海堤工程中的水下土工布施工

吕 炜,林 杰,赵武君

(1.玉环县苔山闸管理所,浙江 玉环 317600;2.长兴县水利局,浙江 长兴 313100;3.玉环县水利局,浙江 玉环 317600)

土工布由于柔韧性好,具有良好透水、过滤、隔离、加筋、防护等性能,在海堤工程中应用非常广泛,玉环县漩门三期工程在外海侧海涂面上铺设高强度裂膜丝机织土工布(经向受力≥120 kN/m,纬向受力≥84 kN/m,510 g/m2)主要起到加筋作用,利用土工布增强土体的抗拉强度和抗变形能力,将土工布埋在土体之中,可以扩散土体应力,以增加土体的模量,传递拉应力,限制土体侧向位移;还增加土体和其他材料之间的摩阻力,提高土体及有关建筑的稳定性。但玉环县漩门三期工程中珠港海堤的施工环境较差,相当部分在涂面上铺设土工布要进行水下施工,和内陆河流湖泊比较,海洋存在着潮流、暗流等不利因素,容易受到海面风浪等一系列因素的干扰,对施工设备,施工组织等要求较高。本文就施工中主要施工设备,关键工序进行详细地分析和介绍。

1 工程概况

玉环县漩门三期围垦工程海堤全长5352 m,分3段,南段为坎门海堤,北段为干江海堤,中间段为珠港海堤。珠港海堤位于目鱼屿、冲坦屿之间,堤长4077 m,桩号为Z 0+000～Z 4+077 m,涂面高程-4.4～-3.0 m,沿线均为淤泥,淤泥最深至-30 m高程以下。珠港海堤附近坎门潮位站,实测年最高潮位 5.34 m,实测年最低潮位-3.66m。多年平均最高潮位3.88 m,多年平均最低潮位-3.38 m,多年平均潮位0.12 m,多年平均低潮位-1.90m,平均潮差4.06 m,最大潮差7.02 m。

2 施工前期准备

由于海堤施工环境的限制,土工布施工要根据实际潮位,海面风力等因素综合安排施工,可利用的施工时间较短,对施工设备要求较高,本工程施工船泊为民用驳壳船,加装先进的GPS卫星定位系统,由于人工定位受到潮汐,风浪等不利因素影响,基本上无法进行可靠定位,很难进行有效施工。每次铺设的土工布为4张单幅宽6 m的土工布拼缝接成1块(在平接、对接、J字形接、蝶形接4种常用缝接方式中选用J字形缝接),后续镇压土工布的垫层选用含泥量＜5%的细石碴料。水下土工布常用的施工方法如图1与图2所示,图1为土工布前置施工方法,施工较简单,但是对土工布有一定的浪费,图2为土工布后置施工方法,施工时对设备等要求较高,但可以适当提高土工布利用率。本工程采用的是施工较简单的图1施工方法。

图1 土工布前置施工图

图2 土工布后置施工图

3 施工方法

3.1 材料准备

土工布卷在施工船装载的5 t重的圆形滚筒上,开始卷布时土工布边缘处用若干细铁丝沿纵向连接至滚筒上(保证卷布过程中土工布不会滑动,提高卷布效率,铁丝不可过粗,防止在施工完毕后,土工布不能与滚筒有效分离),同时每隔5 m用细铁丝将毛竹条横向固定在土工布上(有效保证铺布时土工布在遇到水下暗涌、旋涡后,不会横向收缩,保证铺布质量),根据要求在船上装载充足的合格石料后,船上配备挖掘机以便配合土工布铺设时进行石料的铺设。

3.2 施工船的定位

施工船根据施工现场提供的测量点(一般不少于3个)的原始坐标,推算和复核出施工船的初始位置和结束位置,把施工坐标输入装载的GPS定位系统,利用高潮位时,将施工船驶入预定施工位置,再利用船两端装载的卷扬机(一般不少于4个),抛锚固定船体位置,等待有利施工时间施工。

3.3 施工时间选择

施工具体时间要根据附近潮位站提供的最近低潮位时间,再结合工程施工中对潮位的观测,选择可利用的施工潮位,结合施工当天的风力海浪情况,充分利用现有设备条件,尽可能顺水铺设土工布。

3.4 施 工

在施工开始前将土工布(用小船配合,利用岸上大块石镇压,或锚固在涂面)初始位置固定,铺布船根据GPS设定方向,将绑有土工布的滚筒沉到涂面上(土工布如不在涂面施工,暴露出水面,将受到海面风力,水浮力等不利因素影响,根本无法保证施工质量),土工布滚筒中心轴两端与牵引船拖放出的2根钢缆连接牢实,船身垂直水流方向进行有序铺设,应力求平顺,松紧适度,不得绷拉过紧。铺设过程中如遇到滚筒被卡时,不得强行拖拉,应启动定位船,通过绞绳,缓慢移动至滚筒处,吊起滚筒后重新定位、牵拉,完成铺设;船上挖掘机配合船体移动,与滚筒保持一定距离,将石料均匀铺设在土工布上(有条件可在船上装载皮带机,进行自动铺设),以防土工布被冲翻或折卷。在土工布铺设完成后,应及时进行后续石料加载,以防风浪过大冲刷垫层后将土工布冲翻或折卷,但应注意不能一次性加料过多,防止软基滑动导致土工布滑移。

在施工完成后,可由相关人员利用小船,将船驶入土工布边缘位置,在船上利用一定长度细竹竿对土工布边缘位置进行触探,以确定土工布是否铺设到位。如果水深过深,无法进行简单确定,则应进行潜水探摸确定铺设质量。

4 结 语

(1)海堤工程中土工布的水下施工对于设备的要求特别高,必须有可靠的施工设备才能进行有效施工,特别是海洋特殊的施工环境中,对于定位系统的要求就尤其重要。

(2)施工中要注意选择有利施工时间,特别注意施工期的最低潮位和最高潮位的时间,再观察施工期海面的风力、海浪等情况,充分利用有限的施工时间,候潮作业,尽可能进行顺水施工。

(3)在施工中应进行合理的施工组织,对于材料的准备过程中,特别是土工布缝接、卷布、铺布等关键工序上都要进行合理的施工组织,制定全面的施工方案,保障施工顺利进行,确保施工质量。