劉凱 唐明 段斐

摘 要：對(duì)系結(jié)壓載軟體排的鋪設(shè)進(jìn)行了分析，結(jié)合長(zhǎng)江中游沙市河段的工程實(shí)例，對(duì)寬幅沉排的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：航道整治 軟體排 寬幅

軟體排在航道整治工程中的作用

作為一種保護(hù)河道現(xiàn)狀和抵御水流沖刷的防守型措施，護(hù)岸施工在長(zhǎng)江航道整治工程中得到廣泛的應(yīng)用。護(hù)岸工程以河道多年平均枯水位為界分為兩部分，即枯水位以上稱為“護(hù)坡工程”；枯水位以下稱為“護(hù)腳工程”。因河道的坡腳和河岸的灘堤是“唇齒相依”的兩部分，坡腳不穩(wěn)，灘堤無存，故護(hù)岸工程的原則均是先護(hù)腳后護(hù)坡，且都十分注重“護(hù)腳”的施工，護(hù)腳最基本的做法就是對(duì)河床進(jìn)行防護(hù)，抵御水流的沖刷，經(jīng)過多年的反復(fù)篩選和不斷創(chuàng)新，新型的軟體排鋪設(shè)施工越來越被推廣和認(rèn)可。

系結(jié)壓載軟體排結(jié)構(gòu)

目前大范圍使用的系結(jié)壓載軟體排排墊結(jié)構(gòu)為：采用單層聚丙烯編織布加筋而成，加筋條沿排長(zhǎng)方向縫制，長(zhǎng)與排長(zhǎng)相等，縱向加筋條的首、尾端縫制成圓環(huán)，便于排體間的連接。加筋條與排布之間縫制兩根一組的系結(jié)條(用于捆綁砼塊)。砼塊壓載體：采用C20砼塊體。

寬幅沉排的優(yōu)缺點(diǎn)分析

土工織物軟體排在長(zhǎng)江航道整治工程中的應(yīng)用已持續(xù)十年有余，且使用數(shù)量較大，現(xiàn)已成為長(zhǎng)江航道整治工程中必不可少的重要材料。系結(jié)壓載軟體排的排寬也已從開始的15m逐漸發(fā)展到目前的40m幅寬，那么排體寬度的增加對(duì)工程施工具有哪些優(yōu)缺點(diǎn)呢？

1、寬幅沉排的優(yōu)點(diǎn)分析

一般事物的發(fā)展總是往更好、更優(yōu)的方向進(jìn)行，寬幅沉排也一樣。40m幅寬的排體與15m寬排體相比，優(yōu)點(diǎn)是明確的，主要體現(xiàn)在：

提高施工效率。在沉排施工中，船舶移錨、定位所耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，采用40m寬排布與15m寬排布相比，鋪設(shè)相同面積的排布所耗費(fèi)的時(shí)間將減少一半。在長(zhǎng)江航道整治工程中，護(hù)岸工程施工受水位影響明顯，一般航道整治工程的施工均要求在枯水期完成，且系結(jié)壓載軟體排護(hù)底是護(hù)岸工程施工的基礎(chǔ)，對(duì)沉排的時(shí)間要求都很高。因此，高效率的沉排施工是確保工期的關(guān)鍵，采用寬幅排體大大提高了沉排施工效率。

節(jié)約建設(shè)成本。在沉排中，為確保沉排施工效果，保證排體的有效搭接，在設(shè)計(jì)中對(duì)排體的最小搭接寬度都有相應(yīng)的要求。如果假定15m排體和40m排體搭接寬度要求均為3m，鋪設(shè)長(zhǎng)度均為100m，以鋪設(shè)10000m2排布來計(jì)，15m寬度排布需8.08張，40m寬度排布需2.62張，搭接浪費(fèi)的排布面積分別為2124m2和486m2。 比較可知，每鋪設(shè)10000m2排布節(jié)約排布面積為2124-486=1638 m2。以長(zhǎng)江中游沙市河段航道治理臘林洲守護(hù)工程為例，沉排施工面積約為67萬m2，則總共節(jié)約排布面積為67×1638=109746 m2，按照排布市場(chǎng)價(jià)10元計(jì)算，僅排布一項(xiàng)就節(jié)約了100多萬的建設(shè)成本，還不包括相應(yīng)的搭接部位的砼塊及移錨定位的成本等。

增強(qiáng)護(hù)底效果。為了防止排與排之間出現(xiàn)空擋，在排體間設(shè)計(jì)有一定的搭接范圍，由于一塊排搭接在另一塊排上，從而使排與排之間出現(xiàn)壟起的突出部位，導(dǎo)致水位雍高，而壟起的部位對(duì)水流亦有一定的阻力，水流在受到阻力后產(chǎn)生回流漩渦，從而導(dǎo)致搭接部位后的水流紊亂，若排體搭接寬度不足，則會(huì)出現(xiàn)由于紊亂的水流作用不斷淘刷排體下河床，從而導(dǎo)致河床被淘刷破壞。因此，確保排體的搭接寬度是系結(jié)壓載軟體排施工中的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難題，根據(jù)目前的施工技術(shù)水平，結(jié)合多年的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，排體間的搭接部位仍為護(hù)底中的脆弱地帶。因此，在護(hù)底沉排中盡量減少排體間的搭接縫，采用寬幅沉排是一種行之有效的施工方法。

2、寬幅沉排的局限性

寬幅沉排在施工中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，且存在著很多顯而易見的優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際施工中還有其不足，主要表現(xiàn)在：

2.1 對(duì)施工設(shè)備要求高

在長(zhǎng)江航道工程施工中，系結(jié)壓載軟體排鋪設(shè)施工具有施工工程量大、施工進(jìn)度快、水流風(fēng)浪條件差、水上施工作業(yè)條件限制較多等特點(diǎn)，因此對(duì)施工設(shè)備的要求更高，選用的鋪排船必須滿足以下要求：①必須采用專用鋪排船，鋪排船噸位要大，抗風(fēng)浪水流穩(wěn)定安全性要好。②鋪排船要有足夠系結(jié)軟體排的施工作業(yè)平臺(tái)，用于攤鋪軟體排排布、綁扎砼塊。該作業(yè)平臺(tái)寬度、長(zhǎng)度要滿足40m沉排施工要求。③在船舷側(cè)設(shè)置一塊可控制俯仰角度的滑板，根據(jù)不同的水深、流速等條件，合理調(diào)節(jié)滑板的傾角，使排首準(zhǔn)確鋪放到水下設(shè)計(jì)位置；在滑板兩側(cè)設(shè)置阻流擋板，有效地防止排體邊緣在下滑過程中受水流沖擊而引起的翻卷和移位。④具有定位精度高、性能先進(jìn)等特性的大型專用沉排船。

2.2 對(duì)施工工況條件要求高

在進(jìn)行沉排施工作業(yè)時(shí)，排體在鋪設(shè)過程中的狀態(tài)包括以下兩種情況：

當(dāng)放排速度大于移船速度時(shí)，排體在鋪設(shè)過程中處于圖1所示狀態(tài)，這時(shí)排體在水中懸掛的長(zhǎng)度最短，排體的浮重最小，排體所受的拉力也最小；

當(dāng)放排速度小于移船速度時(shí)，排體在鋪設(shè)過程中處于圖2所示狀態(tài)，軟體排在水中懸掛的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，排體的浮重越大，排體所受的拉力及水流動(dòng)力越大，不利于施工安全。

在實(shí)際施工中，由于鋪排方向可能與水流方向呈任意角度，當(dāng)鋪排方向與水流方向呈一定角度、軟體排在垂直水流方向上的投影面積不為零時(shí)，在動(dòng)水壓力的作用下，即使軟體排的下放速度大于移船速度時(shí)，軟體排在水中也不可能保持垂直狀態(tài)，而是在水中出現(xiàn)不規(guī)則形狀，出現(xiàn)如圖3所示形狀。

排體在水下承受的荷載主要有動(dòng)水壓力，一般按照公式F=KγV2A/2g計(jì)算，式中：K—水流力系數(shù)一般取K=2.32；γ—水的重度，取γ=10KN/m3，V—水流流速（m/s），A—計(jì)算斷面與流向垂直的平面投影面積（m2），g—重力加速度（m/s2）根據(jù)以上公式可知，水流流速、計(jì)算斷面與流向垂直的平面投影面積與排體承受的動(dòng)水壓力成正比例關(guān)系，排幅越寬、水深越大，施加在排體上的力面就越大。在水深、流速等相同的施工工況條件下，40m寬幅排體所承受的動(dòng)水壓力約是15m寬排體所承受的動(dòng)水壓力的2.67倍。當(dāng)水流流速、水位大小達(dá)到一定程度時(shí)，軟體排所受的拉力大于其抗拉強(qiáng)度，從而在軟體排的薄弱部位出現(xiàn)撕排現(xiàn)象。

根據(jù)目前的施工技術(shù)，在長(zhǎng)江航道整治工程施工中，水深小于15m、流速小于1.8m/s時(shí)寬幅沉排護(hù)底的質(zhì)量能得到保證，但當(dāng)水深和流速較大時(shí)，現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)指標(biāo)難以確保施工質(zhì)量。不僅沉排搭接寬度難以保證，而且在排布的薄弱（如縫合處、等）部位容易撕排，在荊江河道沙市河段瓦口子至馬家咀工程施工中，在水深為18m、水流流速為1.5m/s（水流紊亂）的施工部位，就發(fā)生過此類撕排現(xiàn)象。

（作者單位：長(zhǎng)江武漢航道工程局）