基于尼龍網兜拋石的護底施工技術

韓洪武，陳明明，游峰，蘇雅瑩 ，孫陽

（1.安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠 233000；2.河海大學港口海岸與近海工程學院，江蘇 南京 210098）

護岸工程作為穩定河勢的重要手段，在多數河勢演變劇烈的河流中廣泛使用，拋石護岸則是水下護岸工程中較為常見的結構型式。國內外學者對護岸型式以及護岸施工技術展開了廣泛的研究。Rong 等[1]對四面體透水框架群的抗沖刷性進行實驗，得到該結構可以應用于防洪護岸從而提高抗沖刷與防止水土流失的結論。Phillips 等[2]針對幾種防洪護岸采用的加筋土工格柵在保護土壤、材料性能、水力性質等方面的優劣進行了比較分析，提出了土工格柵設計參數建議。Lan 等[3]對防汛墻形式的護岸改造工程的擋水、防滲、抗沖刷效果進行分析，提出了防止外傾的改良建議。Nie 等[4]介紹了混凝土形式的護岸工程，對傳統施工工藝中的放樣、工序、平整控制等進行了改造，為相關工程的施工提供參考。

國內學者在網兜拋石的工法上進行了深入研究，徐進漢[5]采用伊士巴許公式，對拋石籠體重量、抗滑抗懸浮所需的厚度進行了核算。劉常全[6]則給出了鋼筋網兜制作的工法，對鋼絲網兜的形狀和網格尺寸進行了量化設計。高偉[7]則針對鋼絲網兜給出了對于網面機械強度、鋼絲抗拉強度等方面的具體要求。耿新林和陶金[8]針對不同規格的尼龍網兜進行了現場實驗，從而得到合適工程項目的倒原臺型的尼龍網兜的尺寸大小與網格聯結方式。在拋石工程施工質量控制方面，國內學者對于拋石點的精確控制與拋石均勻度控制展開了研究。張貴進和張樂[10]提出了一種可回收網兜的拋石施工技術。劉常全[6]在張貴進的基礎上提出了重疊鋪設鋼絲網兜，基于自卸運料車的可接續拋石的施工工藝。葛以宏[11]研究出了拋石區網格劃分的方法，結合考慮了拋石落距，以實現了對拋石提前量的控制。朱相丞[12]針對拋石的浮吊船設計了斜拉錨定的定位方式。毛聘婷[9]提出了在錢塘江流域洪枯水流量懸殊的工況下的拋石擺放施工技術要領。陳萍娟[13]基于GPS 技術，設計了兩種不同的拋石拋投區劃分方法。楊崇斌等[14]基于施工現場，創新性地提出了借助輔助坑，進行網兜拋石裝填，再完成水下拋石的施工工藝。

以上研究，或只基于散石結構型式對護岸穩定進行探討，或沒有考慮將尼龍網兜拋石運用于河道護岸，且對于尼龍網兜拋石護岸的施工工藝流程沒有完整的介紹。本文基于尼龍網兜拋石結構型式，提出了更安全、更高效的護岸優化施工技術。

1 工程概況

長江蕪湖河段位于安徽省蕪湖市，流經銅陵、黑沙洲、蕪裕等河段，河道全長118.4km。蕪湖河段經十幾年來的治理，總體河勢已經基本穩定，三峽水庫蓄水后，壩下游河段長期處于受沖刷狀態，局部河勢仍在進一步調整，應采取工程措施，穩定河勢，控制崩岸的發展。下拐段由于潛洲右移擠壓，河道沖深、河岸崩塌嚴重。長江蕪湖段河道整治工程旨在通過堤防加固工程、穿堤建筑物工程、護岸工程等維護河勢穩定，保障防洪安全。

本工程水下尼龍網兜拋石I 區拋石厚度為1.0m，施工長度約1700m，II 區尼龍網兜拋石厚度為1.5m，施工長度約2320m，寬度1300cm 到1400cm 不等。平面布置圖詳見圖 1。

圖1 工程平面布置圖

2 施工工藝技術

2.1 技術參數

作為構成護岸的結構，塊石需有嚴格的質量把控。要求塊石堅硬，抗壓強度滿足70MPa。不易水解崩解，軟化系數達到0.75。不選擇過薄、過細長的石頭，比重需達到2.4t/m3。選用適合工程現場的塊石尺寸，綜合考慮網兜網孔大小，粒徑至少為0.15m。

尼龍網兜采用聚丙烯繩索編制而成，目繩Φ12mm，網目孔徑15cm，最低斷裂強力23.5kN，吊繩Φ24mm，低斷裂強力60.30kN，單個尼龍網兜承載5.1t（+5%）。

2.2 施工測量

2.2.1 水下拋石定位測量

拋石采用GPS-RTK 測量與定位船相結合的定位方法，檔位定位坐標計算由測量人員完成，單獨上報測量定位資料。

首先，在岸坡上測量放樣垂直于岸線方向的橫斷面標，由起拋橫斷面開始設置，斷面與拋石網格線平行，每隔15m 設置一個斷面標識，每個斷面間隔一定距離設置兩個標識形成一條定位線，輔助定位船、拋石船進行駐位、定位和移船。

橫斷面定位標設置示意圖如圖2 所示，C 點為拋石區域側，D 點為岸側，C 點D 點形成拋石橫斷面標識定位參照線，L 應盡可能距離延長。

圖2 橫斷面定位標示意圖

圖3 網格劃分圖

圖4 拋石漂距示意圖

2.2.2 拋前斷面測量

用多波束測量水深，輔以定位系統，按照布置好的斷面定位標識沿著堤軸方向測量，垂直方向間距5～10 m，繪制出拋投區的水下地形圖。

2.3 劃分拋投網格

（1）按照檔位15m×5m，沿順水流方向長15m，垂直水流方向5m 一個檔位，定量拋石施工（見圖 3）；

（2）拋石船到達現場后，根據每船裝載量計算拋投斷面數量，分條、分段進行拋投；

（3）根據浮吊起重重量及臂長等工作條件，確定工作幅度范圍；

（4）根據設計圖紙及浮吊工作范圍合理確定網格的長寬參數；

（5）依據設計拋投厚度指標，換算成網絡內拋投重量；

（6）根據網格參數，布設浮吊卸料點及卸料數量，繪制網格拋投記錄表，及時標記。

2.4 水下拋石漂距試拋

2.4.1 漂距的確定

確定拋石船位置之前，需要對工程現場的漂距提前進行試驗。在施工水域，對不同重量的塊石網兜，在不同水深、流速下進行落距試驗，記錄下相關數值后，擬合出當地的落距測算公式。

拋石漂距的測算確定采用經驗公式法：

式中：L—塊石水平沖落距(m)；

V—施工時拋石部位水面流速(m/s)；

h—施工時相應水深(m)；

W—塊石網兜總重量(kg)；

K 為系數，一般取為0.8-0.9，本工程k 取值為0.8。

在每個拋區拋石前需進行拋區內水平面流速V，水深h 的測量，再根據上述公式計算漂距。

2.5 施工工藝流程

施工準備→拋石區域網格劃分→拋前斷面測量→定位船定位→計算拋石漂距→石料檢驗合格進場→石料計量→運料船靠泊→尼龍網兜平鋪→裝填石料→綁扎尼龍網兜→起吊網兜→投量計算→網兜入水→移動到下一個作業網格重復以上操作。

2.6 施工方法

2.6.1 船只配備

浮吊船船頭配備主纜用于拉住船身，抵抗水流沖擊。船尾設置尾纜，配合主纜控制船在上下游方向上的移動。同時船頭船尾分別配備一個開錨，便于調整船左右移動。另有GPS 系統便于確認船的具體位置。

待浮吊船就位之后，運輸船再向浮吊船拋投區的異側靠泊。即拋投船一側為拋投區，一側為運輸船。

2.6.2 網兜塊石打包

將網兜鋪放在吊裝模具里，模具下方有可開啟的活動門，活動門可通過一輔助鐵纜控制開合。模具上方通過四根鐵纜起吊。網兜鋪設時，吊環露在外側，以便裝入塊石后打包。

2.6.3 拋投作業

在浮釣船上靠近拋投區一側的甲板上，將有效吊距劃分成若干個等間距區間，等網兜裝滿塊石打包后，用浮吊船從靠泊船上起吊后，移動到指定拋投區后，松開輔助鐵纜，打開模具下方的活動門，讓網兜塊石整體落到指定位置。在完成一個區間的拋投后再去拋投下個區間，提高作業效率。

3 原材料質量控制措施

（1）石料、網兜：石料及網兜采購根據施工進度的安排，做出詳細的石料供應計劃；

（2）塊石的質量、規格及技術參數應滿足本技術規范材料控制技術指標。石料選用質量較好的塊石料，采用石質色澤均勻、質地堅實、不易風化、無裂紋的硬質天然石料；

（3）網兜的生產嚴格安裝設計尺寸、大小、強度來生產，生產的網兜要進行試驗監測合格后方可使用（30000～150000m3代表一組尼龍網兜），每日每條船發放使用的網兜數量以及破損網兜數量進行統計收集。

（4）抽檢送樣：在施工前對塊石進行現場隨機抽檢取樣見證，根據計劃塊石進場數量來定送檢組數（20000m3代表一組塊石批量），然后將樣品送至檢測中心對其單位規格、強度、粒徑等指標進行試驗，試驗合格后方可用于本工程。

4 拋石施工要點控制措施

4.1 拋石前施工技術交底

施工前明確施工要點及質量控制職責，施工員負責稱重計量、移位、機械拋投等工序質量控制。運石船舶進場之后，施工員、質檢員和監理共同檢查石料裝載數量及石料質量。拋石作業時，需要專人負責施工記錄，在每次拋投后，及時用測深儀檢測拋石是否落入指定區域。在一個作業區完成后，還要確保該區域拋石均勻平整。根據現場施工效果，及時調整每次的拋投量。同時施工員要及時匯報情況，并詳細記錄事故發生時間、原因及補救措施。

4.2 拋石過程施工控制

拋石前應通過現場試驗確定不同水深、流速及塊石大小的水平漂距，并做好記錄。技術員主要負責測量技術控制，拋石作業之前，先對作業區域的水深情況進行分析，繪制相應的地形圖，標注特征點坐標及高程。然后基于地形圖布設網格，以便施工使用。同時標注對應區域的拋石重量，后方石料及時補給，提高作業效率。在拋石船移位后，注意船體位置變化，及時提醒施工員對拋石船移動方向進行調整，當出現定位偏差較大時，提醒現場停止施工，待排除故障后再繼續。

5 結論

對于諸如長江流域等水流深而急的河段，無論是河道本身的性質（如水位、流量、水深、流向等）還是拋投材料的性質（如塊石重度、網兜質量、硬度等）等多種因素，都會對拋投效果產生影響，導致施工難度較大。

要從“拋準、拋足、拋均”三方面加強控制：

（1）拋石施工中應注意地形變化，參照擬合好的落距公式，控制和調整加荷速率；

（2）對于水文情況復雜的流域，需要對水流情況進行不間斷的監測，每次拋投后都要根據水流情況進行調整，確保拋足拋勻；

（3）為方便拋石船定位，需要在岸邊設置標位，同時在每個網格區域施工之前，在不影響通航的前提下，設置少量水面浮標。既有助于拋船定位，同時能使得水面施工區域與正常通航區域能夠區分開。另外需要對標志進行定期復測，防止因施工干擾以及潮起潮落對其產生影響；

（4）全部石料拋投結束后，進行水下地形測量，以檢查拋投厚度是否滿足設計要求，自檢斷面間距按20m 控制。經檢查后質量不合格，對工程缺陷部分進行返工、補拋。由于施工作業集中在河岸和近岸水域，需謹防河岸滑動坍塌，需定時專人檢查，及時處理崩塌問題再繼續作業。