深水急流區水下砂肋軟體排施工方法與質量控制

陳惠達，應軍業

（浙江艮威水利建設有限公司,浙江 寧波 315800）

1 工程概況

梅山水道北堤工程位于北侖區梅山島與穿山半島西南部之間的梅山水道北端,海堤長800 m,為復式斷面土石混合堤,堤頂兼做疏港交通一級公路,寬度35 m,堤頂高程8.20 m（85國家基面,下同）,路面高程7.40 m。工程地處亞熱帶與中亞熱帶過渡區域的氣候區,受風浪和潮汐影響大,海區屬正規半日潮,多年平均高潮位2.39 m,平均潮位0.68 m,堤軸線涂面高程為-10.10 m～-0.90 m,實測最大流速1.64 m/s。

本工程海堤全線建在深厚軟土地基上,采用鋪設軟體排的基礎處理方法,以加速地基排水固結,增加堤基土體的抗剪切破壞能力,防止工后出現較大的不均勻沉降。

2 工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1 軟體排鋪設流程

3 施工方法

3.1 繪制軟體排鋪設圖

根據海堤軸線布置型式、設計堤基的寬度,結合鋪設船只滾筒的長度,繪制鋪設平面圖,計算出每一塊軟體排尺寸及坐標位置,作為一個鋪設單元格（圖2）。

圖2 軟體排鋪設單元圖

3.2 軟體排制作

1）軟體排所用材料包括土工布、加筋帶、錦綸線等,軟體排排布和砂肋布分別采用760 g/m2、 230 g/m2聚丙烯長絲機織布制作而成（技術指標見表1）；加筋帶寬帶10 cm,單位重量≥70 g,抗拉強度≥25 kN/根；錦綸線采用35 支3 股規格,強度不小于150 N。

表1 砂肋軟體排技術指標

2）軟體排在海堤橫斷面方向須整塊制作,不準搭接或縫接,在海堤軸線方向可以搭接或縫接,縫接必須采用包縫法或丁縫法（二道錦綸線,針腳間距≤7 mm）,縫制后強度不低于原織物設計強度的60%。加筋帶采用三道錦綸線（針腳間距≤10 mm）可靠地縫制在軟體排上。每塊軟體排寬度在30 m左右,單塊重量達3 t～4 t。

3）由于整塊軟體排布長度較大,且受卷筒與甲板凈高度的限制,軟體排布與砂肋分別制作,加筋帶沿長度方向按設計砂肋間距預留Ф300 環扣,以便安裝砂肋管。

3.3 軟體排鋪設

軟體排鋪設由鋪設船體、吹砂船體、定位系統、鋪設裝置等組成。

3.3.1 軟體排裝船

將檢驗合格的軟體排平展在鋪設船的甲板上,軟體排尾端的加筋帶拉環與卷筒上的Ф20 尼龍繩通過活口連接。啟動卷筒開始卷排布,當排布的第一排砂肋環扣處于滑板邊緣時停止卷排布,在環扣內穿入砂肋管袋,一頭扎牢,另一頭與吹砂管連接,并沿軟體排的長度和寬度方向每側間隔3m設一個定位浮標。

3.3.2 鋪設船定位

鋪設船系具有自航動力水上甲板鋼質平臺帶懸臂鋼滑板船,定位準確與否是順利鋪設軟體排,保證鋪設質量的關鍵工序。因此,鋪設船采取船體長度方向平行于軸線定位,垂直軸線方向移船,定位依靠安裝在船體上的高精度GPS定位系統。鋪設船在船上GPS引導下進入施工現場,四邊下錨粗略定位,然后在電子海圖上放大施工區域鋪設單元格,根據鋪設船與軟體排鋪設單元格的相對位置進行絞錨移船,使船體鋼滑板邊線與鋪設單元格起始邊線重合,即認為鋪設船已準確定位,可以開始鋪設。砂肋軟體排鋪設示意見圖3。

圖3 砂肋軟體排鋪設示意圖

3.3.3 充砂沉排

鋪設船準確定位后,運砂船停靠在吹砂船旁,啟動吹砂船上的高壓水泵,用高壓水槍破碎、液化砂土,啟動泥漿泵將砂漿通過輸砂管向砂肋管內充填。充灌砂肋從一頭充灌,交錯充灌,嚴禁雙向對充,在充砂時用人力進行排水搗實,以加快砂土的固結,砂肋充盈率必須大于80%。在甲板上的砂肋充灌完成后,絞錨移船放排入水,利用砂肋自重使排體沿滑板徐徐沉入海底,當最后一條砂肋位于滑板邊緣時,停止移船,本著充灌一段沉放移位鋪設一段的原則,繼續充灌下一批砂肋袋。以此類推,直至整塊軟體排全部鋪設完成,移動船位,重新定位,進行下幅排的鋪設。

3.4 拋石壓載

在軟體排鋪好后立即進行拋石壓載,壓載先兩邊后中間,采用液壓開底駁或甲板駁下料均勻壓載。

4 質量控制

4.1 實行首件工程認可制

為保證工程質量優質,減少盲目施工,在施工中實行首件工程認可制。首件工程認可制立足于“預防為主、先導試點”的原則,采取PDCA循環的方法,抓住首件工程的各項質量指標進行綜合評價,以指導后續工程批量生產,及時預防和糾正后續批量生產可能產生的各種質量問題。

4.2 選擇合適的鋪設時機

本工程所在海域的潮流為正規半日潮,低平潮時段水淺流緩,較適合軟體排的鋪設。通過對海洋水文資料分析,結合實時測量結果,低平潮時段長為3h～4h,基本可滿足在該時段內完成整塊軟體排的鋪設,且可保證鋪設的質量。

4.3 確保原材料的質量

軟體排根據鋪設單元格的尺寸嚴格按設計要求進行制作,必須整塊,中間不準搭接或者縫接,軟體排每5000 m2取1 組樣品送檢。軟體排使用的商品砂,每1000 m3都進行抽樣化驗做顆粒分析,必須保證粘粒（d＜0.005 mm）含量小于3%,滲透系數不小于10-3cm/s。

4.4 橫向張拉減少排體收縮

橫向拉繩對減少排體橫向收縮有很大作用,排體的兩側事先縫制好拉繩,在排體沉放時用人工在兩側拉緊拉繩,要求施工過程中拉繩受力均勻,要防止拉繩過松導致袋體產生過大收縮,也要防止拉繩過緊將拉環拉斷。

4.5 增加設計搭接量

軟體排設計搭接寬度為2 m,施工控制誤差為±500 mm,在施工中,將搭接寬度適量增加,控制水下搭接任一點不少于2.0 m。

4.6 控制充填砂漿液稠度

充填砂漿液稠度直接影響充填的速度和質量,漿液過稀排水時間長,充填時間就會增加,漿液過稠易堵管,通過試驗確定適宜的漿液稠度,并嚴格加以控制,隨時檢測和調整,提高充灌效率和質量。

4.7 動態修正預鋪排位

排體鋪設過程中,在與下一張排搭接的一側自排頭沿排身至排尾按有關建筑物工程質量檢驗評定標準的要求設置測點浮漂,鋪排后采用“倒垂法”及背包式GPS測定實際鋪設的排位。根據測定的實際排位,動態修正下一張排的設計位置。沉排過程中還應時刻注意觀察GPS的工作狀況,如GPS出現失鎖情況,鋪排船應立即停止鋪排工作。

4.8 采用多種方法檢測鋪設質量

1）用GPS定位儀復核浮標的位置,以檢查排體是否有收縮,首尾邊線是否到位。

2）使用手提測深儀,按照每2 m一個測點,5 m一個斷面測量驗收軟體排頂標高。

3）使用潛水員水下探摸,探明軟體排間搭接情況,如有搭接不符合要求的,確定位置,采取補救措施。

4.9 鋪設質量

通過水下探摸和儀器檢測,排體鋪設平整,搭接寬度滿足設計及規范不少于2 m的要求。從沉降觀測資料分析,海堤沉降均勻,總沉降量控制在設計范圍內,且沉降已趨于穩定,說明軟體排施工質量是有保證的。

5 結語

1）實行首件工程認可制是及時改進施工工藝、避免盲目施工、確保工程質量的重要手段。

2）實踐證明本施工方法在深水急流海區鋪設軟體排是成功的,采取的施工技術措施是有效的。

3）本工程的成功實施經驗以及在實施過程中遇到的問題和解決措施,可供類似工程施工借鑒。