董秋絨

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司,陜西 西安 710068）

0 引言

輸水渠道護(hù)坡長(zhǎng)期以來都是水利工程項(xiàng)目施工的難點(diǎn)和重點(diǎn),影響護(hù)坡效果的因素比較多,且施工條件比較復(fù)雜,任何一個(gè)細(xì)節(jié)把控不當(dāng),都會(huì)影響最終的護(hù)坡效果。傳統(tǒng)混凝土護(hù)坡、砌塊護(hù)坡等,普遍存在工程量大,施工難度大,工期長(zhǎng)等特點(diǎn),而且美化效果比較差,不符合生態(tài)護(hù)坡理念的要求。水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù),可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)護(hù)坡存在的弊端,既能提升護(hù)坡的強(qiáng)度、穩(wěn)定性,提升渠道水的利用系數(shù),減少糙率,而且可創(chuàng)建出生態(tài)、綠色、安全、美觀的護(hù)坡工程?；诖?開展水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù)的分析研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

引江濟(jì)淮工程輸水渠道系利用現(xiàn)有派河河道擴(kuò)挖疏浚而成,為了防止渠道沖刷破壞、保護(hù)坡面不直接受水沖刷及船行波對(duì)坡面沖擊,提高渠道水利用系數(shù),減少糙率,加大流速,確保岸坡安全,對(duì)南岸一級(jí)平臺(tái)以下邊坡采用12 cm 厚C25水下聯(lián)鎖式軟體排鋪設(shè)護(hù)岸,從而達(dá)到保土、防浪、抗沖刷、防淘等功能要求。

2 施工重難點(diǎn)分析

水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù)是一種先進(jìn)的輸水渠道護(hù)坡技術(shù),鋪設(shè)流程為：垂直水流方向由岸邊逐漸向河道中心進(jìn)行鋪陳,順著水流方向從下游開始依次向上游鋪陳。利用鋪排船以及船上自帶的GPS 定位系統(tǒng)來完成水下軟體排的鋪設(shè)。就案例工程,在應(yīng)用水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù)時(shí)存在的重難點(diǎn),主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一,水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)對(duì)施工連續(xù)性有很高的要求,在正式施工前,需要好切做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作、技術(shù)交底等,才能滿足施工要點(diǎn)。但案例工程,工程范圍廣,施工技術(shù)復(fù)雜,影響施工質(zhì)量的因素比較多,如何有效做好施工前的準(zhǔn)備工作是施工的主要難點(diǎn)之一。

第二,相比于傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù),水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù)既存在水中施工,也存在岸邊施工。選擇合適的位置修建碼頭,用于預(yù)制塊的運(yùn)輸,是本工程施工的難點(diǎn)之一。

第三,預(yù)制好的預(yù)制塊聯(lián)鎖片可通過水上運(yùn)輸船運(yùn)輸?shù)戒伵糯?通過鋪排船上自帶的吊裝設(shè)備,轉(zhuǎn)到鋪排船甲板和鋪排系統(tǒng)上,開始連續(xù)式的沉排。因此,鋪排船的精確定位和卷鋪排布對(duì)施工質(zhì)量有極大的影響,在具體施工中必須高度重視這一點(diǎn)。

3 水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 注重施工前的技術(shù)準(zhǔn)備

相比于傳統(tǒng)的輸水渠道護(hù)坡施工技術(shù),水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù)雖然在很多方面都有非常顯著的優(yōu)勢(shì),但其施工工序更多,施工難度更大,對(duì)施工的連續(xù)性、有效性、質(zhì)量有更高的要求。因此,在正式施工前,必須切實(shí)做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。施工方需要提前熟悉圖紙和相關(guān)設(shè)計(jì)資料,按照水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工工藝的特點(diǎn)以及技術(shù)要求,及時(shí)找到實(shí)際情況和設(shè)計(jì)圖紙上存在的差異,提前進(jìn)行整改處理,以保證設(shè)計(jì)圖紙的準(zhǔn)確性和完整性[1]。施工單位還需充分了解本工程的地質(zhì)資料,掌握水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù)的工法特點(diǎn)和工藝流程,對(duì)所有的參與施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全培訓(xùn)。由于在水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工是需要準(zhǔn)備足夠的C25 預(yù)制塊,這就需要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn),保證預(yù)制塊質(zhì)量達(dá)標(biāo)后,再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行堆放。在施工前還需對(duì)鋪排船、運(yùn)輸船、錨艇進(jìn)行質(zhì)量檢查和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。此外,還需在水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)測(cè)量控制網(wǎng),以便于和水上鋪排船GPS 定位系統(tǒng)相互校核,以保證排體沉放位置的準(zhǔn)確性,以保證正式施工中,各道工序能夠高效、有序地開展。

3.2 臨時(shí)碼頭修建和預(yù)制塊運(yùn)輸技術(shù)

由于本工程缺乏預(yù)制塊堆放和中轉(zhuǎn)的條件,需要在合適的位置修建臨時(shí)碼頭,選擇在蓮花路橋（11+650）位置的西側(cè),修建一個(gè)臨時(shí)碼頭,作為北岸排頭固定的壓載梁,以及用于鋪排布和填縫碎石等施工材料的臨時(shí)周轉(zhuǎn),臨時(shí)碼頭的建設(shè)面積為600 m2（長(zhǎng)50 m,寬12 m）,高程控制在8.6 m 左右。為保證臨時(shí)碼頭的穩(wěn)定性,解決不均勻沉降問題,需要將臨時(shí)碼頭施工范圍內(nèi)的淤泥質(zhì)土清除后,換填上性能好的回填料,分層回填,分層碾壓,最上層鋪設(shè)不少于30 cm 厚的磚渣,利用壓路機(jī)壓實(shí)整平。本工程施工中用到的C25 預(yù)制塊通過水上運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?在運(yùn)輸前,需要保證每塊預(yù)制塊的強(qiáng)度等級(jí),都達(dá)到設(shè)計(jì)要求的100%,選擇1000 t 的自航深艙駁進(jìn)行運(yùn)輸。靠近鋪排船后,緩慢向鋪排船靠攏,通過鋪排船上自帶吊裝設(shè)備,吊裝到工作面進(jìn)行安裝。

3.3 GPS 衛(wèi)星水上導(dǎo)航技術(shù)

鋪排船定位精度直接關(guān)系到水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工的總體質(zhì)量,因此,必須精確定位鋪排船的位置。本工程選用的鋪排船上自帶GPS 衛(wèi)星水上導(dǎo)航系統(tǒng),可用于鋪排船的定位,具體做法為：先將鋪排船開到鋪排施工范圍內(nèi),將鋪排船垂直于排布軸線方向后,將船錨拋下水,再通過現(xiàn)場(chǎng)GPS 測(cè)量系統(tǒng),將鋪排船精確定位施工位置后定錨,促使鋪排船滑板的中心線和理論的排位的中心線相互重合,滑板外緣邊線需要和排頭變形相互平齊。并依照提前布設(shè)在連系梁上的放樣點(diǎn),校核GPS 定位的準(zhǔn)確性。但在本工程施工中,受到水體的影響,最后下水的排體,可能會(huì)因?yàn)樗鞯挠绊?造成和下一塊排體搭接不到位的情況。為解決這一問題,需要將每塊排布末端的兩個(gè)角上系上一個(gè)小錨浮,在鋪設(shè)下一塊排體時(shí),需要先將鋪排船移動(dòng)到錨浮前方,可安排潛水人員下水檢查排體搭接是否到位,及時(shí)調(diào)整,控制排體水下搭接的長(zhǎng)度不小于2 m。

3.4 卷鋪排布技術(shù)

本工程在水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工中鋪排布采用了380 g/ m2的丙綸長(zhǎng)絲織復(fù)合布,通過鋪排船上的吊機(jī),將排布布設(shè)到甲板之上,再通過人工調(diào)整,將排尾拉環(huán)和滾筒上的繩纜系到一起。再啟動(dòng)滾筒開關(guān),將排布自動(dòng)卷入到滾筒中,直到排頭平展在翻板前沿,關(guān)閉滾筒開關(guān),通過人工將排頭牽引到連系梁預(yù)埋拉環(huán)上進(jìn)行固定[2]。在卷鋪排布施工中,為保證排布的效果,需要在卷筒兩端至少安排4 名操作人員相互配合,促使排布處于繃緊狀態(tài),以保證排布的平整性。排布平鋪到甲板和翻板上之后,人工拉平、拉直,不能存在折皺、收縮等問題。

運(yùn)輸船將排體運(yùn)輸?shù)戒伵糯?通過吊機(jī)配合吊裝托架,開展排體吊裝操作,每輔排體都需要沿著平行于水流方向布設(shè)9 各矩陣,沿垂直于水流方向布置6 個(gè)矩陣,從排頭開始,依次向排未吊裝。排頭第一行矩陣吊裝完成后,要及時(shí)調(diào)整相鄰矩陣之間的距離,確保各矩陣之間的距離一致后,再進(jìn)行排體綁扎。預(yù)制塊矩陣四周和排布之間需用直徑不小于14 mm 的丙綸繩綁扎牢固。在排頭位置綁扎時(shí),需將混凝土連系梁上的預(yù)埋鋼筋拉環(huán)、排布排頭丙綸帶拉環(huán),以及預(yù)制塊矩陣上拉環(huán)系到一起。其余和水流方向平行的兩個(gè)矩陣上的拉環(huán)和排布預(yù)留的丙綸帶環(huán)系緊。和水流方向垂直的預(yù)制塊矩陣上的吊裝繩和排布縱向加筋帶上預(yù)留的拉環(huán)系緊。當(dāng)一行矩陣吊裝和綁扎完成后,及時(shí)進(jìn)行沉排操作,如此循環(huán)往復(fù)。

4 施工技術(shù)的創(chuàng)新

水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù)是一種新型的河道護(hù)坡施工技術(shù),和傳統(tǒng)技術(shù)在很多方面都有明顯區(qū)別,如排頭鎖扣固定技術(shù)、移船沉排是本工程的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn),在案例工程的成功應(yīng)用,可為今后類似工程的施工提供一定的參考和借鑒。

4.1 排頭鎖扣固定技術(shù)

排頭固定是本工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn),也是水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在施工中必須結(jié)合實(shí)際情況,選擇合適的固定方法。就案例工程而言,南岸3+340～18+220 段,以及北岸16+870～18+220 段,在排頭固定施工中均采用了鎖扣固定方法[3]。具體做法為：提前將直徑不小于8 mm 的鋼筋拉環(huán)預(yù)埋在混凝土連系梁之上,控制鋼筋拉環(huán)間距為510 mm,保證和軟體排排頭預(yù)留的鎖扣間距相同,在進(jìn)行軟體排鋪排操作時(shí),鋪排船需要將排頭滑板?？吭谄旅嬷?通過人工將依次排布的排頭牽引到預(yù)埋好的鋼筋拉環(huán)上綁扎固定好,具體情況見圖1。

圖1 南岸3+340～18+220 段和北岸16+870～18+220 段排頭固定示意圖

本工程北岸J3+240～16+870 段則采用挖地溝、梯形預(yù)制塊壓頂?shù)姆椒▉砉潭ㄜ涹w排排頭,地溝選擇了梯形斷面,底部寬度為0.6 m,深度為0.9 m,兩側(cè)邊坡的坡比為1∶0.5,地溝開挖完成后,將軟體排排頭牽引到地溝下,在溝底埋設(shè)一塊軟體排預(yù)制塊,沿著梯形斷面斜坡埋2 塊軟體排預(yù)制塊,確保地溝內(nèi)每次預(yù)埋3 塊軟體排預(yù)制塊后,再將C25 混凝土壓頂塊利用鋪排船自帶的吊裝設(shè)備吊裝到地溝內(nèi),牢牢壓住軟體排排頭。壓頂可采用C25 等腰梯形預(yù)制混凝土塊,其規(guī)格為長(zhǎng)度2 m,底部寬度0.58 m,頂部寬度1.36 m,高度為0.78 m,上部還需設(shè)置2 道鋼筋吊環(huán),以便后期吊裝施工[4]。地溝可利用1.2 m3挖掘機(jī)進(jìn)行開挖和回填。若局部高程變化范圍比較大,需要整平處理時(shí),可用1.2 m3挖掘機(jī)進(jìn)行開挖、回填、整平處理。局部壕溝需要回填的區(qū)域, 可選擇1.2 m3挖掘機(jī)進(jìn)行挖裝,20 t 自卸車運(yùn)輸,220 HP 推土機(jī)推平, 回填土料可選擇附近灘地的疏浚開挖材料。具體的施工示意見圖2。

圖2 北岸J3+240～16+870 段排頭固定示意圖

考慮到排布為聚丙烯材料,為防止紫外線照射,導(dǎo)致排布質(zhì)量降低,在水位變幅區(qū) 6.1 m～8.6 m 高程范圍內(nèi),預(yù)制塊之間采用 16 mm～31.5 mm 碎石回填,主要目的是促淤防曬,保護(hù)土工布。

4.2 移船沉排技術(shù)

當(dāng)排體排頭牽引固定到位后,及時(shí)開展水上部分軟土塊鋪設(shè),利用GPS 定位給出的指引,緩慢調(diào)整船體,邊調(diào)整船體,邊啟動(dòng)滾筒,但要保證滾筒的速度和船體移動(dòng)速度基本一致,以免二者速度不同出現(xiàn)軟體塊被撕裂的問題。船體在移動(dòng)時(shí)還需控制滑板沿著坡面逐漸下傾,當(dāng)滑板上的排體寬度僅剩2 塊時(shí),可及時(shí)固定船錨,停止鋪排船移動(dòng),與此同時(shí)剎住滾筒,開始下一排預(yù)制塊矩陣的吊裝和綁扎。水上部分鋪排完成后,及時(shí)進(jìn)行水下鋪排,具體做法為：將滑板繼續(xù)下傾,下傾的角度要能夠保證軟體矩陣證塊靠著重力自由下滑,本工程水下聯(lián)鎖式軟體排矩陣鋪設(shè)施工中,將下傾角控制在30°左右,松開滾筒,繼續(xù)進(jìn)行軟體排沉排施工,但要保證鋪排船移動(dòng)速度、距離相互一致。可按照水體深度、水下排體的長(zhǎng)度,計(jì)算出移船的距離,以免因?yàn)榫嚯x大或者過小,引起排體在坡面上重疊、起折等問題[5]。由于本工程護(hù)坡坡度為1∶4,每排軟體排矩陣垂直河道方向長(zhǎng)度為5 m,因此,移船距離約為4.85 m,鋪排船可通過GPS 衛(wèi)星水上導(dǎo)航系統(tǒng)精確計(jì)算出移動(dòng)距離,以保證水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工質(zhì)量。為確保排尾沉放準(zhǔn)確,在沉放施工中,需用繩索將丙綸加筋帶穿好,繩索尾部固定在鋪排船上,當(dāng)軟體排排體矩陣剩余最后3～4 排預(yù)制塊時(shí),要停止移船,通過滾筒將整幅排體拉到緊繃狀態(tài),以保證整幅排體平整順直后,解開尾繩,下傾滑板,促使剩余的排體沉放完成。

5 結(jié)語

綜上所述,結(jié)合實(shí)際案例,分析了水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù),分析結(jié)果表明,輸水渠道護(hù)坡施工難度較大,尤其是遇到水體深度大,現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜的地段,其施工難度會(huì)成倍增加。采用水下聯(lián)鎖式軟排護(hù)坡鋪設(shè)施工技術(shù),可利用鋪排船來完成水下軟排護(hù)坡鋪設(shè),既能有效提升施工速度,也可以降低對(duì)水體環(huán)境造成的擾動(dòng)和影響,可為類似工程施工提供一定的參考和指導(dǎo)。