长江航道整治工程中鱼巢砖抛设施工工艺研究

2023-05-10桑勇

中国水运 2023年4期

桑勇

（长江航道工程局有限责任公司，湖北武汉430000）

1 工程简介

在工程区水下设鱼巢砖，为河流鱼类提供产卵场，使其能为鱼类生存繁衍提供优良的栖息环境。鱼巢砖顶高程不高于最低设计通航水位，护底抛石压载后，先在鱼巢砖抛设部位设置0.2m 厚碎石基床找平，然后再进行鱼巢砖的抛设。

本工程为长江干线武汉至安庆段6 米水深航道整治工程施工V 标段。鱼巢砖施工位置为稠林矶以下和玉带洲右缘，稠林矶以下实施区域长1629m，宽1m，覆盖面积1629m2，玉带洲右缘实施区域长3600m，宽1m，覆盖面积3600m2，在实施区域抛设鱼巢砖，稠林矶以下抛设横向1629 件、玉带洲右缘抛设3600 件。稠林矶以下高滩守护工程中鱼巢砖抛设施工位置如图1 和图2所示。

2 鱼巢砖结构形式

鱼巢砖为三面有孔洞的正方体结构，属于素混凝土预制构件。正方体边长为1m，两侧孔口宽45cm、高50cm，正面为内外孔宽分别为50cm 和55cm、深70cm的漏斗形孔口；上下壁厚分别为25cm、20cm～25cm，左右壁厚为25cm，后壁厚度为30cm。混凝土强度为C20，单个构件体积0.704m3，重量为1654kg。构件结构如图3所示。

图3 鱼巢砖构件图

3 主要技术难点

3.1 铺设碎石基床平整困难

在抛设鱼巢砖平台的块石抛投完成后，需要在基床表面铺设20cm 厚的碎石垫层，并进行平整，以利于后期抛设鱼巢砖的找平。如何平整碎石垫层是本工程需要解决的技术难点之一。

3.2 抛设效率低

本工程使用的鱼巢砖是素混凝土构件，内部无钢筋架构，块体外部无钢筋吊耳，可借助构架内部的孔洞进行吊装，所以需要设计专用吊架进行吊装，传统的单块吊抛效率低，且无法自动脱钩。通过何种手段来解决吊抛效率低及吊架自动脱钩是本工程需要解决的技术难点之二。

3.3 水下定位困难

抛设后鱼巢砖在水中的位置难以通过人工观察确定。而块体抛设原则是为“按照一块连续布置的方式抛设，抛设后能组成一个长的孔洞”，要求块体的孔洞位置基本对应。但由于水下位置观测困难，如何使块体准确定位成为本工程的技术难点之三。

4 解决方案

4.1 使用专用平整耙进行平整，控制顶面标高

将专用平整耙固定在抓斗上，碎石经料斗和管道输送至块石垫层上后，使用专用平整耙对碎石垫层进行夯实，在牵引平整耙的钢丝绳上标记刻度线，观察刻度线入水的位置，结合水深判断铺设的碎石垫层的平整度和厚度，对于平整度不足的区域要使用平整耙予以进一步平整，对于厚度不足的区域要进行补填。

4.2 改装传统吊架，增加自动脱钩装置

改进型自动脱钩吊架由上桁架、下桁架、插销、钢丝绳、锁扣和吊钩组成，上桁架、下桁架组合成整体结构，桁架长2.2 米，宽2.1 米，可同时起吊两件鱼巢砖，中间紧密贴合无缝隙，可同时抛设2 件鱼巢砖。

4.3 采用GPS 定位系统进行定点安装

在定位船上安装双GPS 导航系统，可准确定位船舶位置和方向。定位后固定定位船，至少采用4 只以上锚绳分布在船体周围固定，保证船体平稳，如遇大风等恶劣天气应暂停施工。

定位船吊机臂顶部设置GPS 信号接收设备，连接到驾驶室的终端显示设备上，即可在驾驶室直接看到吊钩的GPS 定位位置，并在预定的区域定点准确抛设。当构件底部距离基床0.3m 时，停止落钩，测量构件位置，下放，复测，如偏差过大，重新调整定位安装。

抛设时，对每件构件抛设位置编号，并导入GPS系统中，吊机按编号顺序进行抛设，完成一个吊机臂直径范围的抛设。然后松开锚缆，定位船移位，再进行下一个抛设范围的抛设。GPS 定位施工的工艺流程如图4所示。

图4 GPS 定位施工工艺流程

5 施工方法

5.1 施工工艺流程

图5 鱼巢砖抛设施工工艺流程图

5.2 抛设方法

5.2.1 施工准备

鱼巢砖安装前需要做好相关的准备工作；检校测量仪器，复核测量控制点；检查鱼巢砖的外形尺寸、垂直度、平整度，如有问题采取措施进行处理；检查基床面有无扰动、障碍物、回淤沉积物，如有及时清除。

5.2.2 碎石基床填筑及整平

碎石的填筑需要制作专用工具，在施工船舶船舷焊接一个1m³的料斗，作为碎石填筑的下料口，施工时使用抓斗进行抓料，通过该料斗进行下料。料斗下焊接一根1.5 米长的钢管，钢管下用卡箍固定一根14 米长的PU 聚氨酯钢丝软管，用于导料。软管的最下端安装一块200kg 的铅块用于辅助配重，防止因水流流速过快造成软管漂移。同时，通过一根牵引绳连接吊臂和软管最下端，通过3GPS 系统精准控制碎石填筑位置。

图6 碎石填筑专用工具示意图

将专用平整耙固定在抓斗上，碎石经料斗和管道输送至块石垫层上后，使用专用平整耙对碎石垫层进行夯实，在牵引平整耙的钢丝绳上标记刻度线，观察刻度线入水的位置，结合水深判断铺设的碎石垫层的平整度和厚度，对于平整度不足的区域要使用平整耙予以进一步地平整，对于厚度不足的区域要进行补填。

5.2.3 鱼巢砖运输

构件出运前，需做好构件数量计量工作，在监理见证下进行。构件转运先需对起重设备、装运设备及司操人员证件进行检查，验收合格后方可使用。构件在起吊前，进行试起吊。构件的场内转运包括两个步骤，先从预制场吊上运输车，再由运输车送到码头。采用汽车式起重机、平板车进行运输。运输构件的平板车需设置缓冲材料，在水平板和尾部挡板上设2cm 厚橡胶垫板。平板车上的构件用麻绳和手拉葫芦进行捆绑，同时构件之间楔入木方，防止运输过程中构件碰撞和滑落。

运输船的甲板同样需要解决底面不平整、构件碰撞损坏的问题。采用10cm 厚的沙袋垫底，构件计划每船装3 层，每层200 件，共计600 件。每层装驳完成后，铺设增厚麻袋，防止构件上下相互挤压造成破损。甲板上的构件同样进行捆绑和固定，为防止船体倾斜和摇晃，采取对称法装驳。

图7 构件吊装及运输图

5.2.4 首件制施工

安装工作在基床平整验收合格后进行。构件的起吊和抛设由起重船完成。首先用GPS 系统对起重船进行定位，确定轴线位置，划出安装线。运输船停靠在定位船下游侧，起重船沿安装线移动。构件起吊前，起重船的吊钩先挂好构件吊环，保持一定拉力不吊起。为防止构件在入水过程中在水流作用下，产生旋转偏移；在构件入水前在构件两侧吊环处绑系φ18 尼龙绳（八字绳），尼龙绳长20 米，尼龙绳上每米均有读数。起吊时先吊离船体、稳定、提高、吊转、八字绳牵引到定位船、入水、依靠定位船与八字绳初步定位，构件慢慢入水，构件入水过程中，工作船作业人员同步放尼龙绳。当构件底距基床0.3m 左右时，停止落钩，用GPS 精确定位，下放，复测，如偏差过大，重新调整定位安装。安装就位后，结合GPS 系统和水下声呐扫测的结果，经检查符合设计要求和规范后，并经监理工程师认可，方可解扣。

图8 鱼巢砖吊装图

5.2.5 正式施工

在施工工艺、流程、相关参数和成果经首件制施工验证后，开始进行大规模的正式施工。完成一个180 米左右的作业范围后，移动施工船舶和运输船舶，重新定位，开始下一区域的施工作业。

5.3 抛设注意事项

鱼巢砖抛设前应测量，确保碎石基床不出现淤积物或损坏后才能进行抛设。鱼巢砖抛设前注意检查构件之间有无缝隙，如有缝隙应立即调整。过程控制采取区间扫床、手持式测深仪和GPS 结合比对法，控制基床的标高。在方驳甲板上采用沙袋进行底板铺平，确保构件不出现碰损。起吊工作由专人指挥，检查无误后开始起吊。当构件底距基床0.3m 左右时，停止落钩，用GPS精确定位，下放，复测，确保抛设精度符合设计及规范要求。