软体排在南京新生洲右汊全江护底工程中的应用

陈 辉，陈 磊，李涛章

（江苏省南京市长江河道管理处，210011，南京）

软体排在南京新生洲右汊全江护底工程中的应用

陈 辉，陈 磊，李涛章

（江苏省南京市长江河道管理处，210011，南京）

介绍了长江南京新生洲右汊护底工程混凝土块软体排的应用，包括结构选型、排体设计，以及施工过程中关键环节如排首下沉、排身沉放、沉排轨迹修正、尾排沉放等采取的施工工艺和技术。经实践证明，施工过程顺利，铺排质量符合设计要求，相关经验可为今后类似工程应用提供借鉴与参考。

软体排；护底工程；技术应用

软体排是长江中下游河道整治工程中常用的一种护岸或护底结构型式，其主要由土工布排体和其上的压载物组合形成，具体结构型式有多种，主要有砂肋软体排、系混凝土块软体排、混凝土铰链排等。软体排防护机理主要是隔离水流和土层，防止水流冲刷、冲深岸坡土体，影响岸坡、河床稳定，同时亦起反滤作用，防止土颗粒在渗流作用下流失。软体排整体性、柔韧性较好，能适应岸坡、河床变形，抗冲能力较强。目前，软体排多用于近岸或局部范围的河道整治工程，大范围跨江护底应用较少，相关文献资料鲜见。实施不久的长江南京新生洲右汊护底工程为全江软体排护底，本文叙述了该工程的方案设计、施工工艺等，相关经验可为今后类似工程提供借鉴与参考。

图1 护底工程位置示意图

一、工程概况

新生洲右汊护底工程是目前正在实施的长江南京新济洲河段河道整治工程中的一项，该护底工程位于长江新生洲右汊进口段 （见图1），是新济洲河段河势控制工程，旨在控制右汊冲深发展，防止左汊萎缩，维护河势岸线稳定，保障沿岸的社会经济发展。工程区域江面开阔，宽约1.4 km，枯水期最大水深近20 m，大风天气易形成大浪，水流风浪条件差，同时由于工程区域处长江主航道，上、下船舶交通流量大，加之该工程为全江护底，工程施工与上下船舶之间相互干扰多，诸多不利因素对水上施工作业限制及安全影响大。

二、工程设计

1.结构选型

工程区域江面开阔，河床土层以粉砂为主，抗冲性较差，对护底结构的抗冲性、整体性要求较高；沉排区域水深在15～18m之间，水深较深，且沉排方向为顺水流，沉排时对排体抗水流冲击能力、抗拉强度，以及排体收缩变形的控制要求较高；此外，护底材料不宜太厚，以免扰乱环境水流，影响船只正常航行。综合考虑，护底结构选用系混凝土块软体排，排体由土工布排垫和“王”字形混凝土压重块组成，混凝土块通过纵向缝制的加筋条和系结条与排垫连接。

2.排体设计

软体排的设计主要包括排体结构、排幅和结构稳定性校核等。排幅和结构稳定性校核 （包括抗漂浮、抗掀起、排体顺坡抗滑、压重计算等）可依据规程、规范进行计算，根据本工程水文、地质条件以及工程任务，设计软体排护底垂直水流向宽度1 280 m，顺水流向长度260 m，排体间搭接宽度不小于2 m，排体上下游两端及左右侧采用抛石压边，抛石宽20 m，抛石厚度1 m。

关于排体结构，软体排纵横向抗拉强度应满足施工期、使用期荷载要求，根据混凝土块压重以及沉排水深等条件，设计土工布排垫采用320 g/m2的聚丙烯编织布缝制，沿排垫长度方向缝制间距长50 cm、宽5 cm的聚丙烯加筋条（不小于50 g/m），加筋条上缝制长100 cm的系结条，用以绑扎混凝土压重块。混凝土压重块采用26 cm×40 cm的“王”字形C20素混凝土预制块，厚度12 cm，沿加筋条中心间距50 cm。排体结构设计如图2所示。

图2 系混凝土块软体排结构设计图

三、沉排施工

1.施工方案

护底工程施工范围广、工程量大，施工线路穿越长江主航道，为减少施工作业与来往船只的相互干扰，工期要短，施工进度要快，同时考虑到水流风浪条件差，因此采用大型专业沉排船，该船能一次性沉放宽40 m、长500 m的排体，适应水域条件能力强，抗风浪水流稳定安全性较好。

根据沉排船作业平台长度，将1 280 m长的护底软体排划分成 35块，每块排体宽40 m（含搭接宽度）。施工顺序为从新生洲洲侧向右岸依次沉放，每块排自上而下进行沉排，排首、排尾的压排抛石随后跟进。考虑施工难度，选择在长江水位较低、流速较缓的枯水期施工。

图3 软体排沉排施工流程简图

2.施工准备

（1）水下地形检测

施工前，先进行施工区域内的水下地形测量，掌握工程区域水下地形变化，发现有突出尖状物及时采取措施进行处理，保证排体不被破坏。

（2）沉排轨迹规划

根据沉排施工范围和顺序，将每块排布的尺寸、沉排的坐标输入到RTK定位系统软件中，计划出沉排船的设计运动轨迹线，以便在沉排施工时控制沉排船移动，确保排体最终落位、搭接宽度、沉排长度满足设计要求。

（3）材料准备

该工程所用半成品混凝土预制块和土工布排垫用量大，为保证材料质量和供料强度，材料由专业厂家提前制作生产，并运抵工程区域附近指定码头，再由运输船转运至沉排船旁，由沉排船自备吊机吊至沉排船。

3.施工工艺

（1）工艺流程

软体排沉排施工主要包括沉排船定位、排布安装、排体沉放等步骤，具体见图3所示。沉排作业见图4所示。

（2）施工要点

沉排施工流程较为复杂，其中排首下沉、沉排轨迹修正、尾排沉放等几个重要环节，直接影响工程质量，甚至工程成败。

①排首下沉。展卷于卷筒的排布安装完毕后，通过作业平台上游侧面可调倾角滑板下放后形成的下滑力沉入水中，由于排体面垂直于水流，阻水面大，在水深流急中，排体向下游漂移，排首难以准确沉放到设计位置，严重时甚至贴附船底，影响施工安全。

图4 沉排作业示意图

为保证排首下沉到预定位置，在每块排首加装排首梁，牵引排首下沉。梁长3.5 m，采用C20钢筋混凝土，横断面尺寸为边长30 cm的正方形，单根梁重约为0.77 t。用吊车将排首梁吊至滑板前边缘纵向一字摆放，排首梁与排布头之间用丙纶绳绑系连接，连接绳长度为水深1.5倍。

排首沉放施工过程：先将沉排船移位至距护底范围上端的上游侧一定距离 （为连接绳长度即水深的1.5倍加上抛投漂距），放下滑板，排首梁滑入水中；再操作卷排机缓慢施放排布，直至排头落入河床；然后将船退至护底范围上端起点，同时拖动排头后移，在上端1～3 m处落底 （即图4中“排头超前距离”），以保证排体覆盖设计护底范围；随后逐次系结混凝土块（每次系结长度不宜过长，防止排布在工作平台上摩擦力大于放排牵引力放不动排），逐次放排、移船（先放排、后移船，放排长度应等于移船距离，防止拖动排头），直至河床上落底排长达到20 m以上，此时排首下沉完成，排头锚固具备一定的牵引力，工作平台上混凝土块可满铺满系。

②排身沉放。排首下沉后，排身沉放作业中移船速度要控制在基本与放排速度同步，每次移船距离与放排长度相当，考虑河床的起伏，移船距离为放排长度的95%左右，防止壅排和拉排。沉排作业中先启动卷排筒施放排布，后启动移船绞车，避免拉排。

沉排过程中为防止排体在水流作用下皱缩，影响搭接效果，应随时观测水深、流速变化，水深流急、水流冲力较大时暂停沉排施工；同时，为防止因斜流造成排体横向漂移，视斜流产生漂移程度在滑板迎流边实施导轨牵引，以保证搭接宽度满足设计要求。

③沉排轨迹修正。为保证护底范围和搭接宽度满足设计要求，施工中沉排船由RTK实时跟踪指挥其定位，由上游向下游逐块沉放，并由RTK动态控制沉排轨迹和搭接宽度，实时记录沉排轨迹，并校核轨迹与排布的实际长度与设计范围是否相符合，同时与理论轨迹对照，出现偏差立即校正船位。

④排尾沉放。排尾如果无控制约束，自由沉放，易出现折皱、叠排现象，为此，待还剩余一个水深长度的排布未进行铺设时，采用工作绳用活扣和施工排布相连，然后按照正常水上沉排速率进行铺设，待水上沉排已经完成该区域施工时，将放排卷筒速率设置为零，再进行船舶移动，带动活扣，收回工作绳，从而完成排尾处理。

四、安全控制措施

沉排施工除了常规的水上作业安全控制措施外，该工程由于施工线路穿越长江主航道，沉排船长时间占用航道，且经常移位调整，工程运输船、交通船亦频繁穿越航线，工程施工对来往船舶的正常航行影响大，也给施工船舶的安全带来较大的安全风险。为此，施工单位联系航道部门根据施工作业范围的变动及时调整航道标识，委托专业的水上海事维护船舶在作业区上下游进行全天候24小时通航维护，提醒警示过往船只及时避让。针对性的安全措施为船舶、人员安全提供了重要保障。

五、质量检测

为检验铺排工程质量，工程采用多波束全覆盖扫床技术对铺排区域进行扫测。该技术具有测量范围大、速度快、精度高等诸多优点，能精确反映河床的细微变化，对增厚较小的混凝土预制块压载软体排适用性高。由于水下检测距沉排施工结束间隔时间较长（约3个月），泥沙有一定程度淤积，影响扫测效果，但仍可显示铺排区、排体搭接线等。根据扫测图量测排体位置、长度、宽度等指标均满足设计要求，铺排质量良好。

六、结 语

新生洲右汊全江护底工程施工范围广、工程量大、工期紧、安全风险大，但由于合理的护底结构选型、规范的设计、大型专业沉排船的选用、针对性的安全控制措施等，沉排施工进展顺利，原计划工期65天，实际45天即完成全部排体的施工作业。沉排施工过程中，针对排首下沉、排身沉放、沉排轨迹修正、排尾沉放等关键环节采取了切实可行的施工工艺和技术，保证了铺排质量，软体排在本工程中得到了成功应用。

[1]张景明．长江口深水航道治理工程护底软体排结构设计[J]．水运工程，2006（12）．

[2]吴著建，曹波．软体排施工技术在护岸工程中的应用[J]．水利水电快报，2007（21）．

[3]孙卫平，张才俊，莫建波．长江下游感潮河段软体排铺设关键技术 [J]．水运工程，2014（8）．

责任编辑 安天杭

Application of composite geotextile for bottom protection works on right branch of Xinshengzhou in Nanjing

Chen Hui,Chen Lei,Li Taozhang

An introduction is made on the application of concrete block soft mattress for bottom protection works on the right branch of Xinshengzhou which is located in Nanjing section of the Yangtze River,including selection of structure type,design of composite geotextile as well as construction techniques and technologies during sinking of head mattress,mattress body sinking and laying,orbital modulation and end mattress sinking and laying.The construction was completed successfully and the quality of composite geotextile has satisfied the design requirement.The practice and experiences can be used as a good example for other similar projects.

concrete block soft mattress;bottom protection works;technology application

TV822.2

B

1000-1123（2016）02-0033-03

2015-09-17

陈辉，副主任，高级工程师。