基于尼龙网兜抛石的护底施工技术

2023-12-03韩洪武陈明明游峰苏雅莹孙阳

中国水运 2023年11期

韩洪武，陈明明，游峰，苏雅莹，孙阳

（1.安徽水利开发有限公司，安徽蚌埠 233000；2.河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏南京 210098）

护岸工程作为稳定河势的重要手段，在多数河势演变剧烈的河流中广泛使用，抛石护岸则是水下护岸工程中较为常见的结构型式。国内外学者对护岸型式以及护岸施工技术展开了广泛的研究。Rong 等[1]对四面体透水框架群的抗冲刷性进行实验，得到该结构可以应用于防洪护岸从而提高抗冲刷与防止水土流失的结论。Phillips 等[2]针对几种防洪护岸采用的加筋土工格栅在保护土壤、材料性能、水力性质等方面的优劣进行了比较分析，提出了土工格栅设计参数建议。Lan 等[3]对防汛墙形式的护岸改造工程的挡水、防渗、抗冲刷效果进行分析，提出了防止外倾的改良建议。Nie 等[4]介绍了混凝土形式的护岸工程，对传统施工工艺中的放样、工序、平整控制等进行了改造，为相关工程的施工提供参考。

国内学者在网兜抛石的工法上进行了深入研究，徐进汉[5]采用伊士巴许公式，对抛石笼体重量、抗滑抗悬浮所需的厚度进行了核算。刘常全[6]则给出了钢筋网兜制作的工法，对钢丝网兜的形状和网格尺寸进行了量化设计。高伟[7]则针对钢丝网兜给出了对于网面机械强度、钢丝抗拉强度等方面的具体要求。耿新林和陶金[8]针对不同规格的尼龙网兜进行了现场实验，从而得到合适工程项目的倒原台型的尼龙网兜的尺寸大小与网格联结方式。在抛石工程施工质量控制方面，国内学者对于抛石点的精确控制与抛石均匀度控制展开了研究。张贵进和张乐[10]提出了一种可回收网兜的抛石施工技术。刘常全[6]在张贵进的基础上提出了重叠铺设钢丝网兜，基于自卸运料车的可接续抛石的施工工艺。葛以宏[11]研究出了抛石区网格划分的方法，结合考虑了抛石落距，以实现了对抛石提前量的控制。朱相丞[12]针对抛石的浮吊船设计了斜拉锚定的定位方式。毛聘婷[9]提出了在钱塘江流域洪枯水流量悬殊的工况下的抛石摆放施工技术要领。陈萍娟[13]基于GPS 技术，设计了两种不同的抛石抛投区划分方法。杨崇斌等[14]基于施工现场，创新性地提出了借助辅助坑，进行网兜抛石装填，再完成水下抛石的施工工艺。

以上研究，或只基于散石结构型式对护岸稳定进行探讨，或没有考虑将尼龙网兜抛石运用于河道护岸，且对于尼龙网兜抛石护岸的施工工艺流程没有完整的介绍。本文基于尼龙网兜抛石结构型式，提出了更安全、更高效的护岸优化施工技术。

1 工程概况

长江芜湖河段位于安徽省芜湖市，流经铜陵、黑沙洲、芜裕等河段，河道全长118.4km。芜湖河段经十几年来的治理，总体河势已经基本稳定，三峡水库蓄水后，坝下游河段长期处于受冲刷状态，局部河势仍在进一步调整，应采取工程措施，稳定河势，控制崩岸的发展。下拐段由于潜洲右移挤压，河道冲深、河岸崩塌严重。长江芜湖段河道整治工程旨在通过堤防加固工程、穿堤建筑物工程、护岸工程等维护河势稳定，保障防洪安全。

本工程水下尼龙网兜抛石I 区抛石厚度为1.0m，施工长度约1700m，II 区尼龙网兜抛石厚度为1.5m，施工长度约2320m，宽度1300cm 到1400cm 不等。平面布置图详见图 1。

图1 工程平面布置图

2 施工工艺技术

2.1 技术参数

作为构成护岸的结构，块石需有严格的质量把控。要求块石坚硬，抗压强度满足70MPa。不易水解崩解，软化系数达到0.75。不选择过薄、过细长的石头，比重需达到2.4t/m3。选用适合工程现场的块石尺寸，综合考虑网兜网孔大小，粒径至少为0.15m。

尼龙网兜采用聚丙烯绳索编制而成，目绳Φ12mm，网目孔径15cm，最低断裂强力23.5kN，吊绳Φ24mm，低断裂强力60.30kN，单个尼龙网兜承载5.1t（+5%）。

2.2 施工测量

2.2.1 水下抛石定位测量

抛石采用GPS-RTK 测量与定位船相结合的定位方法，档位定位坐标计算由测量人员完成，单独上报测量定位资料。

首先，在岸坡上测量放样垂直于岸线方向的横断面标，由起抛横断面开始设置，断面与抛石网格线平行，每隔15m 设置一个断面标识，每个断面间隔一定距离设置两个标识形成一条定位线，辅助定位船、抛石船进行驻位、定位和移船。

横断面定位标设置示意图如图2 所示，C 点为抛石区域侧，D 点为岸侧，C 点D 点形成抛石横断面标识定位参照线，L 应尽可能距离延长。

图2 横断面定位标示意图

图3 网格划分图

图4 抛石漂距示意图

2.2.2 抛前断面测量

用多波束测量水深，辅以定位系统，按照布置好的断面定位标识沿着堤轴方向测量，垂直方向间距5～10 m，绘制出抛投区的水下地形图。

2.3 划分抛投网格

（1）按照档位15m×5m，沿顺水流方向长15m，垂直水流方向5m 一个档位，定量抛石施工（见图 3）；

（2）抛石船到达现场后，根据每船装载量计算抛投断面数量，分条、分段进行抛投；

（3）根据浮吊起重重量及臂长等工作条件，确定工作幅度范围；

（4）根据设计图纸及浮吊工作范围合理确定网格的长宽参数；

（5）依据设计抛投厚度指标，换算成网络内抛投重量；

（6）根据网格参数，布设浮吊卸料点及卸料数量，绘制网格抛投记录表，及时标记。

2.4 水下抛石漂距试抛

2.4.1 漂距的确定

确定抛石船位置之前，需要对工程现场的漂距提前进行试验。在施工水域，对不同重量的块石网兜，在不同水深、流速下进行落距试验，记录下相关数值后，拟合出当地的落距测算公式。

抛石漂距的测算确定采用经验公式法：

式中：L—块石水平冲落距(m)；

V—施工时抛石部位水面流速(m/s)；

h—施工时相应水深(m)；

W—块石网兜总重量(kg)；

K 为系数，一般取为0.8-0.9，本工程k 取值为0.8。

在每个抛区抛石前需进行抛区内水平面流速V，水深h 的测量，再根据上述公式计算漂距。

2.5 施工工艺流程

施工准备→抛石区域网格划分→抛前断面测量→定位船定位→计算抛石漂距→石料检验合格进场→石料计量→运料船靠泊→尼龙网兜平铺→装填石料→绑扎尼龙网兜→起吊网兜→投量计算→网兜入水→移动到下一个作业网格重复以上操作。

2.6 施工方法

2.6.1 船只配备

浮吊船船头配备主缆用于拉住船身，抵抗水流冲击。船尾设置尾缆，配合主缆控制船在上下游方向上的移动。同时船头船尾分别配备一个开锚，便于调整船左右移动。另有GPS 系统便于确认船的具体位置。

待浮吊船就位之后，运输船再向浮吊船抛投区的异侧靠泊。即抛投船一侧为抛投区，一侧为运输船。

2.6.2 网兜块石打包

将网兜铺放在吊装模具里，模具下方有可开启的活动门，活动门可通过一辅助铁缆控制开合。模具上方通过四根铁缆起吊。网兜铺设时，吊环露在外侧，以便装入块石后打包。

2.6.3 抛投作业

在浮钓船上靠近抛投区一侧的甲板上，将有效吊距划分成若干个等间距区间，等网兜装满块石打包后，用浮吊船从靠泊船上起吊后，移动到指定抛投区后，松开辅助铁缆，打开模具下方的活动门，让网兜块石整体落到指定位置。在完成一个区间的抛投后再去抛投下个区间，提高作业效率。

3 原材料质量控制措施

（1）石料、网兜：石料及网兜采购根据施工进度的安排，做出详细的石料供应计划；

（2）块石的质量、规格及技术参数应满足本技术规范材料控制技术指标。石料选用质量较好的块石料，采用石质色泽均匀、质地坚实、不易风化、无裂纹的硬质天然石料；

（3）网兜的生产严格安装设计尺寸、大小、强度来生产，生产的网兜要进行试验监测合格后方可使用（30000～150000m3代表一组尼龙网兜），每日每条船发放使用的网兜数量以及破损网兜数量进行统计收集。

（4）抽检送样：在施工前对块石进行现场随机抽检取样见证，根据计划块石进场数量来定送检组数（20000m3代表一组块石批量），然后将样品送至检测中心对其单位规格、强度、粒径等指标进行试验，试验合格后方可用于本工程。

4 抛石施工要点控制措施

4.1 抛石前施工技术交底

施工前明确施工要点及质量控制职责，施工员负责称重计量、移位、机械抛投等工序质量控制。运石船舶进场之后，施工员、质检员和监理共同检查石料装载数量及石料质量。抛石作业时，需要专人负责施工记录，在每次抛投后，及时用测深仪检测抛石是否落入指定区域。在一个作业区完成后，还要确保该区域抛石均匀平整。根据现场施工效果，及时调整每次的抛投量。同时施工员要及时汇报情况，并详细记录事故发生时间、原因及补救措施。

4.2 抛石过程施工控制

抛石前应通过现场试验确定不同水深、流速及块石大小的水平漂距，并做好记录。技术员主要负责测量技术控制，抛石作业之前，先对作业区域的水深情况进行分析，绘制相应的地形图，标注特征点坐标及高程。然后基于地形图布设网格，以便施工使用。同时标注对应区域的抛石重量，后方石料及时补给，提高作业效率。在抛石船移位后，注意船体位置变化，及时提醒施工员对抛石船移动方向进行调整，当出现定位偏差较大时，提醒现场停止施工，待排除故障后再继续。