深水區軟體排的鋪設

土工織物軟體排具有反濾、隔離、防沖及整體性、適應性強等特點，已廣泛應用于水工建筑的各個方面，它能有效地防止水流直接沖刷江（海）底和因水流滲透作用而造成河（海）床的局部變形破壞，克服了傳統防護結構中存在的很多問題，隨著經濟的發展，沿海沿江的水工建筑也逐步向深水、遠岸方向發展，深水區的軟體排鋪設工藝也跟著向“深、險、難”方向延伸、進步，何謂深水區，目前國內還沒有一個統一的界定，施工中一般認為水深大于15米的鋪排區域都稱為深水區鋪排。

施工前的準備工作

在深水區鋪排工藝有其獨特性，特別是流速較急的地區，在施工前就要做好各項準備工作。

1、船體設備改造

滑板加寬。目前國內各單位鋪排船的滑板寬度多在4—8m，但在深水區滑板要達到10—12m寬度為宜，這樣滑板伸入水中越深，可阻擋部分水流對排布的沖擊，減小排布的收縮量，提高單張排的有效進尺。

滑板兩端宜加設滑道。當軟體排橫向鋪設時，受水流沖擊一側排布極易收縮，流速大于1m/s時，軟體排在鋪排平臺上會產生明顯的滑移現象，每鋪9m排產生0.5m以上的滑移，造成縮排最終導致翻排和撕排，嚴重影響了鋪排質量和施工效益，對此在滑板兩端加設固定式或機械式滑道可減小排布的收縮，固定式滑道如圖1所示，用鉤子一端鉤住滑道另一端鉤住軟體排邊沿，使排布沿著滑道緩緩下放，排布在鉤子的拉力作用下，可抵消部分水流沖擊力，這樣就減小了排布的收縮量，增加有效進尺。機械式滑道是通過電機或液壓裝置控制，可自動掛鉤，自動取鉤，整個滑道也可以自動旋轉和移動，整體較固定式滑道先進。

2、防止走錨

在深水區拋錨宜拋大抓力海軍錨，特別是地質以卵石為主的水域，水深流急，錨在卵石中無法產生足夠的抓力，極易走錨，如在鋪排過程中走錨會導致整張排廢掉，必須重新鋪設，所以在深水區地質抓力不足的水域施工時采用重錨配錨鏈的組合方式為宜，如鋪排位置靠近岸邊，地籠宜挖雙地籠，只有這樣才能有足夠的拉力控制住鋪排船，施工中應重點注意領水錨。

3、測定水流速、水深

測定水流速和水深，計算排體拉力，正常情況下，按設計院所出圖紙生產的排布抗拉強度是沒問題的，但也不排除大流速或排布過載造成撕裂的情況，所以根據現場的實際情況計算拉力是很有必要的，軟體排沿船舷垂直向下滑動直至水底，軟體排排體承受垂直向下的重力作用、動水壓力以及卷排筒剎車時對滑動中的軟體排產生一個附加動力荷載的作用，此時為軟體排的受力最不利條件。當放排速度大于船速時，鋪排方向與水流方向呈任意角度軟體排所受最大拉力的計算公式：

T=Kg[?籽'h+?籽H]+?籽'gh(1+1.19cos?椎） 0≤φ≤90° （1）

T=Kg[?籽'h+?籽H]+(1+0.23cos?椎)?籽'gh 90°≤φ≤180° （2）

公式中：T—排體所受最大拉力，K—附加動力系數，經實驗確定為1.5，g—重力加速度（m/s2），?籽'—每平方米排布砼塊的浮質量（kg/m2），h—水深（m），?籽'—每平方米排布砼塊的水上質量（kg/m2），H—鋪排船干舷距水面高度（m），φ—鋪設方向與水流方向的夾角（0≤φ≤90°為順水沉排，90°≤φ≤180°為逆水沉排）由公式可計算卷筒剎車時軟體排與船舷相切部分所受拉力，如果計算所得拉力小于軟體排的抗拉強度，則軟體排在整個移動過程中都能滿足抗拉要求。

在現場施工過程中，如果出現逆水鋪排時，特別是當φ=180°時，水流的頂托作用最明顯，當流速較小時，動水壓力在豎直方向上的分量小于軟體排的浮重，軟體排在水中的形狀呈一下凹弧線，隨著流速的增大，水流的頂托作用也就越明顯，當動水壓力在豎直方向上的分量大于軟體排的浮重時，則軟體排在水中的形狀會呈上凸拱形，如圖2所示，當流速達到一定程度時，軟體排所受拉力大于其抗拉強度，就容易出現撕排現象。

為了避免在施工過程中出現這種現象，采用如下公式作為校核標準：

式中：ρ水—水的密度（kg/m3），Umax—表面流速（m/s），W1—軟體排的浮質量（kg/m2）

因此，當90°≤φ≤180°，應首先判斷公式（3）是否成立，若成立，才能進行鋪排。工程中應用比較多的三種材料，對應的抗拉強度如下表：

各種材料主要技術指標

施工過程

1、施工搶位

這項工作非常重要，由于是深水區的沉排工作，水的流速是一個關鍵因素，要跟據流速來確定排頭搶位，如果搶少了，放排時就離設計排頭位置較遠，達不到設計要求，如果搶多了，就難以鋪到設計排尾邊線，所以在深水區順水鋪排的排頭搶位也很關鍵。施工中雖然逆水鋪排的受力較順水沉排小，但一般不建議采用逆水沉排的方式鋪設，因為逆水沉排受水流阻力的影響，排頭不易沉落水底，施工難度更大。

2、施放排布

深水區鋪排位置一般離岸邊較遠，使用GPS定位系統作為軟體排鋪設的測量定位方法，鋪排船依據GPS定位系統的鋪排軟件所顯示的位置定位。將排布展開，卷入卷筒，并將排頭平鋪在滑板上，然后進行砼塊鋪設工作。準備好后，松開卷筒剎車并將滑板緩緩下傾，當傾角達到一定角度時排體開始下滑，最終滑板下滑到 45°傾角處，當排布下放到一定距離后剎住卷筒，使排體停止下滑，繼續在甲板上鋪設砼塊，移船時要控制船速，盡量做到移船速度和排體下滑速度同步，否則會造成排頭重疊或排頭移位。當鋪到排尾時，為避免排尾受水流沖擊而翻卷，應考慮排尾配重問題。

在施工過程中，損壞率最高的部位是砂肋套環、混凝土連鎖塊系結環，由于承受的重量增加，加之受水流阻力的影響，會出現加筋環斷裂現象，這主要是工廠加工問題，排布加筋環要三道縫線縫合，縫制密度絕對要符合規范要求，否則施工質量難以保證。

其他注意事項

1、施工安全

施工水域一般離航道很近，鋪排船或外拋錨鏈會占用部分航道水域，若在視線不清時，過往船舶很容易碰到鋪排船或鋪排船外拋錨鏈造成事故，所以在主航道附近施工時應格外注意，要正確顯示施工信號，白天懸掛黑色圓球、十字架各一個，夜間顯示白光環照燈一盞。如果鋪排船向航道方向伸出纜索、錨或其他類似物體，應當在伸出的方向，夜間顯示紅光環照燈一盞，白天懸掛紅色信號旗一面，要在錨漂上加錨燈以策安全。施工時要加強瞭望，用甚高頻通報施工信息，確保施工作業和船舶航行安全。

2、加強對水下地形的研究

對于深水區的沉排，水下地形也要格外注意，如鋪排位置水下地形不平整，會產生水下漩渦，流速越大漩渦產生的不穩定性越強，這方面在沿海表現的較少，因沿海受漲落潮的影響，水下地形起伏不會太大，但在內陸地區特別是長江流域荊州以上江段表現的尤為突出，江段內沙卵石洲灘眾多，河床縱剖面變化急劇，局部存在“坡陡流急”的不利水流條件，對鋪排船施工生產有一定的影響，另外，水流分散地區會形成橫流、漩渦流等不利流態，如圖3所示，這種地形的鋪排任務一般是非常困難的，因為一旦在漩渦處施工極易造成排布翻轉、撕毀的現象，嚴重影響施工質量。

3、排頭的處理

沿海鋪排可選擇平潮時施放排頭，內陸水域施工正常情況下按設計配載能滿足排頭入水要求，但也會有特殊的情況發生，特別是三峽大壩的修建，導致水流速有時會有所改變，如水流速突然增大或水下有橫流、漩渦流產生，單靠設計配載是難以滿足施工要求的，施工中通常會采取兩種辦法。

給排頭加載。如圖4所示，由于長江護岸（洲）工程多用“王字塊”，所以采用加載“王字塊”的方式使排頭落底，把數個“王字塊”摞在一起用尼龍繩固定綁扎在設計配載邊沿，這樣對流速較大的深水區域鋪設效果更好些，但要注意加載的多少根據水流速決定，不能過載，否則會導致排布撕裂。

給排頭拋錨。對于漩渦流地區，排頭極易翻卷，對此現象施工中采用了一種新的方法來應對，就是在排頭位置一般四到五米處設置一個錨，錨是用幾個混凝土塊綁扎在一起做成的，錨與排布間通過15m左右的丙綸繩連接，施工時船先搶位，之后滑板下放先拋錨，錨落底后就會產生抓力，之后再下排頭，由于有錨的拉力，可抵消漩渦的旋轉，排頭在水下就不會翻卷，如圖5所示，這種方法應對水下地形縱剖面變化急劇地區比較有效。

4、排布的搭接檢測

搭接是保證施工質量合格的關鍵因素之一，搭接的好壞直接影響整個工程的使用壽命，所以是排體檢測的重點，通常情況下是在排體四角、堤身排中心線和堤身排與余排交界處排體兩側共設檢測浮球若干（6—10個），排體沉放完成后鋪排船啟動錨機調節錨纜由排尾向排頭方向平行移船，使用GPS背包逐個檢測排體上浮標點的坐標，測量完畢后選擇小流速時潛水員下水探摸或水下攝像抽查排體的鋪設情況，比對檢測結果。

結束語

軟體排護底的主要功能是保土透水，保護排體下的泥沙免受水流沖刷而流失，無紡土工布露出的毛絨在水下有吸附泥沙的功能，具有良好的貼附性，在排體外面沖刷時能自然下垂，附在沖刷溝內坡面上，這樣能起到有效的防護作用。軟體排對防波堤、護灘、護洲、人工島、航道整治等防沖刷護底工程有廣闊的發展前景，而且軟體排有良好的水力特性，較長的使用壽命，較強的抗拉能力，造價低、柔軟等特性，目前正逐步向深水區發展，如洋山深水港，軟體排沉放的水深超過了20米。