深水急流区水下砂肋软体排施工方法与质量控制

陈惠达，应军业

（浙江艮威水利建设有限公司,浙江 宁波 315800）

1 工程概况

梅山水道北堤工程位于北仑区梅山岛与穿山半岛西南部之间的梅山水道北端,海堤长800 m,为复式断面土石混合堤,堤顶兼做疏港交通一级公路,宽度35 m,堤顶高程8.20 m（85国家基面,下同）,路面高程7.40 m。工程地处亚热带与中亚热带过渡区域的气候区,受风浪和潮汐影响大,海区属正规半日潮,多年平均高潮位2.39 m,平均潮位0.68 m,堤轴线涂面高程为-10.10 m～-0.90 m,实测最大流速1.64 m/s。

本工程海堤全线建在深厚软土地基上,采用铺设软体排的基础处理方法,以加速地基排水固结,增加堤基土体的抗剪切破坏能力,防止工后出现较大的不均匀沉降。

2 工艺流程

工艺流程见图1。

图1 软体排铺设流程

3 施工方法

3.1 绘制软体排铺设图

根据海堤轴线布置型式、设计堤基的宽度,结合铺设船只滚筒的长度,绘制铺设平面图,计算出每一块软体排尺寸及坐标位置,作为一个铺设单元格（图2）。

图2 软体排铺设单元图

3.2 软体排制作

1）软体排所用材料包括土工布、加筋带、锦纶线等,软体排排布和砂肋布分别采用760 g/m2、 230 g/m2聚丙烯长丝机织布制作而成（技术指标见表1）；加筋带宽带10 cm,单位重量≥70 g,抗拉强度≥25 kN/根；锦纶线采用35 支3 股规格,强度不小于150 N。

表1 砂肋软体排技术指标

2）软体排在海堤横断面方向须整块制作,不准搭接或缝接,在海堤轴线方向可以搭接或缝接,缝接必须采用包缝法或丁缝法（二道锦纶线,针脚间距≤7 mm）,缝制后强度不低于原织物设计强度的60%。加筋带采用三道锦纶线（针脚间距≤10 mm）可靠地缝制在软体排上。每块软体排宽度在30 m左右,单块重量达3 t～4 t。

3）由于整块软体排布长度较大,且受卷筒与甲板净高度的限制,软体排布与砂肋分别制作,加筋带沿长度方向按设计砂肋间距预留Ф300 环扣,以便安装砂肋管。

3.3 软体排铺设

软体排铺设由铺设船体、吹砂船体、定位系统、铺设装置等组成。

3.3.1 软体排装船

将检验合格的软体排平展在铺设船的甲板上,软体排尾端的加筋带拉环与卷筒上的Ф20 尼龙绳通过活口连接。启动卷筒开始卷排布,当排布的第一排砂肋环扣处于滑板边缘时停止卷排布,在环扣内穿入砂肋管袋,一头扎牢,另一头与吹砂管连接,并沿软体排的长度和宽度方向每侧间隔3m设一个定位浮标。

3.3.2 铺设船定位

铺设船系具有自航动力水上甲板钢质平台带悬臂钢滑板船,定位准确与否是顺利铺设软体排,保证铺设质量的关键工序。因此,铺设船采取船体长度方向平行于轴线定位,垂直轴线方向移船,定位依靠安装在船体上的高精度GPS定位系统。铺设船在船上GPS引导下进入施工现场,四边下锚粗略定位,然后在电子海图上放大施工区域铺设单元格,根据铺设船与软体排铺设单元格的相对位置进行绞锚移船,使船体钢滑板边线与铺设单元格起始边线重合,即认为铺设船已准确定位,可以开始铺设。砂肋软体排铺设示意见图3。

图3 砂肋软体排铺设示意图

3.3.3 充砂沉排

铺设船准确定位后,运砂船停靠在吹砂船旁,启动吹砂船上的高压水泵,用高压水枪破碎、液化砂土,启动泥浆泵将砂浆通过输砂管向砂肋管内充填。充灌砂肋从一头充灌,交错充灌,严禁双向对充,在充砂时用人力进行排水捣实,以加快砂土的固结,砂肋充盈率必须大于80%。在甲板上的砂肋充灌完成后,绞锚移船放排入水,利用砂肋自重使排体沿滑板徐徐沉入海底,当最后一条砂肋位于滑板边缘时,停止移船,本着充灌一段沉放移位铺设一段的原则,继续充灌下一批砂肋袋。以此类推,直至整块软体排全部铺设完成,移动船位,重新定位,进行下幅排的铺设。

3.4 抛石压载

在软体排铺好后立即进行抛石压载,压载先两边后中间,采用液压开底驳或甲板驳下料均匀压载。

4 质量控制

4.1 实行首件工程认可制

为保证工程质量优质,减少盲目施工,在施工中实行首件工程认可制。首件工程认可制立足于“预防为主、先导试点”的原则,采取PDCA循环的方法,抓住首件工程的各项质量指标进行综合评价,以指导后续工程批量生产,及时预防和纠正后续批量生产可能产生的各种质量问题。

4.2 选择合适的铺设时机

本工程所在海域的潮流为正规半日潮,低平潮时段水浅流缓,较适合软体排的铺设。通过对海洋水文资料分析,结合实时测量结果,低平潮时段长为3h～4h,基本可满足在该时段内完成整块软体排的铺设,且可保证铺设的质量。

4.3 确保原材料的质量

软体排根据铺设单元格的尺寸严格按设计要求进行制作,必须整块,中间不准搭接或者缝接,软体排每5000 m2取1 组样品送检。软体排使用的商品砂,每1000 m3都进行抽样化验做颗粒分析,必须保证粘粒（d＜0.005 mm）含量小于3%,渗透系数不小于10-3cm/s。

4.4 横向张拉减少排体收缩

横向拉绳对减少排体横向收缩有很大作用,排体的两侧事先缝制好拉绳,在排体沉放时用人工在两侧拉紧拉绳,要求施工过程中拉绳受力均匀,要防止拉绳过松导致袋体产生过大收缩,也要防止拉绳过紧将拉环拉断。

4.5 增加设计搭接量

软体排设计搭接宽度为2 m,施工控制误差为±500 mm,在施工中,将搭接宽度适量增加,控制水下搭接任一点不少于2.0 m。

4.6 控制充填砂浆液稠度

充填砂浆液稠度直接影响充填的速度和质量,浆液过稀排水时间长,充填时间就会增加,浆液过稠易堵管,通过试验确定适宜的浆液稠度,并严格加以控制,随时检测和调整,提高充灌效率和质量。

4.7 动态修正预铺排位

排体铺设过程中,在与下一张排搭接的一侧自排头沿排身至排尾按有关建筑物工程质量检验评定标准的要求设置测点浮漂,铺排后采用“倒垂法”及背包式GPS测定实际铺设的排位。根据测定的实际排位,动态修正下一张排的设计位置。沉排过程中还应时刻注意观察GPS的工作状况,如GPS出现失锁情况,铺排船应立即停止铺排工作。

4.8 采用多种方法检测铺设质量

1）用GPS定位仪复核浮标的位置,以检查排体是否有收缩,首尾边线是否到位。

2）使用手提测深仪,按照每2 m一个测点,5 m一个断面测量验收软体排顶标高。

3）使用潜水员水下探摸,探明软体排间搭接情况,如有搭接不符合要求的,确定位置,采取补救措施。

4.9 铺设质量

通过水下探摸和仪器检测,排体铺设平整,搭接宽度满足设计及规范不少于2 m的要求。从沉降观测资料分析,海堤沉降均匀,总沉降量控制在设计范围内,且沉降已趋于稳定,说明软体排施工质量是有保证的。

5 结语

1）实行首件工程认可制是及时改进施工工艺、避免盲目施工、确保工程质量的重要手段。

2）实践证明本施工方法在深水急流海区铺设软体排是成功的,采取的施工技术措施是有效的。

3）本工程的成功实施经验以及在实施过程中遇到的问题和解决措施,可供类似工程施工借鉴。