系砂袋軟體排在大頂子山導流墩工程中的應用

管效仲

(黑龍江省航道事務中心，哈爾濱 150001)

0 前 言

土工織物軟體排作為護底或護灘結構在水運工程中已得到廣泛應用，特別是在長江上的應用比較早，施工技術日臻完善并具有與之相配套的專業鋪排船。在松花江上，無紡布作為護底材料大規模應用于航道整治工程則始于1992年，黑龍江航道人對新技術新工藝不斷探索和實踐，曾經歷了三個階段：第一階段仿沉排法，第二階段滾筒式沉布法，第三階段簡式屏蔽法沉布[1]。其中簡式屏蔽法沉布在1995年佳同線航道整治工程中成功應用，丁壩、鎖壩等項目的護底軟體排施工實現了整體連接連續作業，解決了松花江上沒有專業鋪排船的難題，由于其優質高效的特點在以后工程中得到了推廣應用。

簡式屏蔽法沉布是在面對丁壩、鎖壩護底沉布的特定施工條件下研發的，壩體一般與水流向垂直布置[2]。為實現護底沉布整體連接連續作業，施工船舶需要沿著壩位方向橫向移位。而對于順壩、導流壩等順水流布置的壩體，若采用該工法施工，就只能分塊施工搭接作業，每一次排體搭接都需要重新移船定位，重新開始沉布，這樣施工效率就大大降低。

在大頂子山導流墩項目施工中，針對該導流順壩軟體排護底的具體特點，項目團隊提出了系砂袋軟體排順水流作業法。即在沒有專業鋪排船的情況下，將2個80t倒石駁簡單改造后組合成鋪排船，在鋪排船上通過人力控制系砂袋軟體排順水流入水著床，實現了軟體排整體連接連續作業。文章依托大頂子山導流墩工程對該工法進行總結。

1 項目概況

松花江干流大頂子山航電樞紐工程位于松花江干流哈爾濱市下游70km處，為了改善船閘下游引航道的通航條件，在船閘下游引航道設置導流建筑物，即在直線段(包括導航墻及靠船墩)下游接半徑(壩軸線)為1049m 、弧長575 m、頂高113.00m的圓弧導流順壩。壩頂每隔30m布置導流墩一個，自起點30m開始布置，共計布置9個導流墩，每個導流墩長30m，導流墩兩端為楔形，向內偏角30°，頂高116.00m。導流順壩基礎采用拋石基床，厚4.0m，基床頂高程為109.0m，頂寬7.4m，引航道內側坡比為1∶1.5，外側坡比為1∶2，考慮水流的沖淘，拋石基床在引航道外側設拋石護腳，頂高程為106.50m，寬2.0m，坡比為1∶1.5，坡底設無紡布壓排石護底，護底寬10.0m。壩體和導流墩均采用現澆混凝土結構，壩體底設素混凝土墊層，厚200mm，采用C20混凝土，壩體寬2.7m，高4.0m，導流墩寬1.5m，高3.0m，采用C25F200混凝土。

導流墩平面布置圖如圖1所示；導流墩結構圖如圖2所示。

圖1 導流墩平面布置圖

圖2 導流墩結構圖

2 軟體排設計

該項目軟體排總長600m，設計有效寬度10m?？紤]縫制中的縮尺，以及施工中的褶皺和收縮等因素，采用2幅6m寬的土工布現場縫制而成，成形寬度約11.6m，單塊長度取25m。

軟體排壓載方式采用砂袋系結壓載和散拋石分離壓載組合方式，即砂袋按一定方式先系結到排布上與排體同步入水著床，一段排體鋪設完成后再適當補拋壓排石以確保排體不被水流掀動，全部排體施工完成后再集中補拋壓排石達到設計要求。

軟體排用500g/m2土工布機械縫制，排體縱向兩側用φ16mm的尼龍繩作為主加筋帶，橫向加筋帶采用φ12mm尼龍繩每2m布置一道，適當位置設砂肋套，可采用φ12mm尼龍繩。砂袋用300g/m2土工布人工縫制，規格為：長度2m，直徑300mm。砂袋布置在加筋帶上，按橫向間隔2m滿布，鋪排前用砂肋套固定。

3 施工工藝

3.1 材料加工

3.1.1 排布加工

在右岸設施工現場，將土工布縫制加工成11.6m×25m的單塊規格。先用φ16mm尼龍繩作為主加筋帶包邊縫在排體縱向兩側，排體兩端各多出1.5m系成繩套。 再用φ12mm尼龍繩作為加筋帶橫向布置2m一道，可將加筋帶布置在排布的下面再用細鐵線或尼龍線與排布縫合或綁扎在一起，每延米不少于3個節點，加筋帶兩端分別系結在排布兩側主加筋帶上，使加筋帶與排布形成一體?？p制完成后綁扎成捆，通過機船運至鋪排船上。

3.1.2 砂袋加工

縫制砂袋采用300g/mm2土工布，制作砂袋的土工布規格要考慮縫制縮尺，縫制完成后灌中粗砂封袋。成型后砂袋直徑≥300mm，充填料黏粒含量不超過5%，砂袋充填飽滿度控制在80%。砂袋充填完成后通過機船運至鋪排船上。

3.2 設備準備

定位駁1艘，船舶尺寸(總長×型寬×型深)為28.2m×9m×1.5m，專門用于定位，分別配備1口主錨、2口上邊錨、2口下邊錨，以及錨機、繩車、鋼絲繩等。

80t倒石駁3艘，船舶尺寸為24.2m×7m×1.4m，其中2艘用鋼絲繩系結到一起作為鋪排船使用，另一艘用于倒運塊石等材料。

120馬力錨艇1艘，用于船舶起錨送錨。

240馬力拖輪1艘，用于船舶拖帶和材料倒運。

3.3 軟體排鋪設

3.3.1 施工放樣

壩體順水流向布置在河道內，無法用岸標來標示壩位。工程采用RTK手持終端手簿進行定位放樣，在完成基準站和移動站的設置和校準后，將設計鋪排范圍的左右邊線和上下游端部邊線數據都導入手簿，通過手簿可看到沉布范圍的輪廓線和移動點的位置偏差信息，據此進行移船及鋪排作業。

為便于施工人員操作，先按照排位輪廓線在施工區域設置浮標，標示出軟體排鋪設的大概位置，實際作業時再具體定位。

3.3.2 船舶駐位

將定位駁拋錨駐位在擬鋪排位置上游處，再用錨艇將邊錨均送到位(一般2口上邊錨，1口下邊錨)，上邊錨成八字布置。2艘80t倒石駁并列組合作為鋪排船橫向掛在定位駁后，與定位駁軟連接并預留1-3m的間距，軟體排將從該空間入水。

船舶駐位前應先對2個倒石駁所組成的鋪排船進行如下檢查和準備：①確保上邊緣光滑便于軟體排入水；②兩側系纜樁位置合適，每側不少于2個；③船下游側有人力錨機，用于控制尾纜。

3.3.3 鋪排工藝

1)摸測水深調整船位：

船舶駐位后，摸測壩位河床水深，根據水深和流速預估排體下移量，據此將鋪排船偏上駐位。施工期間，該工程壩位河床水深為4-8m，由于起始位置較深，船位按偏上5m控制。

2)排布展開系結壓載體：

在鋪排船上，將排布自上而下展開，將砂肋套系結在橫向加筋帶上，每根加筋帶上滿布砂袋用砂肋套系牢，每個砂袋不少于3根砂肋套。根據水深和流速情況，排體上游端(排頭)的壓載體可加密布置或用石籠結構代替第一排砂袋，以確保排頭著床后穩定。本工程壩位河床水較深，排頭壓載體采用石籠結構。

3)軟體排控制：

鋪排船下移可實現排體入水著床，但鋪排船受風浪或慣性作用后，排體容易失控。為控制排體入水的節奏，需要在鋪排船上控制軟體排的移動速度。方法是在系纜樁上通過人工控制排繩(φ16mm以上尼龍繩)的收放來實現。將2根排繩分別系在排體兩側的主加筋帶繩套上，每根排繩由1人控制。開始鋪排前，通過人工或吊具先將排頭及壓載體入水著床，人工操作時人員需要站在定位駁尾部，控制排繩的人員配合放繩，軟體排在壓載體和水流合力作用下入水著床。鋪排船下移時，控制排繩的2人掌控著排體的入水速度，當排繩即將接近船邊緣時再將其移至下一個繩套，為方便控制每次放排長度，可在軟體排中段適當位置再加1、2個繩套。期間要確保鋪排船上留有足夠長度的排體，以便于下張排與之縫合連接。

4)鋪排船控制：

鋪排施工前，鋪排船的正常定位主要是通過定位駁上的主錨、左右上邊錨和下邊錨(可根據水流向和風向只設單側下邊錨)來實現的。每個錨位配1人專門負責看管錨纜，電動錨機由專業操作工或施工員在定位駁上集中控制。在鋪排過程中，入水段排體對于鋪排船具有錨的作用，因此需要在下游設尾錨。在鋪排船上用人力錨機絞纜控制船舶向下游移動的方向和速度。錨位要根據鋪排進度和風向隨時調整。

5)軟體排連接：

軟體排單張長度為25m，排體間采用縫接連接方式。鋪排間歇時，在鋪排船上要留有足夠長度的排布，采用手持式縫布機與下一張排縫接。縫接時，縫連線距離塊體邊緣≥于50mm，縫連采用的尼龍線強度≥150N，同時在縫連線處設加筋帶。

6)補拋壓排石：

施工所用砂袋的加工和系結均由人工完成，若壓載體都用砂袋勢必影響鋪排速度，因此，軟體排的壓載是采用系結砂袋壓載和散拋石壓載組合方式。砂袋每排間隔2m系結到排布上，隨著排體同步入水著床。一段排體鋪設完成后再適當補拋壓排石以確保排體不被水流掀動，拋石量要根據河段的水深、流速等具體條件適當調整。所用塊石可采用拖輪拖帶倒石駁運輸，掛到定位駁上人工拋石作業。全部排體施工完成后再集中補拋壓排石達到設計要求厚度，此時可直接將運塊石民船直接掛在定位駁上，采用鏟車或挖掘機直接拋石。

7)深水區錨碇作業法：

隨著壩位水深的增加，排頭所承受的瞬間水流力必然增大。本工程壩位水深最深處約8m，為確保排頭入水后下移距離可控，采取了錨碇作業法。首先將排頭壓載體換成石籠結構，其直經≥300mm，用鐵線整根綁扎在排頭，再準備4個≥100kg石籠作為錨使用。

鋪排前將石籠錨拋在起點上游10m位置(水深加2m)，均勻布置。移船使鋪排船上緣位于鋪排起點上游5m位置，再將4根錨繩收緊平行系結到排頭石籠上，通過排繩控制排頭石籠同步入水(為便于控制可臨時增加2根排繩)，再進行后續鋪排作業。由于受錨繩控制，排頭入水后下移距離不大，排體著床效果較好。

8)施工間歇處理：

為了實現鋪排連續作業，每班施工完畢后，要求本班人員完成如下作業：①船上的排布均系結砂袋并縫接好下一張排布；②定位駁和鋪排船上各錨纜要收緊使其受力適當，避免船體受風浪影響移位；③排繩要系牢在相應系纜樁上，確保排體維持原位不變。

如果選擇搭接作業方式，完成一段軟體排鋪設和壓載后，要在排尾設浮漂，以便于下一次移船定位。

9)流水作業的實現：：

采用系砂袋壓載方式和縫接方式為鋪排流水作業的實現創造了條件。每完成一段排體鋪設及時進行質量檢測，同時利用間歇時間進行系結砂袋和排布縫接作業，隨后進行下一段排布鋪設。鋪排過程中的主材(包括排布、砂袋、塊石等)運輸由拖輪和倒石駁運至施工現場，不占用鋪排的人力和設備，這樣就可實現鋪排、系結砂袋、排布縫接、補拋壓排石連續作業，即軟體排施工的流水作業。

10)施工效果檢測：

施工過程中，施工人員要隨時檢測鋪排質量。可用探桿摸測排體邊線位置和著床情況，用RTK手簿定位來判斷排體位置是否準確。若位置偏移過大可通過移船逐漸糾偏，若著床不實，可進行集中拋石壓載處理。

一段排體鋪設完成或全部完成，由潛水組進行水下檢測，包括軟體排位置、排體著床情況、壓排石厚度等情況，需要與船上作業人員共同核對，以確定是否符合設計要求。

4 關鍵技術

1)對于松花江上，在沒有專業鋪排船的條件下，針對順水流向布置的壩體，提出了系砂袋軟體排順水流作業法。在鋪排船上通過排繩控制排體的入水節奏，從而完成系砂袋軟體排的鋪設。

2)將砂袋、石籠結構和散拋石壓載體組合應用，既提高了施工效率，又保證了鋪排質量。

3)探索了深水區軟體排施工的錨碇作業法。

5 結 語

文章針對松花江大頂山導流墩工程護底工程的施工實踐，提出了系砂袋軟體排順水流作業法，實現了軟體排的整體連接連續作業，取得了比較好的效果。該工藝將砂袋、石籠結構和散拋石壓載體組合應用，提高了施工效率，保證了鋪排質量。同時也探索了深水區軟體排施工的錨碇作業法。以上經驗，對于松花江或其他河流的航道整治工程具有一定的參考和借鑒意義。