魏香滿

(福建省寧德市水利電力工程局，福建寧德 352100)

1 工程概況

莆田市木蘭溪位于福建東南沿海，流域面積1732km2，干河長105km，平均比降1.5‰，系閩中最大河流。木蘭溪下游防洪工程范圍從瀨溪至三江口，全長33km，分為四期工程，設(shè)計(jì)河段全長26km。一期工程C3標(biāo)段河長1.35km，一期左岸堤防為Ⅱ級堤防工程，按50年一遇洪水設(shè)防，左岸土堤設(shè)防浪墻，堤身頂高程12.88～11.53m，縱向坡度約為0.05%，土堤迎水面坡度1∶2.75，采用復(fù)合土工膜防滲，干砌條石護(hù)坡，下鋪碎石墊層，堤腳設(shè)干砌條石護(hù)坦，土堤內(nèi)坡1∶2.5，草皮護(hù)坡，堤頂寬度12m，設(shè)瀝青路面厚0.60m。右岸為Ⅳ級堤防工程，按20年一遇洪水設(shè)防，右岸土堤不設(shè)防浪墻，堤身頂高程12.56～11.90m，縱向坡度約為0.05%，土堤迎水面坡度1∶2.75，采用復(fù)合土工膜防滲，干砌條石護(hù)坡，下鋪碎石墊層，堤腳設(shè)干砌條石護(hù)坦，土堤內(nèi)坡1∶2.5，草皮護(hù)坡，堤頂寬度9.5m，設(shè)瀝青路面厚0.60m。河道采用復(fù)式梯形河槽，邊坡1∶4和在1∶5，設(shè)計(jì)縱坡0.08%。新挖河采用干砌塊石護(hù)坡護(hù)底，其余1∶4邊坡采用干砌塊石護(hù)坡、1∶5邊坡及以下河床采用軟體排防護(hù)。

2 軟體排施工

軟體排防護(hù):本工程舊河整治段、新舊河接頭段在高程3.0m平臺以下均采用軟體排防護(hù);本工程軟體基布采用定寬18m寬幅，以利于工廠加工，利用丙綸繩串聯(lián)綁扎混凝土聯(lián)鎖塊在河床底形成一個整體大面積結(jié)構(gòu)，大大提高了河床抗沖刷能力。其中C3標(biāo)段新舊河接頭段及舊河整治段河道長1000m，共鋪設(shè)軟體排131463m2。

2.1 軟體排的組成

軟體排:由加筋復(fù)合土工布、混凝土聯(lián)鎖塊利用抗老化丙綸繩串聯(lián)而成。軟體排基布定寬18m，長度根據(jù)設(shè)計(jì)而定，基布靠河岸綁扎在預(yù)先打設(shè)就位的C30鋼筋混凝土預(yù)制樁(規(guī)格20cm×20cm×300cm)上，基布上鋪設(shè)C25混凝土聯(lián)鎖塊。排塊之間搭接不小于2m，聯(lián)鎖塊與基布之間的綁扎采用φ14mm抗老化丙綸繩聯(lián)成一體，排塊之間綁扎間距為1.5m，每個結(jié)點(diǎn)采用一根1.2m長φ16mm丙綸繩綁扎。

2.1.1 C30鋼筋混凝土預(yù)制樁

規(guī)格20cm×20cm×300cm;其樁尖規(guī)格(20cm×20cm～10cm×10cm)×50cm，樁尖配鋼板(規(guī)格100mm×100mm×10mm)與樁主筋焊接，鋼板中間穿一根φ22鋼筋，埋入樁身56mm，外露50mm;預(yù)制樁的預(yù)制、養(yǎng)護(hù)及吊運(yùn)均應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范執(zhí)行。

2.1.2 軟體排主要材料

基布由丙綸長絲機(jī)織布和滌綸無紡布針刺復(fù)合，且按設(shè)計(jì)要求縫合上加筋帶和丙綸固定帶。設(shè)計(jì)規(guī)格有59.9m ×18m、76.1m ×18m、86.9m ×18m、38.3m ×18m、49.1m×18m等幾種規(guī)格的基布?；疾牧辖涌p處強(qiáng)度不低于原織布強(qiáng)度。各主要原材料的質(zhì)量指標(biāo)如下表所示:

a.軟體排針刺復(fù)合基布(380g/m2):每批次檢測一組，均滿足要求。

軟體排各主要原材料質(zhì)量指標(biāo)表

b.φ14mm抗老化丙綸繩:本工程綁扎材料采用φ14mm抗老化丙綸繩，主要用于混凝土聯(lián)鎖塊與軟體排基布、軟體排塊與塊之間的綁扎，主要檢測項(xiàng)目:單位質(zhì)量不小于73g/m，抗拉強(qiáng)度大于20kN/根，延伸率小于20%;抗老化試驗(yàn)(96h)后抗拉強(qiáng)度保留率97%以上;每批次檢測一組，均應(yīng)滿足要求。

c.φ16mm抗老化丙綸繩:串聯(lián)聯(lián)鎖塊起主筋作用，主要檢測項(xiàng)目:單位質(zhì)量不大于95g/m，抗拉強(qiáng)度大于25kN/根，延伸率小于20%;抗老化試驗(yàn)(96h)后抗拉強(qiáng)度保留率97.8%以上;每批次檢測一組，均應(yīng)滿足要求。

d.C25混凝土聯(lián)鎖塊:單塊尺寸40cm×40cm×16cm，以每單元20塊(2.4m×1.9m)中用φ16mm抗老化丙綸繩串聯(lián)成一片。幅寬18m的基布橫向鋪設(shè)8小單元聯(lián)鎖塊，縱向按設(shè)計(jì)長度鋪放，混凝土的檢測按規(guī)范進(jìn)行，混凝土聯(lián)鎖塊達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后采用專門的吊裝架進(jìn)行吊裝。

e.各材料用量:同一排體內(nèi)每平方米基布上需用C25混凝土聯(lián)鎖塊0.084m3;同一排體內(nèi)每平方米基布上需用φ16抗老化丙綸繩4.66m;同一排體內(nèi)每平方米基布上需用φ14抗老化丙綸繩1.03m;相鄰排體之間的綁扎用φ14抗老化丙綸繩，每根長1.2m，每1.5m排體接邊處綁一處。如下頁圖所示:

C25混凝土聯(lián)鎖塊示意圖

2.2 沉排

a.沉排前準(zhǔn)備工作:包括岸灘清理和水下土方開挖，3.0m高程平臺掛排樁的打設(shè)，鋪排船的定位。

b.采用專用鋪排船:木蘭溪屬內(nèi)港河道，其中施工河段為感潮河段，每日潮水兩起兩落，平均周期約12h;大型船只無法進(jìn)入，所以在現(xiàn)場加工拼裝專用放排船，單體噸位約50t，吃水深度約1.0m左右，船體中部設(shè)寬度18.0m的滑排斜倉(按設(shè)計(jì)排寬18m);船的上部設(shè)2t行車梁，行車梁兩端部應(yīng)伸出船的兩端以利于聯(lián)鎖塊及基布的吊運(yùn)，船板上安裝定位及牽引卷揚(yáng)機(jī)，配備兩艘30t運(yùn)輸船。

c.鋪排方法:軟體排基布先吊至鋪排船上安裝在基布卷筒軸上，拉出部分基布鋪設(shè)在斜倉面上，之后吊裝混凝土聯(lián)鎖塊，根據(jù)基布上吊耳的位置(基布吊耳每一單元5.4m×4.5m鋪設(shè)4塊2.4m×1.9m聯(lián)鎖塊單元)鋪好聯(lián)鎖塊，用φ14mm丙綸繩將聯(lián)鎖塊固定在基布上，在潮水位接近掛排樁時(shí)(水位線至3.0m高程平臺露出樁頭)移動鋪排船，使鋪排船慢慢靠近掛排樁處，當(dāng)船身靠近掛排樁時(shí)采用人工將基布端頭露出的丙綸繩掛帶套到樁頭上綁扎好，之后移動鋪排船向河對岸緩慢行進(jìn)，隨著鋪排船緩慢地行進(jìn)軟體排也慢慢地滑沉到河里，當(dāng)作業(yè)斜倉平臺上已綁好的軟體排滑鋪至河床時(shí)暫停行船，此時(shí)在鋪排船上人員進(jìn)入作業(yè)平臺面吊鋪綁扎聯(lián)鎖塊到基布上，當(dāng)斜倉面聯(lián)鎖塊與基布完成串聯(lián)后，撤出倉面上作業(yè)人員移動鋪排船使軟體排繼續(xù)滑入河中，如此邊吊邊鋪邊綁扎邊下沉連續(xù)作業(yè)直至鋪完整塊排體。當(dāng)一個潮水期間無法鋪設(shè)完1塊排體時(shí)，應(yīng)等下一潮水期繼續(xù)進(jìn)行鋪排。鋪完1塊軟體排后將船移至上游側(cè)第2塊排體的位置上進(jìn)行下一循環(huán)的作業(yè)。

d.排體平面位置依靠測量定位來控制。可利用GPS衛(wèi)星定位來對船的移動方向進(jìn)行控制，在中小河道上鋪排可在岸上布置測控點(diǎn)進(jìn)行測量控制，船身依靠定位鋼絲錨繩進(jìn)行方向控制，在沉排時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的風(fēng)浪、潮流、水深條件來調(diào)整船的行走軌跡，以便排體在水下位置能與設(shè)計(jì)位置一致。

e.鋪排作業(yè)應(yīng)從下游往上游施工，排體與排體之間的綁扎用φ16mm丙綸繩固定，由潛水員進(jìn)行水下綁扎作業(yè);本工程排與排間的搭接要求不小于2.0m。在退潮后應(yīng)及時(shí)檢查作業(yè)面的施工情況，發(fā)現(xiàn)綁扎處有松動、移位及聯(lián)鎖塊豎起等現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)進(jìn)行人工撬平、調(diào)整及加固。

2.3 軟體排施工過程中的注意事項(xiàng)

軟體排施工過程中最主要的步驟是軟體排間的水下搭接寬度，它對岸坡安全和護(hù)底防沖效果有很大的影響。排體間搭接主要依賴于測控及船的移動軌跡，主要采用GPS衛(wèi)星定位或全站儀岸上測控，利用定位錨索來對船的移動方向進(jìn)行控制，從而根據(jù)施工船的運(yùn)行軌跡來分析出排體在水中的位置，但是，在實(shí)際施工過程中，由于各種外界因素，鋪排船的運(yùn)行軌跡一般都是曲線的，而且在軟體排鋪放的過程中，會因?yàn)槭艿剿淖饔昧?，發(fā)生位置偏移的現(xiàn)象，會直接影響到軟體排在水中的位置發(fā)生誤差，進(jìn)而對水下搭接寬度造成影響。針對這一情況，在施工中可以使用以下幾個措施:?軟體排掛排應(yīng)選擇在潮水退潮時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，此時(shí)水流緩慢易于人工作業(yè)，水下鋪排應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾釉O(shè)計(jì)搭接量，木蘭溪河道防護(hù)設(shè)計(jì)中，軟體排排體間搭接寬度不小于2.0m，在施工中由于受到水的作用力及其他因素的影響，施工中搭接寬度應(yīng)多于設(shè)計(jì)量進(jìn)行鋪排，這樣才能達(dá)到不小于2.0m設(shè)計(jì)搭接要求。施工中一般按2.5m(最大時(shí)3.5m)搭接寬度進(jìn)行鋪排;?壓排聯(lián)鎖塊小單元由20塊40cm×40cm×16cm混凝土塊串聯(lián)組成，每小塊混凝土間均有10cm的間隙，在軟體排鋪設(shè)時(shí)，混凝土聯(lián)鎖塊間會產(chǎn)生擠壓，導(dǎo)致排體出現(xiàn)橫向收縮的情況，設(shè)計(jì)18.0m寬幅鋪完后只達(dá)到14.5～16m寬，所以在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留一定的橫向收縮量;?在兩個排體之間設(shè)置測點(diǎn)浮漂，在鋪設(shè)完成后，可以使用背包式GPS測定和“倒垂法”來測定排位，然后根據(jù)測定結(jié)果對排位進(jìn)行調(diào)整，以滿足最低搭接要求;?排頭下放對軟體排水下的狀況有著重要的影響，木蘭溪屬內(nèi)港河道，漲潮時(shí)水流湍急，平潮及退潮時(shí)相對平緩，所以要在平潮及退潮時(shí)下放軟體排，從而減少因?yàn)樗淖饔昧^大對排頭下放造成影響;?施工完成后，潛水員要及時(shí)下水檢查，對于局部不到位的及時(shí)對其進(jìn)行調(diào)整;?排體的保護(hù)和固定工作中最主要靠聯(lián)鎖塊串聯(lián)成片壓載，在施工時(shí)聯(lián)鎖塊與基布、排體與排體之間一定要綁扎牢固。在鋪排區(qū)域上下游端部應(yīng)增加壓載，以防止端部在水流作用下發(fā)生軟體排卷排現(xiàn)象。

3 結(jié)論

近年來，軟體排技術(shù)在水利工程建設(shè)方面取得了比較大的發(fā)展，它在險(xiǎn)工搶護(hù)工程和應(yīng)急度汛工程應(yīng)用中有著非常多的優(yōu)點(diǎn)。軟體排施工是木蘭溪下游防洪一期工程中的一個重要內(nèi)容，軟體排的應(yīng)用，在河道防護(hù)中起到了比較好的防沖刷作用，同時(shí)收到了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

福建省水利規(guī)劃院.莆田市木蘭溪下游防洪工程可行性研究報(bào)告［R］．