0.8 m，确保不符合设计要求粒径的石料不超过10%，散抛块石粒径（体积）及相应重量要求汇总见表1。

表1 散抛块石粒径（体积）及相应重量要求汇总表

2.2 抛石前准备工作

2.2.1 测量放线

在工程施工前，使用GPS对已知的主要控制点进行静态校核，确保校核误差满足测量规范，在开工前自行架设中海达GPS临时基准站；使用测深仪对整个抛石区域进行工前水下地形测量，并将测量数据与原始地形数据或上级单位提供的地形数据进行比对。

2.2.2 确定抛石坐标

本次工程位于感潮区，潮流作用对流速影响较大，由于块石受到落潮水位的冲力作用，下落时会向下游漂移一定距离后，才落到设计河床。为了确保抛石位置准确，采用定位浮吊抛投法解决抛石顺水流方向到位问题，确保能抛到指定抛区里。

抛石定位船采用中海达海洋施工定位软件使用双GPS精确定出定位船在长江中的位置，进行实时、准确定位。

（1）船型参数测定：定位软件两个比较重要的步骤是坐标转换参数的设置和船型参数的测定。船型参数测量方法可采用全站仪或GPS测量。采用GPS方法测量相当于使用4台或更多GPS同时测量已安装的主、辅GPS点和船上特征点，然后按照软件规定的相对坐标系的原点和X方向建立相对坐标系，确定主、辅GPS点和特征点在船体相对坐标系下的坐标，输入定位软件。

（2）定位坐标比对：船型参数和坐标转换系统完成后，定位软件即可以开始定位，为了确定定位精度及准确性，采用背GPS-RTK和船用定位系统进行坐标比对，比对过程选取主、辅工作点进行坐标比对，控制在5 cm内，见图1。

图1 定位坐标比对示意图

2.2.3 抛石网格划分

首先测绘出铺排完成后的水下地形图，然后根据施工设计图和定位船的大小，将设计抛区分层划分成若干个网格小抛区（目前小抛区面积定为10×10=100 m2），按顺水流方向统一进行编号；并结合设计断面尺寸和划分的网格计算出各网格小抛区的工程量，以便材料供应组根据抛石组需要的块石吨位放船，以便抛石组有条不紊地进行。抛石组在各小抛区抛填块石时要做好施工的详细记录。

2.2.4 测定漂移距

影响抛石质量的直接因素就是水下抛石位移，故施工前进行抛投试验，检测不同块径、不同重量的块石在不同水位、不同流速的水平落距，以确保定位船的定位准确。

1）采用网兜式抛石船进行水上抛石施工，如果水位合适，抛石船可直接将块石安放在河床上，能达到最理想的效果。

2）若水位过高，水深流急，无法触及到河床底，抛石前根据水深、流速、流向，计算出漂移距。通过现场抛投试验确定船舶定位方式、移动控制方法、方量控制方法等。

抛石漂移距确定需采用理论计算和实测两种方法进行比较，找出接近实际的漂移距，控制抛石施工。

理论漂移距按下面公式计算：

式中：Ld为块石抛填水平落距，m；Vf为表面流速，m/s；H为水深，m；G为块石重量，kg。

实测漂移距按以下方法测定：根据工程地的块石基本情况，选取具有代表性的进行抛投实验，不同块径的石块分别进行三次实验取平均值，确保测定的实际漂移距准确无误。用于抛投实验的石头用绳索连接在船边，所用绳索要满足水深和石块漂移的要求；抛投石块后不要人为干扰，任由石块自由漂浮降落，等到石块落定后拉直绳索并记录石块位置，通过计算抛石点和落定点的位置确定实际漂移距离。

2.3 施工方法

本次工程位于感潮区，采用定位浮吊抛投，潮流作用对流速影响较大，根据流速变化，相应调整抛石落距，确保抛石位置准确。当面流大于1.5 m/s时，为安全和保证质量，一般情况下选择暂停施工。

（1）钢丝网兜制作：钢丝网兜的规格是2 m～5 m大小的正方形，吊绳及吊环连接四角。图2是2.5 m×2.5 m的网兜结构图，4根2.5 m长Φ14的钢丝绳组成四周边框，四角穿琵琶头，两两相连；网兜中间采用双股Φ2耐磨钢丝，在框架内编织成间距10 cm的网状；吊绳采用4根2 m长Φ14钢丝绳；为方便在吊绳挂钩，将吊绳穿在两个Φ100钢质吊环中。

图2 钢丝网兜结构图

（2）块石装船：在块石装船前，沿着舱尾向舱首，采用错位叠法，预先在深舱驳底部平铺8～10层网兜，上下两个网兜错位15 cm～25 cm，网兜吊环全部向舱首，以保证挂钩时吊环露在石堆外面，方便人工挂钩，见图3。在装船码头上，运输车直接将块石倒入深舱驳内。同时在距离舱首壁2 m左右不装石，作为安全操作距离，一是方便施工时工人将网兜挂到吊钩，二是防止起吊时石块滚落砸到工人，见图4。

图3 网兜错位重叠铺设示意图（单位：mm）

图4 深舱驳船装石示意图

（3）抛石船定位、运输船靠驳：抛石船的定位和移动依靠船上的四根电缆，船头中部的主缆可以控制船体向下的漂力，船尾尾缆可以固定船体的移动，船体的上下移动通过主缆、尾缆共同作用实现，左右移动通过船头船尾各设的两口开锚控制。钢缆依靠船上的四个电动绞关控制。定位船定位后，石料运输船靠驳，见图5、图6。

图5 抛石示意图

图6 抛石施工顺序示意图

（4）抛石作业：抛石施工时，有专人指挥吊车吊网兜，保证工人安全。抛石网兜吊环由工人挂到吊机挂钩上，等工人移动至安全区域后，吊车吊起网兜；堆石体边坡随着上层网兜的吊起而变陡，从而推动石料自动落入下层的网兜内，部分掉落的石块有工人重新捡起放回网兜，依次循环施工；抛石抛投点由吊机定位系统和水深数据共同确定；当块石网兜到达指定的抛石河床面，通过调整吊机的钢绳一放一提使网兜倾斜，让块石滑出网兜至河床面，达到水下定位抛石的目的；抛石施工完成后，吊车收回钢丝绳和网兜放入船舱内。块石抛投完毕后，提升吊车钢丝绳，收回网兜，堆放在运输船舱内。抛石作业流程、抛石及回收网兜示意图见图7～图9。

图7 抛石作业流程图

图8 抛石示意图

图9 回收网兜示意图

3 结论及经验

坝基及上下游压排石工程投入3艘定位船，3台长臂挖机，15艘平板驳，经过为期（2019年3月25日～2019年8月22日）151天的科学有序安排施工，在原计划8月22日顺利完成，保证了汛期的安全。

3.1 抛石过程质量控制

（1）在进行正式抛石前，进行抛石试验，通过试验以得到漂距与水深、流速之间的关系；由低到高分层抛石，上层选用较大块石，以利坝体稳定。

（2）每网包方量的取定：在浮吊吊钩上装吊秤，抽查网包的吨位（每方按1.7 t计），根据前期大量数据的统计分析每网包方量以1.9 m3进行控制。施工过程中，通过每条深舱船的实际核定的方量及本条船的总网包数量进行计算出每网包的方量，及时进行调整，确保小抛区的抛投数量。

（3）抛石过程中加强用测深仪进行水下测量检测，并与设计断面校核，如有遗漏，进行补抛，直至全部合格。

3.2 抛石施工工艺要点

（1）抛石前对抛石范围进行测量，如回淤沉积物达到200 mm，采用水下高压水枪进行清除；水上平抛块石每次移船距离为5 m，以保证抛石均匀，无漏抛。

（2）在水下抛石过程中，为避免划破排布。施工中先抛较小块石，再抛大块石，力求较大块石压在较小块石之上；抛填底层块石时，禁止将块石堆放在护底软体排上后再抽翻抛石网兜，以免损坏护底软体排。

（3）对于水上抛投时，为了保证抛石漂距的准确，对其现场水深，水流速度要随时检测，尽量做到一船一测或一船几测，施工前先设计好方格控制网，根据测量数据填写各网格需要抛投的方量，作为各小抛投区施工的参考依据。抛石船使用GPS-RTK定位抛投块石，正式大量抛石前，需测量水的流速和水深，进行抛石试验，以确定合理抛投方法。