航道整治鋪排施工的實(shí)踐與思考

吉加強(qiáng)

摘 要：針對邊灘根部護(hù)岸鋪排施工中遇到的排頭處理問題，結(jié)合工程實(shí)例探討了排頭處理方法的改進(jìn)途徑和聲納同步檢測技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，可供類似的內(nèi)河航道整治工程參考。

關(guān)鍵詞：航道整治；鋪排施工；排頭處理；同步檢測技術(shù)

中圖分類號：U615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1006—7973（2017）06-0046-02

長江中游荊江河段因其復(fù)雜的自然地質(zhì)條件，向來以河床演變劇烈，洲灘變遷頻繁，航槽穩(wěn)定性差，礙航情況頻發(fā)而聞名，長江三峽工程建成投用未能改變該河段航運(yùn)長期受限的局面。根據(jù)國家《長江干線航道總體規(guī)劃綱要》，荊江河段2020年前要建成長江一級航道，滿足由2～3千噸駁船組成的6千至1萬噸級船隊(duì)通航要求。要達(dá)到上述通航能力，僅靠應(yīng)急維護(hù)性疏浚和調(diào)標(biāo)改泓等常規(guī)手段已不能滿足荊江沿岸經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對長江水運(yùn)的需求，各界殷切期盼國家對荊江航道進(jìn)行系統(tǒng)的整治。

長江中游荊江河段航道整治工程于2013年下半年開始實(shí)施，通過對沿線礙航河段采取筑壩、護(hù)灘、高灘岸線守護(hù)、已建護(hù)岸加固等工程建設(shè)，致力于對荊江航道進(jìn)行有效的治理。該系統(tǒng)整治工程完工后，荊江航道在長江黃金水道中的支撐作用將日益突顯，萊家鋪邊灘守護(hù)工程就是該分批實(shí)施的系列航道整治工程之一。

1 工程概況

萊家鋪邊灘位于荊江河段萊家鋪水道下游右岸，該邊灘順河發(fā)育，長約5.6km，其根部存在一條竄溝，溝寬10～40m，枯水期最低水位時(shí)溝深2～3m，其下部敞開段形成了鵝公凸倒套，竄溝上段崩岸后退比較陡峭，隨著水位變化竄溝內(nèi)水流的流速和流態(tài)多變（圖1）。

為了防止萊家鋪邊灘中下段及鵝公凸倒套沖刷發(fā)展，分流主槽水流，影響現(xiàn)有航槽穩(wěn)定，在萊家鋪邊灘中下段修建兩道護(hù)灘帶，同時(shí)對護(hù)灘帶根部長1758m的高灘岸線進(jìn)行鋪排護(hù)底和拋石壓載守護(hù)，守護(hù)寬度為100m（圖2）。

護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工須等護(hù)底排鋪設(shè)和拋石壓載完工后，在長江水位降落到施工水位以下，通過將護(hù)底排排頭壓入枯水平臺(tái)下方來保證護(hù)岸結(jié)構(gòu)工程的穩(wěn)定，護(hù)底排鋪設(shè)要充分考慮與護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工的銜接，做好排頭處理是鋪排施工的關(guān)鍵。

2 排頭處理

萊家鋪邊灘區(qū)域地形高程較高，需要有合適的水位條件才能開展鋪排施工，5月初長江水位開始緩慢上漲較為適宜，根部護(hù)底排的施工順序是從地勢低的下游向地勢高的上游逐步推進(jìn)。施工區(qū)下段處于鵝公凸倒套內(nèi)，水流平緩，岸坡坡度小（坡比接近1：5），此時(shí)水位剛剛接近設(shè)計(jì)枯水平臺(tái)位置，可直接將排頭鋪設(shè)在護(hù)岸結(jié)構(gòu)枯水平臺(tái)位置。排頭處理采取在枯水平臺(tái)上方打入一排短木樁，將從排頭牽引出來的丙綸繩系到短木樁上的簡易方法。為了減少護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工時(shí)解砼塊和重新綁砼塊的工作量，施工中在枯水平臺(tái)位置的排體上均勻碼放適量的D型砼塊進(jìn)行壓載，以滿足排頭的抗浮穩(wěn)定性要求。

萊家鋪邊灘岸坡主要由粉質(zhì)粘土和粉細(xì)砂組成，抗沖刷能力差，汛后退水過程中上游岸坡經(jīng)常出現(xiàn)崩塌后退現(xiàn)象，特別是施工區(qū)中上段竄溝貼岸，岸坡陡立。隨著護(hù)底排施工進(jìn)入竄溝影響區(qū)域，簡易的排頭處理方法已不能保證拋石壓排和根部拋石補(bǔ)坡期間護(hù)底排的安全，考慮到長江主汛期上漲的江水將完全淹沒萊家鋪高灘，拋石過程中一旦出現(xiàn)排頭固定不牢而下滑的現(xiàn)象，必將造成后期護(hù)坡結(jié)構(gòu)枯水平臺(tái)施工難度增加。

為了提高陡坡段護(hù)底排的抗下滑力，采用木樁設(shè)置地錨的方式固定排頭，具體施工步驟如下：

首先清除高灘上的蘆葦?shù)入s物，人工在距坡頂3-4m處挖平行于排頭方向的地壟溝（溝長1.3-1.5m，溝深0.8m），溝寬以方便開挖且周圍土方不坍塌為宜，謂之主溝；從垂直于該溝中間位置向外開挖一條由0.5m深到地表的漸變溝，謂之輔溝。接著將長1.2m的粗木樁（直徑6-8cm）中間系上丙綸繩水平放入主溝，丙綸繩沿輔溝引出，在主溝前方側(cè)壁相距70cm左右直立打入兩根一頭削尖的木樁，其頂部與地面平，用來增強(qiáng)粗木樁的抗拉力，然后分層邊回填邊壓實(shí)。將細(xì)丙綸繩系到排頭加筋條拉環(huán)上作為分力拉繩，安排工人在坡頂一字排開，通過拽拉細(xì)丙綸繩牽引排頭上岸，將從粗木樁牽引出來的丙綸繩系成環(huán)形扣，每12-16根分力拉繩集中系到一個(gè)環(huán)扣上，各分力拉繩的松緊度應(yīng)力求整個(gè)排體受力均衡。固定幅寬40m的軟體排排頭，需設(shè)置這樣的木樁地錨結(jié)構(gòu)5-6個(gè)，相鄰兩張排的搭接部分可以共用一個(gè)地錨。

該方法解決了高邊坡條件下排頭固定不牢的問題，江水上漲后排體抗浮穩(wěn)定性好，但是木樁需提前訂購加工，在后續(xù)的施工中無法利用，增加了工程成本。通過對木樁地錨結(jié)構(gòu)的功能分析，發(fā)現(xiàn)用D型砼塊代替木樁設(shè)置地錨也非?？尚?，也是對木樁地錨結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)方案，主要施工方法如下：

清除影響施工的蘆葦?shù)入s物，人工在高灘岸坡上每隔4-5m挖一個(gè)長方形土坑（寬度略大于兩塊D型砼塊疊合的厚度），將兩塊D型砼塊大面疊置后，沿凹槽綁上主繩，繩結(jié)打在D型砼塊大面正中，綁好后繩結(jié)朝向江面方向埋入坑中并回土壓實(shí)，從砼塊上牽引出的丙綸繩與排頭拉環(huán)相連，利用砼塊的自重和土壓力起到固定排頭的作用。

采用砼塊設(shè)置地錨可就地取材，不需另外采購材料，砼塊可在枯水平臺(tái)結(jié)構(gòu)施工時(shí)回收再利用，節(jié)約了資源和施工成本。

3 工程質(zhì)量檢測與控制

航道整治工程鋪排施工的排體搭接質(zhì)量檢測，一直以來采用潛水員攜帶沖砂設(shè)備和水下攝像機(jī)進(jìn)行人工探摸的方式，其主要缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，檢測效率低。人工探摸作為一種工后質(zhì)量檢測手段，無法為鋪排施工質(zhì)量控制提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)，航道整治鋪排施工檢測需要采用更為先進(jìn)的技術(shù)手段。

萊家鋪邊灘守護(hù)工程鋪排施工全程聘請第三方檢測單位駐船，采用聲納水下檢測技術(shù)對鋪排施工質(zhì)量進(jìn)行同步監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了鋪排施工過程的可視化，施工質(zhì)量數(shù)據(jù)能直接從設(shè)備終端顯示器上獲取，專業(yè)技術(shù)人員通過量取排體著床后的寬度數(shù)據(jù)，可以判別當(dāng)前排體是否存在縮排現(xiàn)象；通過量取相鄰排體重疊區(qū)域的寬度，可以鑒別相鄰排體之間的搭接量是否滿足規(guī)范要求。當(dāng)發(fā)現(xiàn)相鄰排體搭接量向設(shè)定控制指標(biāo)值趨近時(shí)，施工班組可及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，將排體搭接量控制在質(zhì)量目標(biāo)范圍內(nèi)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)排體局部縮排后，可提前調(diào)整下一張排的計(jì)劃線，來保證相鄰排體的搭接量。

在鋪設(shè)根部護(hù)岸D32號排時(shí)，聲納同步監(jiān)測發(fā)現(xiàn)上游排邊出現(xiàn)縮排現(xiàn)象（縮排最寬處達(dá)6.8米），無法通過調(diào)整鋪排船船位進(jìn)行補(bǔ)救，在鋪至該排排尾時(shí)，鋪排船進(jìn)入護(hù)灘帶下緣淺水區(qū)，橫向翻灘水流流速較大，上游迎流排體受翻灘水流頂托而出現(xiàn)回收繩緊繃的現(xiàn)象。

為了防止鋪設(shè)后續(xù)護(hù)底排繼續(xù)出現(xiàn)縮排和上游排體受力過大的情況，綜合現(xiàn)場水流流向測定和聲納同步檢測圖像，經(jīng)論證認(rèn)為：通過減小水流流向與排體的夾角，一定程度上能改善上游排體的受力狀況。D33號排在鋪設(shè)方向上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)5°以保持鋪排方向與水流流向接近于垂直，同時(shí)整體排位下移6米確保相鄰排體之間的搭接（圖3），整個(gè)鋪排過程比較平順，排尾上游排邊受翻灘水流頂托而掀動(dòng)的狀況得到了顯著改善。

由于本工程鋪排過程中使用了水下聲納同步檢測技術(shù)，綜合鋪排完工后的水下探摸檢測，鋪排施工質(zhì)量全部符合設(shè)計(jì)要求。隨著聲納同步檢測設(shè)備使用成本的下降和相關(guān)技術(shù)手段的成熟，施工單位完全可以將水下聲納檢測設(shè)備固化到鋪排船的信息化管理界面中，作為施工班組的日常質(zhì)量自控手段，提高鋪排施工質(zhì)量的同時(shí)又可節(jié)約工程成本。

4 小結(jié)

（1）排頭處理是航道整治工程根部護(hù)岸鋪排施工的關(guān)鍵，萊家鋪邊灘守護(hù)工程由于灘高坡陡且需度汛，施工過程中分別以木樁和D型砼塊設(shè)置地錨進(jìn)行排頭固定，其中以砼塊設(shè)置地錨的方案最為經(jīng)濟(jì)合理。

（2）施工區(qū)水流流速和流向的變化對鋪排施工安全與質(zhì)量的影響極大，通過現(xiàn)場實(shí)測流速和流向可為施工方案的調(diào)整和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）聲納水下同步檢測技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)顯示水下排體搭接圖像，與以往采取人工水下探摸檢測鋪排質(zhì)量相比，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正鋪排過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。人工探摸屬于隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)，而聲納同步檢測技術(shù)屬于全數(shù)檢驗(yàn)，是今后航道整治鋪排施工技術(shù)進(jìn)步的方向。建議將聲納同步檢測作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)寫入航道整治工程招標(biāo)文件，必將有助于推動(dòng)航道整治鋪排施工技術(shù)的全面進(jìn)步。