D型系混凝土塊軟體排施工中撕排原因分析及處理措施

葉海桃

摘 要：以長江中游某高灘守護工程為例，對沉D型系混凝土塊軟體排出現撕排現象進行分析，找出可能的原因，介紹了現場采取的有效措施，為類似工程做參考。

關鍵詞：D型系混凝土塊軟體排 撕排 原因分析 處理措施

軟體排，在航道整治工程中應用普遍，主要用于受水流直接沖刷或因水流滲透作用而造成河床局部變形區域的河床防護。在長江中下游的航道整治中，因其整體性好、耐久性好、適應灘地多向變形的能力性強，施工方便，應用非常廣泛。但受沉排過程中各種不利條件的耦合，撕排現象也常有發生，影響施工進度，增加施工成本。本文以長江中游某高灘處沉D型系混凝土塊軟體排施工為例，對出現的撕排現象進行分析，根據分析結果采取一定措施，撕排現象得到有效控制。

工程概況

該工程位于長江中游某河段，由于人工裁彎，主流擺幅較大，彎道進口段的淺灘也隨之變化。本河段擬建四個區域邊灘守護工程，其中兩個區域的工程已實施完畢，從實施以來河道總體變化情況來看，這兩個區域穩定性大大增強，本擬建工程區域有小幅崩退，岸線走勢基本穩定，但岸線崩退的趨勢仍存在，仍需進行高灘守護。

1、地形、地質條件

該工程高灘岸坡走向140°，灘頂高程33.0～35.8m。水面線以上坡高11～12m，后緣因崩岸呈多陡坎狀，坎高8～10m，整體坡度一般50°～70°。岸坡地質結構為上粘下砂雙層結構的Ⅱ類岸坡，主要由②1灰黃色粉質粘土，厚度2.0～6.3m，容許承載力120kPa。②2深灰色粉質粘土，厚度1.2m，容許承載力90kPa。③1松散～稍密粉細砂，厚度8.6～17.8m，夾③2粉質粘土透鏡體2層。③2中密粉細砂，容許承載力建議值f=150kPa。由于岸坡上部粘性土，中下部以下為粉細砂，粉砂層的抗剪強度粘聚力為零，抗沖能力差。

2、D型系混凝土塊軟體排設計

D型系混凝土塊軟體排由排墊和小型混凝土壓載塊組成，壓載體之間縫隙較大，主要用于施工水位以下部位的河床防護。

排墊。采用250g/m2的單層聚丙烯編織布加筋而成，加筋條沿排長方向縫制，寬5cm，長與排長相等，縱向加筋條的首、尾端縫制成Φ5cm的圓環，便于排體間的連接。加筋條中心距除靠外側兩根為47.5cm外，其余為50cm。加筋條與排布之間縫制兩根一組的系結條（用于捆綁砼塊），系結條長80cm，寬3cm，組與組之間的間距為30cm，每組內兩根系結條間隔20cm。另在排墊縱向邊緣一側距離邊緣6m處設置一根紅色檢測條，檢測條寬5cm。主要材料技術指標如表1。

混凝土壓載體。該壓載體為C20砼塊體，平面尺寸為40cm×26cm×10cm（長×寬×厚），其重量為21.93kg。為與排體系結方便，在兩側長邊各設有兩個深度為6cm、寬度為3cm的的凹槽，凹槽中心間距為20cm。砼塊兩邊凹槽內的棱角（與系結條接觸處）要求呈弧形，平均每100平方米排需砼塊400塊。

3、 D型系混凝土塊軟體排施工工藝

把軟體排布卷上卷筒，在滑板上展開一段，然后將D型系混凝土塊吊上排布安放，將D型系混凝土塊與排布上的綁扎環進行綁扎，最后D型系混凝土塊與排體連成整體。松開卡排梁及滾筒，利用D型系混凝土塊排體自重使排體沿滑板徐徐沉入江底，然后剎緊卡排梁及滾筒，在鋪排船上繼續系結混凝土塊。并在控制滾筒及剎車的情況下，開動錨機絞錨，緩慢移動船位，使系結好的混凝土塊軟體排連續不斷地沿滑板沉至江底，直至該幅軟體排余排鋪設完畢。施工作業如圖1，2，3。

D型系混凝土塊軟體排施工

本工程主要采用D型系混凝土塊軟排體進行水下護底，長度約為2658m。采用單幅寬40m的D型排80幅，排體間設計搭接寬度6m。利用專業兩艘沉排船進行沉排施工。

1、D型系混凝土塊軟體排施工情況

該工程施工時間段主要在2014年10月至2015年1月。80幅D型排安排兩艘沉排船分段進行施工。現場撕排情況統計如表2。

從統計的表格情況看，現場撕排有縱向撕排有橫向撕排，撕排處離排頭距離不同，撕排處的水流速度也有大有小，各不相同，水深基本較深。從撕排時現場觀察，多數從排布縫合處開始撕裂，排布下水流紊亂。

2、 撕排原因分析及處理措施

D型排的抗拉受力主要為水流和排體自重的影響，而這些影響使D型排受力大小和方向無規律可循。根據現場施工組織和水流水位情況，分析出有以下幾個原因耦合造成局部受力不均而撕排：

水流影響。沉排施工時主要受水位、水流限制。根據本工程具體情況，計算出軟體排抗掀參數軟體排邊緣臨界流速約為2.26m/s，據往年的資料，洪水期軟體排附近最大表面流速為3m/s，則貼近河床的軟體排邊緣流速=2.12m/s。現場測的流速均未達到2m/s，單從流速大小來說，軟體排能抵抗現場流速。但現場觀察到水面水流紊亂，對排布有頂沖作用力。

水下地形影響。該段坡體中下部砂層露出，腳槽處砂層易沖刷，腳槽處穩定性差。該類地質條件受水流影響，容易崩塌，形成較為復雜的地形。局部地區可能造成深溝，排體局部落入深溝，在壓載體自重的作用下，拉扯排布，使排布局部受力增大。

施工工藝影響。軟體排施工經過幾十年的發展和改進，施工技術已經比較成熟。但再成熟的工藝，仍存在影響軟體排撕排的因素。張為等人曾研究過，排布受力特性與沉排過程中放排速度、移船速度有關，也與鋪排方向與水流方向夾角有關。在施工過程中，放排速度與移船速度，鋪排方向與水流方向夾角不可能做到理想狀態，所以這也可能造成撕排的又一因素。

其他因素影響。撕排現象的發生還有可能與排布的質量、壓載體的質量、現場系結混凝土塊人員的操作規范等有關，這些均存在偶發性。一般來說，進場材料有合格證且通過抽檢合格后用于現場施工，人員均通過教育培訓上崗作業。

在鋪排過程中，受多因素耦合，撕排現象有時也是難以避免的。分析原因，及時采取合理的措施，避免損失擴大，保證工程進度和質量，對施工單位來說，顯得尤為重要。本工程主要采取了如下處理措施：

裂開趨勢難以控制時，采取割排措施，并及時進行補排。割排時，工人離開作業區，船位保持不動，現場施工員記錄割排處的坐標、流速、水深等數據。再安排專業人員在靠近滾筒位置處由下游向上游側割排，依次序將排布加筋條割斷，排布在壓載體和自重的作用下緩慢落入水底，若在壓載體和排布自重未使排布斷開，可利用鋪排船微動使排布斷開。

在出現排體受力較大或撕裂較小時，及時采取加強繩[6]。加強繩在軟體排排布上設置根據現場撕裂情況進行布置，本工程加強繩沿排布縱向每隔1m設置6-7m長，在每道加筋條的位置打結，分攤加筋條上的力。通過采取加強繩的措施，撕裂現象得到控制，可繼續沉排。后續依據聲納成像分析，對存在的問題采取相應修復措施。

邀請經驗豐富的施工操作人員進行現場交流，指導施工，如加強繩的設置優化，系結混凝土塊的分布位置優化，放排速度、移船速度的控制以及通過船舶移位方向微調軟體排與水流方向的夾角等。

結論

綜上所述，軟體排的撕排是多種因素耦合造成的。鋪排施工中，除了考慮水流條件、水下地形、排布、壓載體的質量等客觀因素的影響，還要加強統籌協調和現場管理，不斷提高人員操作水平。從本工程的實踐可以得出，分析現場撕排機理，采取一定的補救措施，可以有效控制撕排進一步擴大；不斷總結施工經驗，采用良好的施工工藝，則可有效減少或防止撕排，從而保證工程的質量、進度，避免額外成本支出，提高工程效益。

參考文獻：

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[5]張為，李義天. 系混凝土塊壓載體軟體排受力特性研究[J]. 水運工程.2006（1）： 9-15.

[6] 雷雪婷，耿嘉良等人. 混凝土聯鎖塊軟體排施工中撕排現象的解決方法[J]. 水運工程.2012（11）：191-193.

（作者單位：長江南京航道工程局）