混凝土連鎖排護底在灘淺海蝕退地基中的應用

張文喜

(中國石化集團勝利石油管理局海上石油工程技術檢驗中心 東營 257000)

梁 捷 邵德朋

(上海宏波工程咨詢管理有限公司 上海 200232)(勝利油田勝利工程建設(集團)有限責任公司 東營 257811)

1 前言

我國海域遼闊，海岸線長，其中灘淺海區域多為軟土、粉質土，地質條件差，抗剪指標較低，強度低，工程性能差，灘地極易受沖刷而造成蝕退現象。近幾年，隨著灘海陸岸開發規模的逐漸擴大，修建的灘海陸岸工程也不斷增加，由于新建構筑物的形成，改變了該區域流場的方向，使海流順構筑物方向來回流動，加之構筑物形成后，因波浪而形成的涌流往返涌動，堤前灘地極易蝕退，形成深溝，使構筑物周圍防護體出現不同程度的掏空、塌陷，導致主體結構失穩，形成安全隱患。為保證構筑物結構穩定性及其正常功能，工程投入運行后需經常進行維修加固。剛性防護存在建設費用高、建設速度慢，后期維護費用高等諸多問題，而混凝土連鎖排是一種新型的柔性護底結構，鋪設于堤前灘地，能夠有效防止海浪對構筑物附近海底泥面的進一步沖刷，從而達到保護堤前灘地的目的。

2 工藝原理及特點

2.1 工藝原理

混凝土連鎖排由軟體排及混凝土連鎖塊(壓載物)兩部分組成，連鎖塊綁扎固定在排布上，采用專業鋪排船鋪設，鋪設位置由GPS定位系統進行控制，鋪排船的起始位置應使滑板前端邊緣位于設計軟體排邊線的正上方，采用拋錨固定，確保船只不受漲、落潮及海流影響。初始放排時，可根據施工位置的水深，確定放排的長度，并通過排布及連鎖塊的重量沉至海底，保證排頭鋪放位置準確。施工過程中，鋪排船通過錨機松、緊錨繩進行移位、放排時，滾筒轉動速度、船只兩端松緊錨繩的力度及鋪排船后退速度等均應保持協調一致，確保排體鋪放位置正確，搭接寬度符合要求，且鋪放平整。

2.2 工藝特點

a.軟體排材料是一種防老化高強度聚丙烯機織針刺復合土工布，具有強度高、耐老化性能好、使用壽命長的特點。

b.軟體排具有良好的柔性和整體性，防御底部泥沙免受沖刷能力強，適應灘地多向變形能力強。

c.可采用專用鋪排設備施工，施工速度快。

d.在石料較匱乏、價格較高的地區，采用混凝土連鎖排護底結構，能夠顯著降低工程造價，經濟性效果明顯。

e.工程投產運行后，維護費用低。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示:

圖1 施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1 混凝土連鎖塊預制

混凝土連鎖塊預制采用特制定型鋼模板(見圖2)，底部鋪設一層塑料布，首先安放并固定放繩架，將丙綸繩按設計間距連成框格形繩網(見圖3)，再將特制的定型鋼模板吊放在已連成框格形的繩網上，使繩網均卡在模板的預留槽內，再插上特制的鐵片，防止混凝土從預留槽下部流出及固定丙綸繩的位置，將模板四角用鋼釬固定牢固。

圖2 連鎖塊定型鋼模板

圖3 丙綸繩框格網

預制連鎖塊混凝土配比須滿足設計強度、抗凍等級要求，混凝土所需材料應滿足規范要求，并檢驗合格。連鎖塊混凝土應嚴格施工配比計量拌和，拌和好的混凝土裝入漏斗，用吊車(或桁吊)吊至澆筑位置，均勻鋪放在模板內，用插入式振搗棒振搗至密實，頂面壓光處理(見圖4)。預制好的連鎖塊達到一定強度(根據施工季節的氣溫情況控制提模時間，以棱角不損傷為原則)后，吊除定型鋼模，然后覆蓋草簾，灑水養護7天左右。

圖4 連鎖塊混凝土澆筑

混凝土連鎖塊根據試驗確定起吊強度，在達到起吊強度后(達到設計強度的70%)，將連鎖塊吊放至堆存場地存放，疊放高度不應大于10層，并用遮陽網覆蓋，防止丙綸繩暴曬老化。由于混凝土連鎖塊網片面積較大，且呈軟體狀態，吊裝過程中極易造成網片混亂，使片與片之間互相交錯，致使二次裝運或鋪設時難以理順，降低工效。因此，通過試驗研制了混凝土連鎖塊專用吊裝工具——混凝土連鎖塊網片吊排架(見圖5)。利用網片吊排架堆放、擺放連鎖塊，施工速度快，且連鎖塊網片形狀保持完好。

圖5 利用網片吊排架吊裝連鎖塊

3.2.2 排布加工

排布采用復合土工布，可按設計防護基底寬度在現場縫制或在廠家加工成型，拼幅采用“丁縫”或“包縫”連接，單個塊體長度可根據每天的施工能力設置。施工前排布上的加筋帶必須縫制好。用來固定連鎖塊，使連鎖塊與排布形成一個整體。

3.2.3 鋪排船定位

采用GPS定位系統進行動態控制，定位前，先根據設計給定的坐標點，計算出每塊軟體排的中心以及四角坐標點，根據計算的坐標點，由GPS定位測量人員指揮船舶駕駛人員進行鋪排船移位及定位，使其與設計鋪排位置吻合。最后用錨艇對鋪排船拋錨定位固定。拋錨時，錨位與鋪排方向夾角不宜過大，且錨位不能拋在已鋪設好的排體上。施工過程中鋪排船通過錨機松、緊錨繩進行前后移位。排體鋪放前，保持鋪排船滑板前端邊緣位于設計排體邊線的正上方。

3.2.4 連鎖塊運輸

連鎖塊混凝土達到設計強度后，陸運至裝船碼頭存放或直接裝船，倒運至施工現場。

3.2.5 卷排布

a.將制作成型的排體卷捆裝船，運至鋪排船位置，并緊靠鋪排船停泊，由鋪排船上自備吊將排體吊到專用鋪排船卷筒前的甲板上，松開剎軋，引出滾筒上雙股丙綸繩索，將排體末端的加筋圈和卷筒上各點所設置的鋼絲繩連接起來。

b.卷筒上每1m設一吊鼻，用鋼絲繩與卷筒連接，鋼絲繩末端設兩根鍍鋅環，兩根鍍鋅環上對應鋼絲繩焊吊鼻，鋼絲繩與吊鼻通過卡環連接。排體與鍍鋅環通過尼龍繩連接，尼龍繩一端對應鋼絲繩位置栓在鍍鋅環上，另一端穿過排體加筋帶扣孔系在鍍鋅環上，打活結。

c.啟動滾筒端部的電動絞車，卷起尼龍繩，每兩條繩需要一名工人，以便隨時糾正繩位，避免卷偏、卷皺，甲板上排體兩側需要工人整平拉挺排體(見圖6、圖7)。

圖6 人工卷排布

圖7 排布展開示意圖

3.2.6 排布展開及連鎖塊吊裝

a.起吊滑板放成水平，將排布從卷筒上引至滑板端部，在甲板及滑板上展開排布，當排布前端與滑板邊緣齊平時，停止卷筒。

b.連鎖塊由船上吊機通過網片吊排架將混凝土連鎖塊按設計位置擺放在排布上，用14mm丙綸繩與排布加筋帶上的綁扎環聯結固定，每次擺放1～3排(見圖8、圖9)。

圖8 連鎖塊吊裝擺放

圖9 連鎖塊壓載示意圖

3.2.7 連鎖排鋪設

a.鎖定卷筒啟動控制開關，使滑板前端緩慢下降至下傾40°左右并檢查船位，要求滑板前端線與設計混凝土連鎖排的水下鋪設端線處于一個垂直面上，如有偏差，絞動鋪排船的6根錨纜予以調整。

b.啟動卷筒使排體徐徐下降，并不斷吊放和綁扎混凝土連鎖塊，至排體的排頭著地為止，重新校正船位，此時滑板前端線位置即鋪排設計邊線位置(見圖10)。然后邊啟動卷筒使排體下滑，邊平行移船，使排體平整鋪于水底，放排過程中，測量人員對移船絞錨進行糾偏和指揮，并對排體沉放進行動態控制。在完成最后一排連鎖塊安裝后，排體通過繩索拉緊，船只繼續后退，繩索慢慢放松，連鎖排通過自身重量慢慢沉入海底，完成一塊連鎖排的鋪放(見圖11)。

圖10 首排鋪設示意圖

圖11 連鎖塊鋪設示意圖

c.接著重復上述鋪設的過程，進行下一段排體的鋪設作業，直至完成整個連鎖排的鋪設。

4 施工質量控制

4.1 質量標準

連鎖塊預制允許偏差和軟體排制作、鋪排允許偏差見表1、表2。

表1 連鎖塊預制允許偏差

表2 軟體排制作、鋪排允許偏差

4.2 質量控制措施

a.嚴格控制原材料質量。軟體排按設計規格在現場縫制或在生產廠家加工成型，材料進場時，軟體排應采用黑色塑料包裝，包裝保持軟體排質量不損傷。成品軟體排必須有合格證及廠家的自檢報告。進場的軟體排，必須逐批檢查，其主要的物理和技術性能必須經過檢測單位進行檢驗合格后方可使用。

b.在垂直建筑物方向，軟體排應整塊制作，不準搭接或縫接，順建筑物軟體排可以搭接或縫接，搭接寬度不得小于2m。

c.軟體排在現場堆放過程中，不得直接暴露在陽光下，防止材料老化。

d.混凝土所用的水泥、水、骨料、外加劑等材料及配合比、配料計量偏差和拌和物的質量均應符合規范要求。

e.混凝土的抗壓強度、抗凍等級應滿足設計要求和有關規定。

5 施工總結

混凝土連鎖塊護底技術采用專業鋪排船施工，施工速度快、工期短，且混凝土連鎖塊與排體聯結固定，屬于柔性防護，整體性好、耐沖刷、韌性好，能夠適應海底基面的變化，護底效果大大優于傳統的剛性防護結構(大面積的拋石和扭工體)，工程投資也大幅降低，同時還減少了后期的維護費用，長期經濟效益更加顯著。多年的工程實踐證明:混凝土連鎖排防護對于與環渤海灣灘淺海環境類似的江河、灘淺海區域的開發具有很好的推廣應用前景。?

1 JTS 257—2008水運工程質量檢驗標準［S］．

2 JTJ/T 239—20058水運土工合成材料應用技術規范［S］．

3 JTJ 268—96水運工程混凝土施工規范［S］．

4 Q/SH 1024—2004灘海油田進海路及海油陸采平臺工程施工及驗收規范［S］．

5 曹根祥．長江口深水航道治理工程護底軟體排施工成套工藝及設備的開發［J］．水運工程，2006(z1):6．