陳飛 張艷霞 李安定

(1.荊州市長(zhǎng)江河道管理局，湖北 荊州 434000；2.湖北省河道堤防建設(shè)管理局，湖北 武漢 430000；3.湖北華夏水電股份公司，湖北 荊州 434000)

1 基本情況

臘林州護(hù)岸工程位于公安縣埠河鎮(zhèn)境內(nèi)北閘安全區(qū)圍堤下游長(zhǎng)江右岸，地處荊南長(zhǎng)江干堤樁號(hào)K695+330～K696+700堤外臘林洲圍堤外側(cè)。該段堤外平臺(tái)寬30～60m，岸坡坡度20°～45°，水下坡度9°～39°，坡高20～24m。岸坡未處理，崩岸嚴(yán)重，崩岸形態(tài)呈臺(tái)階狀，每級(jí)臺(tái)階高約2～3m，崩岸總高度約10m。該河段處于長(zhǎng)江凹岸，在迎流頂沖作用下，深泓貼岸，水毀、崩岸現(xiàn)象嚴(yán)重，且崩岸呈快速發(fā)展趨勢(shì)。

為保障堤防防洪安全需要，維持現(xiàn)有河勢(shì)，抑制河勢(shì)向不利方向發(fā)展，避免荊江河段河勢(shì)產(chǎn)生大的調(diào)整，長(zhǎng)江水利委員長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院將臘林州新護(hù)工程納入長(zhǎng)江荊江河段河勢(shì)控制應(yīng)急工程。護(hù)岸范圍為樁號(hào)K695+820～K696+700，護(hù)岸長(zhǎng)度為880m。采用水上鋼絲網(wǎng)石墊護(hù)坡，水下鉸鏈模袋混凝土沉排護(hù)腳等型式加固堤坊。該工程于2015年9月10日開(kāi)工，2016年4月15日完工。其中水下鉸鏈模袋混凝土沉排護(hù)腳于2015年11月27日開(kāi)工，2016年1月28日完工。

2 水下鉸鏈模袋混凝土沉排設(shè)計(jì)

鉸鏈模袋混凝土沉排護(hù)岸是將流動(dòng)混凝土或砂漿用泵灌入由合成纖維制成的模袋內(nèi)，形成混凝土護(hù)面層鋪?zhàn)o(hù)在坡面上。

設(shè)計(jì)對(duì)臘林州護(hù)岸樁號(hào)K695+820～K696+700段進(jìn)行模袋混凝土水下護(hù)腳，護(hù)腳坡長(zhǎng)58m，總施工面積58036m2。模袋混凝土處于水下，最深處9m(以設(shè)計(jì)枯水位29.80m計(jì)算)。

為保證鉸鏈模袋混凝土沉排在水下的抗沖強(qiáng)度，護(hù)岸選定C20混凝土作為鉸鏈模袋混凝土沉排充填料。土工模袋采用滌綸高強(qiáng)機(jī)織模袋(雙層)，單位重量大于500g/m2；抗拉強(qiáng)度大于2200N/m2；頂破強(qiáng)度大于500N；為防止在水位變幅區(qū)的模袋受日光照射老化斷裂影響其整體穩(wěn)定，對(duì)近岸10m范圍內(nèi)鉸鏈模袋混凝土沉排袋體選用抗紫外線模袋。模袋混凝土厚0.25m，護(hù)腳寬58m，外緣接10m寬拋石。

鉸鏈模袋混凝土沉排單元排體尺寸為12m×58m[長(zhǎng)(順流向)×寬(順岸坡向)]，充灌25cm厚C20混凝土，充填后模袋形成單個(gè)塊體平面尺寸為90cm×40cm，塊間距10cm。每個(gè)塊體垂直水流方向布設(shè)4個(gè)灌漿通道，分別與前、后排塊體相連；順?biāo)鞣较虿荚O(shè)2個(gè)灌漿通道，分別與上、下游排塊體相連。通道在河床變形時(shí)能及時(shí)斷裂，保證排體隨河床變形下沉。每個(gè)塊體內(nèi)沿水流方向布設(shè)1根高強(qiáng)錦綸繩，垂直水流向布設(shè)2根高強(qiáng)錦綸繩，錦綸繩主要防止塊體在水下產(chǎn)生脈動(dòng)、懸掛及排體局部滑動(dòng)。

為保證岸坡穩(wěn)定，對(duì)水下邊坡較陡地段還需進(jìn)行土袋緩坡處理，坡度為1∶2。

3 水下鉸鏈模袋混凝土沉排施工

3.1 設(shè)計(jì)施工方案

鉸鏈模袋混凝土沉排分單元施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，在陸上或工程船上布置混凝土攪拌輸送系統(tǒng)(包括0.4m3混凝土攪拌機(jī)、混凝土泵、導(dǎo)管)，并在1艘150t的起重船上制作安裝桁架滑道。150t起重船主要作為起吊滑道及停放攪拌機(jī)、配料機(jī)、輸送泵的平臺(tái)，起重船的移位由錨繩通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)控制。

采用混凝土泵輸送混凝土，混凝土熟料出料后由輸送管通向模袋灌口?；炷恋奶畛浞较驈乃_邊自下而上填充陸上段混凝土，陸上段混凝土填充完畢，再由水腳邊按順序向江心方向填充滑道上鉸鏈模袋混凝土沉排，填充一段，鋪設(shè)一段。填充時(shí)，可在模袋上用腳踩踏，以保證模袋內(nèi)混凝土密實(shí)。起重船沿模袋鋪設(shè)中心線向江心緩慢移動(dòng)，同時(shí)調(diào)節(jié)滑道坡度，使灌滿(mǎn)混凝土的模袋沿滑道下滑，準(zhǔn)確落在護(hù)坡上，直至該斷面鉸鏈模袋混凝土沉排鋪設(shè)到位。然后重新移船定位，重復(fù)以上步驟，按先上游后下游的鋪設(shè)順序，完成全部鉸鏈模袋混凝土沉排工程的鋪設(shè)工作。

3.2 施工單位實(shí)際施工方案

按設(shè)計(jì)單位的施工組織實(shí)施方案，施工單位在落實(shí)鉸鏈模袋施工船只過(guò)程中，了解到該施工設(shè)備原來(lái)只在航道部門(mén)工程中使用，且適用水下地形比較平緩的洲灘護(hù)岸。施工船舶屬于特種船舶，數(shù)量較少，費(fèi)用較高，難以落實(shí)。加上護(hù)岸工程受水位影響，時(shí)間緊，任務(wù)重。因此，在征求參建各方意見(jiàn)后，決定改變施工方案。原方案是在船上將混凝土灌入模袋，沉入水中。現(xiàn)方案是直接將模袋放入水中，由潛水員在水下將混凝土灌入模袋。

施工單位首先于2015年11月27—29日進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，經(jīng)核驗(yàn)施工機(jī)械的生產(chǎn)性能和生產(chǎn)能力滿(mǎn)足技術(shù)要求和施工進(jìn)度要求；水下模袋混凝土施工工藝和施工效果能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。施工單位隨后組織進(jìn)行大面積水下模袋施工。該單項(xiàng)工程于2016年1月28日完工。主要施工方案如下：

a. 澆筑網(wǎng)格劃分。設(shè)計(jì)單塊模袋沿坡向長(zhǎng)度為12m，垂直水流方向長(zhǎng)度為58m。根據(jù)采取逐塊澆筑的施工工藝要求，制定水下模袋混凝土施工網(wǎng)格為12m(順?biāo)?×58m(垂直水向)，自上游樁號(hào)K696+700向下游樁號(hào)695+820劃分，每一網(wǎng)格重疊1m。

b. 控制模袋漂移措施。按設(shè)計(jì)線先澆筑坡上及淺水區(qū)域的模袋混凝土，再采用連接的3根48kg/m、12m長(zhǎng)的重型鋼軌將模袋固定在重軌上，按起點(diǎn)邊線用鋼絲繩將重軌放入水下控制位置，防止模袋產(chǎn)生漂移。

c. 模袋鋪設(shè)定位。工程區(qū)域內(nèi)水流深度較大，而且所有模袋鋪設(shè)都在水中完成，首先應(yīng)確保模袋布在加工縫制期間均按照設(shè)計(jì)尺寸要求縫制加工。

模袋布的鋪設(shè)采用3條船進(jìn)行，兩條為定位船，一條為工作船。船只的布置如圖1所示:

圖1 船只布置

圖中1號(hào)船為模袋順?biāo)鞣较蚨ㄎ淮?，起固定模袋，防止模袋順?biāo)飨蛳掠纹频淖饔?。單條模袋布寬58m，要求該船長(zhǎng)度不小于45m。

圖中2號(hào)船為模袋垂直水流向定位船，保證拉鋪模袋至設(shè)計(jì)要求。該船長(zhǎng)度不小于25m。

圖中3號(hào)船為工作船，為便于下一塊模袋拼接配置。該船長(zhǎng)度不小于12m。

首先在岸上將模袋展開(kāi)，并在岸線一端用鋼管樁固定。然后人工將模袋另一端抬放至2號(hào)船上，由2號(hào)船向江中移動(dòng)，逐步將模袋布伸平并沉放。在沉放鋪展過(guò)程中，由1號(hào)船上操作人員用繩子(輔以槽鋼)將模袋上游端扣住(扣繩中距約1～1.5m)并拉緊，調(diào)整定位。定位時(shí)考慮沉放漂移距離，在上游距設(shè)計(jì)樁號(hào)漂距處進(jìn)行定位，漂距在沉放前試驗(yàn)確定。

模袋布長(zhǎng)12m，平均分為3條，逐條澆筑。當(dāng)完成2條(8m長(zhǎng)度)沖灌成型后，由縫制人員在3號(hào)船上將下塊模袋縫制拼接好，進(jìn)行下一條順序施工。

d. 混凝土充灌。混凝土所用材料為水泥、細(xì)碎石、黃沙。其中碎石的粒徑為5～15mm，黃沙的細(xì)度模數(shù)為2.76～2.86?；炷猎诎韬驼炯邪柚?，輸送至施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土輸送泵內(nèi)，由輸送泵入倉(cāng)灌充。泵管主要為軟管。

灌充前由潛水員在水上人員協(xié)助下將軟管插入模袋灌口中，用專(zhuān)用繩子系住灌口，檢查無(wú)誤后聽(tīng)指揮員指令進(jìn)行灌充。灌充過(guò)程中潛水員隨時(shí)檢查灌口情況確保灌充到位。

逐條由上至下灌充成型。該工程設(shè)計(jì)模袋兩塊間搭接寬度為1m，灌充順序按圖2進(jìn)行。

圖2 灌充順序

灌充順序：①→②→③→④→⑤。

其中④位于首塊模袋上，在首塊模袋灌充時(shí)暫不進(jìn)行，折疊系在已灌充的模袋上；第2塊模袋固定在首塊已灌充好的模袋上，先灌充③，結(jié)束后，在潛水員協(xié)助下，由3號(hào)工作船上操作人員將折疊的④翻平疊壓在已灌充好的③上并完成④的灌充。

灌充速度控制在8～12m3/h，連續(xù)灌充，灌充完成后撤管時(shí)將灌口扎緊。

3.3 水下模袋施工質(zhì)量檢測(cè)

由于施工單位改變?cè)O(shè)計(jì)施工方案，為檢驗(yàn)施工成果，根據(jù)建設(shè)單位要求，在水下模袋施工完成后，進(jìn)行水下模袋澆筑質(zhì)量檢測(cè)。

2016年4月，施工單位委托長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院對(duì)水下模袋混凝土的澆筑質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。長(zhǎng)江科學(xué)院采用水下機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行水下視頻檢查，同時(shí)通過(guò)水聲定位系統(tǒng)確定水下機(jī)器人的行走位置，判斷鉸鏈模袋混凝土沉排的鋪放位置和鋪放寬度。

該次水下檢查共設(shè)置5個(gè)橫向檢查斷面和1個(gè)縱向檢查斷面，檢查結(jié)果表明：?鉸接模袋混凝土沉排的鋪設(shè)寬度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；?鉸接模袋內(nèi)的混凝土填充較為飽滿(mǎn)；?鉸接模袋的搭接狀況較好，基本沒(méi)有出現(xiàn)未搭接的現(xiàn)象。

3.4 存在問(wèn)題

a. 根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)施方案，水下模袋鉸鏈混凝土沉排需要特制的專(zhuān)用船舶才能夠施工。鉸鏈模袋混凝土需在船舶上澆灌完成，填充密實(shí)后才沉入水底。專(zhuān)用船舶噸位較大，數(shù)量較少。由于水下模袋鉸鏈混凝土沉排護(hù)底最先應(yīng)用于航道整治工程，目前只有大型航道整治施工單位才擁有專(zhuān)用船舶。由于船舶稀少，價(jià)格高昂，難以租到。同時(shí)，護(hù)岸工程受水位變化影響較大，一旦錯(cuò)過(guò)枯水期，只有等下一個(gè)枯水位才能夠繼續(xù)實(shí)施。

b. 為保證工程順利實(shí)施，施工單位將所有模袋都在水中鋪設(shè)、固定，然后潛水員下潛將軟管插入模袋灌口中，用專(zhuān)用繩子系住灌口，進(jìn)行混凝土灌充。潛水員作業(yè)工作量大，且存在一定安全隱患。由于是水下澆灌混凝土，加上人為原因，難免存在漏灌現(xiàn)象，難以保證混凝土澆筑模袋飽滿(mǎn)。因此水下施工，監(jiān)理主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)管：?見(jiàn)證混凝土的充灌壓力；?見(jiàn)證混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量，如測(cè)量混凝土的坍落度、試塊的抗壓強(qiáng)度等；?檢查水上部分模袋的充填質(zhì)量、搭接寬度等；?見(jiàn)證每天的混凝土澆筑量，并與理論值做比較分析，以此保證混凝土的充填量。

c. 由于水下潛水員作業(yè)條件的局限性，工程實(shí)施過(guò)程中幾度停工。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，水流流速大于1.2m/s不宜進(jìn)行水下作業(yè)，大于1.5m/s禁止水下作業(yè)。在施工過(guò)程中，長(zhǎng)江水位曾經(jīng)小幅上漲1m左右，潛水員難以水下作業(yè)。經(jīng)測(cè)量，水面流速高達(dá)1.8m/s。潛水員繼續(xù)作業(yè)將存在生命危險(xiǎn)，工程只有停工。在水位下降、流速減小以后方可繼續(xù)施工。

d. 臘林州岸段施工時(shí)，最大水深達(dá)10m。潛水員只有靠重力裝備才能夠下潛到水中作業(yè)。加上模袋上繩索較多，潛水員水下作業(yè)存在極大安全隱患。

4 結(jié) 語(yǔ)

a. 鉸鏈模袋混凝土可以水下施工，具有不需要筑拆圍堰、排水、斷航等優(yōu)點(diǎn)。施工機(jī)械化程度高，可縮短工期，整體面積大，施工較為簡(jiǎn)便，施工速度較快[1]。

b. 長(zhǎng)江臘林州護(hù)岸工程施工實(shí)踐表明，鉸鏈模袋混凝土在長(zhǎng)江護(hù)岸工程中僅適用于水下地形比較平緩，水深不大，水下流速不高，能保證潛水員安全作業(yè)的岸段。對(duì)長(zhǎng)江的重要險(xiǎn)工險(xiǎn)段、深泓貼岸、迎流頂沖、水深流急的岸段需進(jìn)一步論證其施工的可行性和安全性。

余文籌,盧金友著.長(zhǎng)江河道崩岸與護(hù)岸[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2008.