水利工程沉排石籠施工技術

陳榮

摘要：國內外水下沉排施工作業主要為船舶施工，沉排施工多為混凝土軟體排、鋼筋石籠網箱，賓格石籠沉排。本文以某工程為例，對水利工程沉排石籠施工技術進行探討。

關鍵詞：水下沉排;吊具;汽車吊;沉放

一、工程概況

某工程長約9.2km，河道寬度為200m～400m，由于大量無序采砂，治理段河道內形成三處比較大的沙坑，深度為5m～15m，本工程通過河道疏浚，滿足防洪安全，通過岸邊部分沙坑填筑、高陡岸放緩和培厚，采用格網石籠防護，保證岸坡穩定，沉排為親水平臺水下填筑的護坡工程。示意圖見圖1。

二、總體思路

汽車吊吊裝沉排是根據不同水深采用了不同噸位的吊車進行水下格網石籠沉排施工。石籠在水下的定位由水面浮漂及潛水員將位置信息傳給吊車司機，通過兩者密切配合，以保證石籠沉排位置準確。為保證沉排整體施工，一是根據石籠重量、鋼板強度等專門設計針對性的特殊吊具，易于裝填與脫鉤沉放。二是通過GPS、浮漂等設備準確定位沉放地點，確保水下定位的精確控制。三是采取增加潛水員的保障措施來解決水下沉放誤差，保證沉放質量[1]。

三、工藝流程

施工準備→吊裝試驗（調整吊具）→水下潛水定位→吊具內鋪網裝填→汽車吊起吊沉放→潛水員檢查定位→重復吊具裝填與起吊沉放。

四、施工方法

1.施工準備

1）水下邊坡修整。

土方填筑完成后，在沉排施工前對沉排區域進行邊坡整平處理。采用長臂反鏟挖機掃床整平，掃床完成后，再次對沉排施工區域進行水下地形測量，驗收合格后，進行網箱石籠沉排的鋪設[2]。

2）設備進場。

水下坡面完成后組織吊車、潛水設備進場報驗。根據水下測量成果、工裝及吊具重量計算出作業范圍，不同吊車型號對應不同的水深位置。根據施工需求定制特種吊具。

2.吊裝試驗

1）吊具加工：根據沉排施工特點，規劃加工一種水下石籠沉放吊具，包括吊裝框架，吊裝框架上開有與賓格石籠相對應的通孔，吊裝框架的底面鉸接連接有支撐墊板。通過帶肋板的框架作為基礎，在框架底部鉸接支撐墊板，將賓格石籠放置于支撐墊板和框架圍成的空間內，再通過兩側對稱的用于吊裝的孔，保證了吊裝時整體結構的穩定，有利于賓格石籠的定位，當框架到達指定位置后，支撐墊板自動打開，石籠利用自重下落即可到達指定安裝位置，示意圖如圖2所示。

吊具改進：根據現場條件，選定水域組織汽車吊吊裝石籠網箱沉放試驗，根據汽車吊臂長、吊具承重、工人操作便利性等改進吊具尺寸、材料及細部結構，最終確定面板采用厚4mm板，采用10號槽鋼進行上下部包邊，加強肋采用10號工字鋼，側部與底板采用鉸鏈形式，鉸接板厚度為16mm鋼板，銷軸為30，底部外廓超出框架200mm，吊具總重量為1950kg，見圖3。

3.水下定位

施工前，潛水員配合測量隊對施工區域進行水下測量，根據1∶3坡比計算出坡腳位置，測量員利用GPS定位，潛水員下水摸排確認坡腳位置并做好浮漂，利用浮漂及拉線確定坡腳位置，潛水員從浮箱平臺下水摸排，控制沉排間距微調。吊具通過兩根橫纜人工控制轉向及移動。沉放時實時繪出沉排軌跡，并校核軌跡與排布的實際長度、設計位置是否相符合，同時與理論軌跡對照，出現誤差超出允許范圍時，立即校正，防止排體偏離計劃路線，保證沉排施工的質量和安全，示意圖見圖4[3]。

4.吊裝施工

1）在吊具框架內展開石籠網箱，根據石籠填裝標準分層填充片石并整平，做好拉筋、封蓋及隔網片扎絲綁扎[4]。

2）裝填完成后吊車通過吊環鋼絲繩將裝好石籠的吊具起吊，并吊裝到水面浮漂定位位置，吊具通過兩根纜風繩控制轉向，定位后沉放石籠，石籠放置基底后潛水員水下摸排石籠具體位置，如有偏差需吊車起吊再次調整沉排位置，確保石籠間緊密貼合。沉放到位后起吊1m，收緊小勾，吊具下方開口，石籠脫離落下，收回吊具，吊裝下一沉排，依次循環，見圖5。

3）吊裝沉排時先施工護腳石籠，再施工護坡石籠，施工順序為從上游至下游，先護腳后護坡，護坡由下向上依次施工。

5.注意事項

1）吊裝過程中，須注意保護石籠網絲和網絲鍍層不形成損壞。

2）施工前，先進行施工區域內的水下測量，如發現有突出異狀物或凹坑等，應采取措施進行平整坡面處理，保證所沉排體不被破壞，并與坡面緊密貼合。

3）沉排應先施工下層，且每處區段水域的同一層沉排完成后再施工上一層，上、下兩層沉排應壓縫鋪設，壓縫寬度不小于1.0m。施工中應避免沉排間接頭不嚴的現象，在接頭不嚴處須用大石塊填充密實。

4）沉排應根據預先確定的施工網格進行有序定位、沉放。沉放施工每一序沉放結束后，須進行水下測量，并分析沉放結果，以便及時調整吊裝沉放計劃和水上作業定位位置[5]。

四、分析

格網石籠水下沉排施工，目的是保證岸坡安全。常規施工工藝為：岸上組裝格網石籠→吊裝石籠上船并水上運輸→吊裝船吊裝沉排到位。運輸船和吊裝船需要進出場時間較長;加之，部分河道水域水深較淺，施工需要增加疏浚船進行航道疏浚或者施工完一處水域后，再解體、組裝設備至下個水域進行施工，船只進場后需要修建碼頭，石籠在岸上裝填好后再用吊車吊至運輸船上，由運輸船運至吊裝船，存在二次倒運，施工工序繁瑣、工期長，吊裝沉排方案與常規施工工藝相比，施工速度快、成本減少、施工工期有保障。

結束語

本項目依托某治理工程，采用現場與試驗驗證、理論分析的方法，形成水下坡面沉排防護的成套施工技術，一方面可解決依托工程水下防護的關鍵技術問題，保障依托工程安全順利完成，另一方面可為今后行業內類似的施工提供完善的技術方案和技術借鑒。

參考文獻

[1]中華人民共和國水利部.堤防工程施工規范：SL260—2014[S].北京：中國水利水電出版社，2014.

[2]中華人民共和國水利部.水利水電工程天然建筑材料勘察規程：SL251—2015[S].北京：中國水利水電出版社，2015.

[3]《水利工程建設標準強制性條文》編制組.水利工程建設標準強制性條文管理辦法（試行）：水國科[2012]546號[A].北京：中國水利水電出版社，2012.

[4]中華人民共和國水利部.水利水電工程安全監測設計規范：SL725—2016[S].北京：中國水利水電出版社，2016.

[5]中華人民共和國水利部.堤防工程設計規范：GB50286—2013[S].北京：中國計劃出版社，2013.