内河航道混凝土铰链排铺设及其铺设技术

尤 捷

(江苏中泰建发集团有限公司，江苏 泰州 225300)

近年来，在我国河道护岸工程的实践中，对预制混凝土铰链排铺设结构形式进行了创新性优化，新型预制混凝土铰链铺设技术具有护岸完整性好、抗冲刷能力强、适应河床变形能力强、通航性能好等优点;同时施工方便，具有显著的社会经济效益。周山河航道位于泰州市主城区西南，由于年久失修，近年来为缓解因长江口门通行能力不足引起的船舶通行压力，减少长江口门待闸船舶因滞留而带来的安全隐患，带动沿途江河一带的经济等，决定采用新型预制混凝土铰链铺设技术对其上游引航道防堵保畅专项整治行动。

1 工程概况

周山河航道位于泰州市主城区西南，其贯通引江河和南官河，等级规划为V级。由于该河段浅滩多且长度大，给航运带来了一定影响，所以必须进行治理。经多次分析研究最终采取疏浚与混凝土铰链排防护相结合的治理方案。混凝土铰链排铺设是一种新型的护岸结构，具有良好的抗老化性能，能更好地适应河床变形。尤其上游航道段(0SK+351～2SK+159),施工长度约1.8 km,为防止护岸墙前土方被冲刷，设计最终确定为混凝土墙前铺设混凝土铰链排。

混凝土铰链排作为一种新型的柔性光滑护岸形式，其基本原理是将预制混凝土件与土工织物中的铰链连接起来，即可提高整体衬砌结构的稳定性外，也可提高整个护岸结构的抗冲刷能力，适应河床变形，从而保证内河通航要求与安全。其显著的特点是材料易取、工艺技术较成熟、施工速度快、维护方便、经济高效[1]。

2 混凝土铰链排铺设

周山河船闸上游航道整治工程，来往船舶较多，护岸墙体前段受冲刷较为严重，设计要求在护岸前沿铺设混凝土铰链块。水下铺设混凝土铰链排，一般采用铰链船铺设的施工工艺，该工艺普遍适用于长江和临海等比较宽阔的水域[2]。周山河船闸上游引航道，位于周山河和南官河交接地段，两端有桥梁和船闸，受桥梁限高(4.5 m)和船闸现宽(18 m)影响，铰链船无法进场施工。综合现场实际情况，将船舶安装铰链排改为陆上履带吊安装，其平铺链接结构示意如图1所示。

图1 混凝土铰链排平铺链接结构示意

2.1 结构设置

2.1.1排垫设置

排垫设置在混凝土铰链上板的底面，可以很好地起到耐抗冲击性和反滤性[3]。采用带有聚丙烯的编织布加筋混合而成的土工布，其要求密度为200 g/m2，加强筋条厚度为5 cm[4-8]。为了保持吻合连接，在纵向的头部和末端连接形成环形，如此有利于各排间的衔接，加强筋条与排布之间采用缝制每2根为1组的长为20 cm,宽为1.5 cm的系结条，用以对混凝土块进行连接在一起，其单块铰链构造示意如图2所示。

图2 混凝土单块铰链构造示意

2.1.2铰链混凝土板设置

铰链作用下混凝土预制板有一定的抗冲刷和抗压作用，铰链混凝土板设置规格应充分考虑设计洪水的近岸流速及其分布、径流的地形情况、河床质组成条件以及板型的构造要求等，还应以铰链块经受河水流速下的抗冲稳定性能和脉动压力作用下抗倾强度而定，其应满足混凝土板的压载规范[9-12]。初步选定混凝土板尺寸长为50 cm、宽为50 cm、高为10 cm，每块混凝土板重60 kg。其结构视示意如图3所示。

图3 单块铰链视示意(单位：cm)

3 混凝土铰链排铺设技术

3.1 主要施工工艺

履带吊安装水下混凝土铰链排，如何确保铰链排安装位置和铰链排的整体性，是施工的重点和难点。为此，在与监理、设计和业主沟通的基础上，对原有施工方案进行了优化。其具体步骤：① 边坡清理、整形及压实至设计要求的坡度，再铺设土工布；② 混凝土接缝块运搬运至施工现场之后，需进行机械辅助吊装施工作业以及现场施工对小块预件进行拼装施工，要注意其底部应与土工布结合铺设；③ 人工在土工布上铺设混凝土铰接块时，混凝土铰接块护坡结构先从坡脚位置定位，可在坡脚水平铺设2 m，然后从坡脚水平铺设至坡面和渠道层顶部。相邻的混凝土铰接块采用镀锌钢铰链穿过块体铺设，完工后上端和下端用锁固定连接，形成混凝土铰接坡；④ 在渠道顶部，在水平方向30°形成混凝土铰接块，固定并覆盖地面压实；⑤ 铺设过程遵循统一听指挥命令作业要求，避免出现应力的局部和不均匀沉降现象[10-13]。

3.1.1铰链排定位

铰链排由预制场预制，运输至现场后，人工进行串连，加工成长5 m(排体长度与图纸宽度一致)、宽2 m的单块排体。加工后的排体较软，如直接起吊铰链排，混凝土起吊过程中受挤压易损坏，为保护铰链排排体，施工前需制作安装支架。支架由槽钢制作而成，其尺寸比排体尺寸略小，从而确保水下安装时排体能紧密连接。支架顶部两端中间位置，放置竖向钢筋，钢筋长度确保排体到达设计标高后，能露出水面[14]。入水过程中，由人工配合起重机进行位置调整，下水前由岸上人工对其定位，每块位置确定后，在已施工完成护岸上标志支架中点位置，并以此推算下一块排体位置，从而在纵向控制排体位置(如图4所示)。支架前沿靠护岸的一侧，支架预制时，预留出一定宽度，预留宽度与排体到墙的位置一致，从而确保排体横向位置。

图4 混凝土铰链排吊装示意

3.1.2排体整体性

受履带吊起重能力影响，陆上安装混凝土铰链排宽度仅能达到2～2.5 m，无法满足设计整体性的要求。因此，施工前需在每块铰链排排体两侧安装钢扣件，并标记钢扣件位置，单块排体安装就位后，在已施工完成的护岸上，标志每块排体边线位置，待排体整体安装完成，由潜水员水下作业，将扣件连接固定，从而使排体整体性满足设计要求[15-17]。

3.2 施工质量控制要点

1) 在进行混凝土铰链排铺设施工设计前，需要对河道进行充分考虑防洪要求，在建筑物布置时，以不减少过内河水量容积为首要考虑。

2) 在进行混凝土铰链排铺设施工时，要对有利地形进行充足的勘察利用，采用挖泥船沿勘探线布置疏浚。浅滩疏浚后，如果不进行必要的固滩施工和护岸工作，很难保持航道疏浚成果。

3) 在进行混凝土铰链排铺设施工时，需要对疏浚作固滩护岸工程，其目的是起到改善挖槽水流补给的作用，减少内河航道内的淤泥堆积，提高边滩和航道槽的稳定性，同时促进后期的排洪效果。

4) 在进行混凝土铰链排铺设施工后，利用土工布作为反滤层，采用高强度合成纤维按一定要求将混凝土砌块连接在一起作压载体的目标，总体形成柔性单块结构，具有一定的稳定性，可适应任意地形变化的需要。

4 结语

周山河船闸上游航道采用新型预制混凝土铰链铺设技术对其上游引航道防堵保畅专项整治行动后，达至5级船闸标准，年单向通过能力为1 717万t。其运用的疏浚结合混凝土铰链排铺设满足使用要求，铺设技术科学合理。工程体具有了良好抗老化性能，能更好地适应河床变形。经历年监测，根据二维泥沙流数学模型计算，河道内流速增大，挖槽的泥沙回淤量相对少，混凝土铰链排铺设对水流无明显不利影响，表明了该工程方案达到预期的目标。