砂肋軟體排與混凝土壓載塊軟體排的比較

汪瑋，趙海升

（1.長江航道整治中心，湖北 武漢 430000；2.天津天科工程管理有限公司，天津 300456）

1 系接壓載體軟體排的設計原理及主要類型

系接壓載體主要由保土防沖刷的排墊和壓載體構成。軟體排長度在設計中應考慮褶皺系數、收縮系數以及預留因沖刷增加的長度的系數。壓載體應考慮排體的穩定性計算：主要考慮排體的抗漂浮、排體的抗邊緣掀動，排體的抗順坡下滑（在坡面上鋪設時），排體上要求的壓載穩定性。對于強沖刷區域的軟體排邊緣通常形成鋸齒狀的三維變形，隨著沖刷的變形就會出現撕裂、塌陷，需要在軟體排上拋填塊石防止軟體排被破壞。

1.1 排墊

排墊由排布、加筋條和系接條三種聚丙烯土工材料縫制而成，排布其主要作用就是防沖保土，加筋條的作用是增加排墊的強度和固定系接條，系接條將壓載與排墊緊緊地相連，防止壓載體脫落。排墊應具有良好的抗沖保土性、滲透性，還應考慮施工時受壓載塊重力、水流力和波浪力作用下,確保其在施工中的完整性、抗拉性、耐久性。

1.2 壓載體

（1）通常情況下，僅起到臨時壓載排布,便于排布平順地沉到護灘、護底帶上，通常情況下還會采取拋石、拋透水構筑物等永久壓載，另一個作用是對后續拋石施工時起到對排墊保護作用，陸上施工時效果比較明顯。軟體排沉排經水下探摸或者聲吶檢測合格后及時地進行拋石、拋填透水構筑物等進行壓載以保證軟體排的效果。

（2）目前的壓載體主要有砂袋、混凝土塊壓載體兩大類，主要考慮排墊的穩定性及施工過程的可行性及經濟性。

（3）壓載體的設計：對于水下護底軟體排，要求壓載體有足夠的重量和強度，加工簡易快捷，系接方便牢固，便于施工方便。壓載體主要有系袋軟體排（已經很少使用），系混凝土軟體排，砂肋軟體排，混凝土聯鎖塊軟體排和砂肋——混凝土聯鎖排等幾種類型。

1.3 質量控制要點

軟體排其施工質量影響地基基礎的穩定,是影響到整體工程質量的關鍵因素之一,由于是隱蔽施工 ,難以全面檢測其鋪設質量的好壞,需要從以下幾點控制施工質量：

（1）排墊的質量控制,從原材料及加工的質量進行控制，嚴格地控制縫制質量及加筋條的間距等。壓載體連系質量控制,主要檢查系接數量、排列方式、系接質量。拼縫的強度要滿足設計要求，一般不低于80%，在排長的方向應盡量地避免有拼接。

（2）縮排、翻排、撕排的控制,當施工水域水深和流速較大時，懸掛在水中的排體在水流的作用下會發生向下滑動，壓載塊從排布上脫落的現象。此時，應在船的上游加導軌，將排頭掛在導軌上，徐徐沉放可控制縮排和翻排現象。對于撕排現象系結塊的綁扎應牢固，盡量使軟體排形成一個整體，采取增加橫、縱向加筋條的措施，且移船的速度不宜過快，每次移船的距離不應過大，避免排體受力過大導致撕排。一個通條軟體排盡量在一個工作日完成,不要讓排體漂浮在水中很久,實在無法推進應盡量停留在水流較平緩的區域，且排體在一個通條的長度方向盡量不要有拼接。

（3）排體搭接寬度滿足要求，及時地關注沉排軌跡，施工完成后及時水下探摸或聲吶掃測，若搭接不符合要求需及時補排。

（4）陸上施工時，嚴禁機械在排墊上行走,施工過程中必須保證排墊不破損。土工織物未經抗老化要求的必須隨鋪隨壓載，土工織物經抗老化處理的，規范要求也不應大于72小時(目前抗老化的材料雖然經96小時紫外線照射能達到原強度的90%,但仍不能長時間日曬)。

2 幾種工程實例中壓載體的選擇

2.1 長江中游某維修工程

（1）工程水文本河道區域設計時考慮實測表面流速在2m/s左右，最大不超過2.5m/s，建筑物結構按3m/s設計。

（2）排墊結構：采用250g的編織布，排墊沿排寬方向每隔50cm，設有一根5cm寬的縱向聚丙烯的加筋條，用于綁扎環和排墊的抗拉強度、長度和排長相同，在加筋條上每隔1m設置一個綁扎環，環直徑80mm。壓載體為C20的混凝土塊體，平面形狀呈圓形，其直徑為36cm，厚10cm,其重量為21.9kg，砼塊的間距為14cm，砼壓載塊預制采用丙綸繩串成片，每個單元尺寸為4m×5m。沉排梁：用沉排梁牽引排頭下沉，采用C25的砼，梁長3.5m,粱的橫斷面為30cm 的正方形，粱重約0.77t。

（3）施工的效率及工程造價：投入1艘鋪排船，1艘運壓載體運輸船，工人14名，日施工約5000～6000㎡,對船上吊機依懶性強，一旦吊機出現故障則無法繼續施工，吊裝作業多導致安全隱患多,且疲勞作業容易出現安全事故。預制構件費用較高，運輸船舶費用也較高，導致整體施工費用高，且在人工系接牢固性方面存在一定的檢查難度。

（4）本工程的施工難度排頭處由已成灘面,無法采用沉排船鋪設（灘面約有30米，水中約有30米沉排船無法鋪設），D型聯鎖塊單元塊較重，人工不可能鋪設，挖掘機等設備也無法在排布上行走，把D型聯鎖塊拆成一個個的小塊，人工雖能施工，施工效率極低，且后期的拋石施工也無法實施。本工程的灘面較大利用了一臺挖掘機在灘面上，把整塊的單元塊用浮船拉到岸邊然后利用機械運到制定位置再綁扎，效率較低，施工一天僅完成800～1000㎡，且水深1m左右的區域無法采用這種工藝，水下的系接及塊體的精確度無法保證。

（5）本工程的幾點設想：作為軟體排的主要保土功能，水工土工織物應用技術規范中明確表示，對有保土性能的土工織物濾層材料應選用非織造土工織物，針刺無妨土工織物具有反濾層、排水、隔離的優良性能，強度低但延伸率大。針刺無妨機織復合布集無紡布保土反濾，排水性能好，機織布強度高，織物性能穩定的新型土工布。目前沿海、長江口區域大多采用230g/㎡的機織布和150g/㎡無紡布針刺復合的土工布,視情況可以提高機織布規格。

2.2 天津沿海某港口的軟體排護底結構

（1）工程概況：位于渤海灣，外海6海里，水深4～7米區域。

（2）排墊結構：采用380g針刺無妨復合布（230g/㎡和150g/㎡的復合布），采用每隔1m設置5cm的加筋帶。

（3）壓載體為間距1.5米，直徑300mm通長砂肋, 每1.5m設置φ300mm砂肋（在排體的邊緣6米砂肋間距為0.5m，這個作用相當于沉排梁及邊緣加強措施）。長管袋的砂肋，采用圓筒形聚丙烯長絲機織布，砂肋通過砂肋套與排布固定于一體，然后沖灌砂，砂肋長度與排寬相同。（砂肋垂直與排布長的方向）砂肋的優點是沖灌長度長，壓載的面積大，一次成形，施工效率高，針刺符合布具有良好的透水保土的性能。

（4）施工的效率及工程造價：施工投入鋪排船1艘，運沙船1艘（若干），工人12個人，3～4個小時能夠施工完成一張32m×100m的軟體排，用砂約為300m3（砂肋的間距為1.5m），一天約能完成10000平米的軟體排鋪設。對船上吊機的依賴性較小,基本無吊裝作業,安全隱患相對較少。本工程的造價在30～40元/㎡左右。

（5）使用范圍及優點：①陸上,水上都可以。在流速大的區域應加密砂肋的間距（進行壓載物的穩定性核算）。某旅游度假島項目，采用的是砂肋軟體排上拋填30cm的二片石倒濾層然后進行塊石的壓載。②施工效率高,排布集中加工,砂肋水力沖灌，系接牢固性好，機械縫合質量便于控制。③工程的造價,造價較低,是聯鎖軟體排的(1/3～1/2)的造價甚至更低(視砂肋的間距及充填沙是否在當地采購)。④本工程的優化：天津地區無粉細砂，采購困難，避免停工待料，可以采用D型聯鎖軟體排，適當的增加壓載的塊體間距，減少工程的造價。

3 兩種壓載軟體排的比較

（1）長江內的整治建筑物能否采用砂肋軟體排進行施工，查閱相關文獻，得知有砂肋軟體排的工程實例。如界排河段新淤洲魚嘴的系袋體軟體排設計：排墊由160g聚丙烯編織布縫制而成，排長50米，排寬15m，排墊沿縱向每隔50cm，間距縫制一根5cm加筋條，加筋條下面有1cm寬系袋條，每50cm固定一根，壓載體采用小沙袋直徑20cm，長100cm。砂肋軟體排其實是系接沙袋的優化方案，對小沙袋用通長的砂肋代替。

（2）長江澄通河段通洲沙西水道整治工程，采用的排墊采用的是320g/㎡丙綸機織土工布，加筋帶寬7cm每隔75cm布設一條，壓載體采用的是每隔70cm布設一條直徑為30cm的砂肋。

（3）若施工區域的流速大加密砂肋仍無法施工，可以采用砂被軟體排，在洋山深水港四期工程西側導流堤，位于洋山港最西側，水深為11m，此區域漲落潮頻繁，漲落潮流速較大，在2～3m/s，采用的砂肋+砂被軟體排（如圖1），砂肋的間距在0.5m或1m兩種規格，中間采用的是砂被0.5cm厚。

（4）在長江口深水航道采用的是砂肋——聯鎖塊的混合軟體排（如圖2）：長江口12.5米深水航道減淤工程南壩田擋沙堤加高工程，位于長江口水域，采用南（內）側17m砂肋余排+堤身砂肋排+北（外）側22m砼聯鎖塊余排；排墊：護底軟體排排布均采用800g/m2的機織無紡復合土工布（350g/m2機織布+450g/m2無紡布針刺復合而成。壓載體：砂肋軟體排采用直徑0.3m長管狀砂肋壓載，堤身排砂肋間距1.0m，余排砂肋間距0.5m。砼聯鎖塊軟體排壓載砼塊規格為0.48×0.48×0.12m，排邊5m范圍壓載加重處理，采用0.48×0.48×0.2m砼聯鎖塊。堤身砂肋土工布采用350g/m2機織布縫制而成，余排砂肋土工布采用600g/m2機織無紡復合土工布（350g/m2機織布+250g/m2無紡布針刺復合而成）。

綜合以上幾個工程的實例，長江中游的某維修項目應該是可以采用砂肋軟體排（陸上區域及淺水區域沉排船無法施工的區域）+D型聯鎖塊軟體排(深水、流速大的區域),或者可以直接采用砂被軟體排,此維修工程設計排墊的混凝土壓載物重量為200㎡有17t的混凝土壓載片，若采用直徑φ30cm的砂肋間距1米壓載200㎡的砂肋重量為11.3m3，（按沖灌飽滿系數0.8計算，粉細砂密度約為1.85t/m3）約為20.9t,可以滿足壓載穩定性的要求。在排尾處出于穩定性的考慮采用加密砂肋φ30cm的砂肋間距0.5米方式,采用砂肋或者砂被可以大大地降低施工難度，節省施工時間，降低工程的造價。

4 結語

關于兩種軟體排結構形式選擇原則應考慮以下要求：

（1）在風浪較大、受水流頂沖、地形較平坦、沖灌砂采購較便利的區域或者工期較短，預制聯鎖塊不便利的區域，宜采用砂肋軟體排。

（2）在水陸都存在的區域、沉排船無法施工的淺水域應該采用砂肋軟體排，或者是航道加深清淤的區域能夠綜合的利用，可以大大地減少工程造價。

（3）在受水流頂沖、表面流速大、地形較復雜和水深的區域，宜采用混凝土聯鎖塊軟體排或者采用混合軟體排。

（4）壓載物的重量（砂肋的密度及D型聯鎖軟體排的每平米重量）也不是越重越好，在水流較大，水較深的區域，壓載物越重水流越紊亂，導致排體及系接區域受到的壓力越大，可能更容易引起懸浮在水中的軟體排撕排，壓載物脫落導致沉排失敗。

（5）總結幾個工程實例采用哪種壓載物結構的選擇應根據規范進行水流與流態進行排體壓載的穩定性驗算及材料的采購難易程度、施工的便利程度、經濟程度綜合考慮。