混凝土鉸鏈排用軟體排沉放船沉排施工工法

(湖北水總水利水電建設股份有限公司，湖北 武漢 430000)

在河道整治工程中，混凝土鉸鏈排護岸技術作為一種新技術，廣泛地用于抗沖刷的防護工程。混凝土鉸鏈排是指用U形環將混凝土預制塊相互連接構成的，既可以抗沖又可以適應不同表面形狀和沉降的柔性排體。作為一種平順柔性的護岸形式，其基本原理是利用土工布的反濾特性，上層布置混凝土預制塊壓重起到抗沖刷作用，從而對水下坡腳和堤腳起到保護作用。

傳統的混凝土鉸鏈排施工所需的鋪排船是由甲駁改裝加工而來的，安全性浮動較大，并且施工過程中常出現排布拉裂、鉸鏈U形環斷裂等問題，施工操作難度較大。混凝土鉸鏈排用軟體排鋪排船沉排施工，輔以相應的措施，施工效果較傳統方法改善明顯，縮短了工期，降低了工程成本，保證了安全和質量。

1 概 述

長江荊江河段河勢控制應急工程2014年實施。工程位于長江荊江河段，荊江河段上起湖北枝城下迄湖南洞庭湖口的城陵磯，以藕池口為界分上、下荊江河段。上荊江河段由洋溪、江口、婉市、沙市、公安、郝穴等6個彎道段及彎道間的順直過渡段組成；下荊江河段自上而下由石首河彎段、沙灘子自然裁彎段、中洲子人工裁彎段、上車灣人工裁彎段、鹽船套至荊江門段及熊家洲至城陵磯段組成。荊江河段全長347.2km，其中上荊江河段171.7km，下荊江河段175.5km。

施工的標段工程位于湖北省長江荊江河段，樁號為10+000～11+000，采用平順護岸型式。以枯水位為界，分為水上護坡工程及水下護岸工程。水上工程采用干砌塊石護坡；水下護岸工程主要采用鉸鏈混凝土沉排型式，共129306m2。本工程鉸鏈混凝土沉排單塊排體寬22m、長120m。工程于2015年4月10日開工，2016年4月25日完工。

2 施工工藝

2.1 施工工藝流程

混凝土板鉸鏈沉排施工工藝流程如圖1所示。

圖1 混凝土板鉸鏈沉排施工工藝流程

2.2 沉排施工

施工時，使用GPS準確定位鋪排船。先將所需寬度的排布卷入直徑1.5m、寬40m的卷筒內，10t吊車將裝有混凝土板的托盤吊至鋪排船上，排首與系排梁平行相對，啟動沉排船卷筒配合人工將排布拉至指定點固定，拉排布前需在操作平臺上均勻灑一層滑石粉。人工將已放好的混凝土板鋪設在排布上，使用U形環連接、筋條固定鋪滿平臺。鋪滿后啟動卷揚機、卷筒，利用鋪排船錨使沉排船緩緩向江心移動，排體經過鋼滑板徐徐沉入水下。卷筒用于控制下滑速度，讓排體放至最后七排排體時慢慢停止，直到最后五排排體時停止卷筒，以連接下一排體，如此反復，直至沉排長度達到設計標準。軟體排鋪排船總布置示意見圖2。

圖2 軟體排鋪排船總布置示意圖

2.3 操作要點

2.3.1 混凝土板預制

a.混凝土板在專門的預制廠地進行預制。場地要現澆混凝土地坪，表面鋪一層塑料薄膜，采用定型模板，提高預制質量和效率。

b.混凝土板的模板嚴格按照設計要求的形狀尺寸制作模具。模具要求鋼制，焊接牢固剛度大，拆裝方便可靠，內面表面光滑，對角線、各邊尺寸誤差不大于1mm，厚度誤差不大于0.5mm，數量能滿足施工強度的要求。

c.對混凝土板表面要求兩次收漿；嚴格控制脫模時間，以防發生變形、損角等現象；拆下的模具及時清洗干凈，安裝模具后在其內側面涂脫模劑；每塊混凝土板上及時用油漆寫上成型時間及班組號。

d.混凝土板養護與堆放；混凝土板不得過早搬動。每塊混凝土板的養護時間不得少于14d(在澆筑場要養護，在堆放場仍要繼續養護)，混凝土板的強度必須達到設計強度方可運輸。

2.3.2 混凝土板運輸

a.混凝土板的陸上運輸采用自卸汽車。將混凝土板裝入自卸汽車1.5m×1.5m的托盤固定好，每個托盤放置30塊，每輛自卸汽車配2個托盤。

b.三輪車將混凝土板運送至江邊后，用浮吊船將裝有混凝土板的托盤吊入運排船，滿載后駛向沉排船。

c.混凝土板要輕拿輕放，破損的混凝土板不得用于沉排施工。

d.運排船載滿混凝土板停靠在沉排船附近，等待沉排作業。

2.3.3 鋪排船定位

a.本工程施工使用的鋪排船滿載吃水1.5m，鋪排船靠岸前對水下深度做好檢測，避免沉排船擱淺。

b.鋪排船停靠在沉排區域的下游邊界，從下游往上游方向作業時，停船時要保證鋪排平臺上下游方面與系排梁平行相對。

2.3.4 鋪排布

a.將22m寬的排布卷入直徑1.5m、長40m的卷筒內，排首與排頭平行相對，人工配合沉排船卷筒將排布拉至排頭進行固定。

b.鋪排布時要保持平整，第一塊排布要覆蓋沉排施工最下游邊界。

c.排頭固定采用φ50鋼管打樁拉繩，鋼管長3.0m，間距50cm，用尼龍繩將排頭與鋼管緊密連接。

2.3.5 排體單元組拼

a.利用沉排船上起重設備將裝有混凝土板的托盤從運排船上吊至排布上分散堆放。

b.人工將單塊混凝土板按設計要求擺放在排布上指定位置，鋪排過程中，另外安排工人逐個將排布上的筋條與板上預留環綁扎牢固，相鄰板直接用U形環連接牢固，按設計要求組拼成排體單元。

c.單元排體組拼完成后，施工員和專職質檢員要對排體進行檢查，保證板間、板與排布間的連接牢靠。

2.3.6 淺水區鋪排

a.對于沉排船停靠點與排頭之間的淺水區部位，包括少量水上部分，采用人工直接鋪排。

b.將板長邊用U形環連接在一起，6塊一組(一組數量根據計算和試驗確定)，下部系麻繩。

c.將一組板的上部兩個拉環用吊帶與沉排船上起重機吊鉤相連，吊至排頭，人工拉麻繩將下部第一塊板擺放在排頭，吊鉤邊后退邊下放，待板全部落在排布上，取下吊帶，將板正確擺放，排布上筋條與板預留環緊密綁扎。

d.重復上述步驟，直到該區域淺水區鋪排完成，每組排體間用U形環連接牢固。

2.3.7 移船沉排

a.淺水區沉排完成后，開始移船沉排作業。

b.沉排時松開卷筒，利用6錨絞動沉排船緩慢勻速遠離岸線，調整活動鋼板平臺角度，讓排體緩緩沉入河底，以此循環。混凝土板鉸鏈沉排示意見圖3。

圖3 混凝土板鉸鏈沉排示意圖

c.卷筒上排布剩下3m時，啟動卷筒將上面的排布全部退出，卷入另一段排布，使用系接條將兩塊排布首尾連接，連接強度不低于設計抗拉強度的80%，然后卷緊排布，松開卡排梁，繼續施工。

d.沉排過程中，控制沉排船船體盡量與水流方向保持一致，以利于排體垂直入水。流速大于1m/s時，使用沉排導軌引導排布入水。鋪排順序為由下游方向往上游方向逐“條”沉排。

2.3.8 GPS定位校正

排體沉入水后，立即用GPS系統進行動態跟蹤定位，跟蹤沉排軌跡和搭接寬度，并現場繪制實時沉排軌跡，與理論軌跡對照，及時校正船位，確保搭接寬度符合規范要求。

2.3.9 沉排尾

a.單塊鋪排施工至設計尾端時，用符合強度要求的尼龍繩卷入卷筒，同時另一頭連接排布，然后啟動卷筒卷緊尼龍繩。

b.使用剪刀將排布上筋條剪開，利用排體自重讓排體尾端緩緩沉入江底，最后剪斷尼龍繩，尼龍繩牽引排尾使其能保證排尾均勻下沉而緊貼河床(注：剪斷尼龍繩處掛有足夠總量的石塊，保證尼龍繩全部沉入河底不影響其他船只行駛)。

2.3.10 沉排循環

待2.3.9步驟完成后，移動沉排船至上游側，保證搭接寬度2m，停靠到位后，重復上述步驟開始下一塊排體的施工作業。

3 資源配置

3.1 材料與設備

混凝土鉸鏈排主要由鋼筋、C20混凝土和排布(滌綸布)、鉸鏈U形環組成。混凝土預制塊要保證尺寸、強度、抗沖刷能力。U形環在指定廠家生產。所需主要機具設備見表1。

表1 機具設備配置

3.2 勞動力組織

船舶施工的人員包括船員58人，沉排作業人員具有較好的沉排作業經驗，對沉排中的控制措施等均有較豐富的經驗。勞動力配置具體見表2。

表2 勞動力配置

4 質量控制

4.1 事前質量控制

a.按規范做好對施工機械設備及原材料的進場檢驗工作，杜絕不符合工程施工要求的設備與材料投入生產使用。

b.嚴格執行施工技術交底制度。合同工程和分部工程開工前，必須進行施工技術交底，對施工工藝流程以及操作要點和質量控制要點等作詳盡說明。

4.2 事中質量控制

a.混凝土預制場地要平整，預制前嚴格按設計要求布置鋼筋和預留件，避免拼排時拉環錯位，澆筑時要合理振搗，保證質量。

b.混凝土板成型后按要求養護14d，脫模后注意保護，保存和運輸時要避免磕碰而導致碎裂。

c.排布要鋪放平整，延伸方向要與系排梁垂直，排頭固定牢靠。

d.鋪排前清除破損的混凝土板。鋪排時輕拿輕放，按照設計間距擺放平整、壓載均勻，板間U形環要連接牢固。排布與混凝土板間用筋條逐個綁扎牢固，沉排前施工員要仔細檢查是否存在漏綁或綁扎不緊情況，及時糾正問題。

e.沉排順序應遵照垂直水流方向由岸邊向河心鋪沉，順水流方向由下游側依次向上游側鋪沉的原則。

f.沉排時使用GPS實時測量定位，全過程監測排體邊緣入水的軌跡，同步繪制沉排軌跡圖。發現問題時及時調整沉排船行駛方向，糾正沉排偏位，保證沉排位置的準確性。

g.排體沉排定位時必須考慮施工時水流的流速和流向、排體的橫向收縮、定位等鋪設作業可能產生的誤差。每塊排鋪設的位置必須根據前一塊排已鋪的實際邊線位置修正后確定，保證2m搭接寬度。

h.注意對沉排船的絞錨速度和排布入水角度進行控制，防止出現卷排、縮排和疊排。

4.3 事后質量控制

沉排完成后，對露出水面的排體空隙在48h內用砂石料覆蓋，以防止排布老化。并全面檢查U形環是否有漏接或連接不到位情況。

5 安全管理措施

a.選用證件齊全、性能較好、按海事局規定配備有足夠船員的船舶進行材料運輸。嚴禁使用“三無”船舶和100t以下控制能力差的船舶。各運輸船舶必須配足救生、消防設備，具有良好的通風設備和足夠抓力的錨具。各船船主負責配載，嚴禁超載。現場施工員按以上要求對船舶是否處于適航進行檢查，檢查合格后方可放行。

b.施工時要提前到海事局報批，設立安全警示標志，密切注意往來船舶。各類船舶要懸掛相應號燈、旗號，并在施工水域行駛，依照《中華人民共和國內河避碰規則》的規定進行避讓，防止發生碰撞事故。

c.材料運輸船舶靠泊鋪排船時，事先與鋪排船取得聯系，得到鋪排船管理人員的許可后才可靠泊。

d.船上起重設備操作人員具有相應資質，運行時必須有信號工指揮，保證起重作業的安全。

e.卷排時，卷排滾筒和制動器周圍嚴禁站人。鋪排船滑板升降或溜放排體時，滑板或排體上嚴禁站人。絞纜鋪排時嚴格按要求進行，操作時隨時注意纜繩和排布受力的變化情況，如發現不利情況，立即暫停施工，及時采取相應措施。

f.沉排施工現場禁止吸煙，避免引起排布燃燒或者其他火災。

g.關注天氣預報和變化，遇大風、大浪、大霧等惡劣天氣，現場施工員立即停止施工。

6 效益分析

a.在工程施工中采用混凝土鉸鏈排用軟體排鋪排船沉排施工，不需要改造鉸鏈排鋪排船，節省了成本，縮短了工期。

b.混凝土鉸鏈排成型后外觀整齊美觀，美化了河岸的環境。

c.工程完工后，3年來經受了兩次洪水的考驗，長江荊河段堤岸停止了崩塌，混凝土鉸鏈排有效地保護了江河險段的堤防安全。

7 結 語

采用軟體排鋪排船進行混凝土鉸鏈排施工，進一步優化了施工組織，細化了施工流程，形成了一套規范化、標準化的施工方法，使混凝土鉸鏈排施工質量控制和安全管理得到了有效的控制，降低了人工操作難度，節省了項目投資，經濟效益和社會效益顯著，為類似工程提供了較好的實踐經驗。