浅议新型D型联锁块软体排施工工艺

2020-06-23 03:28:48 中国水运 2020年5期

吕文婷 刘永光

摘 要:本文在对比分析、实践研究的基础上,通过改进D型系结块软体排及混凝土联锁块软体排施工结构形式,创新设计出了新型D型联锁块软体排结构,并配套形成了一整套完整的施工工法。该工法较传统软体排结构形式在施工质量、进度、安全、成本等各方面均有了有效改进,具有显著的经济社会效益。

关键词:新型D型联锁块软体排;航道整治;施工工艺;效益

1 前 言

我国江河湖泊众多,水运资源丰富,航道整治工程是内河综合治理的一个重要部分。长期以来,航道整治通过水下沉软体排,利用排体隔离和反滤功能,防止水流直接冲刷河床、避免因水流渗透作用而造成河床的局部变形破坏,实现对沙质河床保护的目的。2017年以前,我国航道整治建筑物的护底结构多采用的D型系结软体排结构形式,如长江下游马当航道整治工程、长江中游武桥水道航道整治工程等;以及采用混凝土联锁块软体排结构形式,如长江下游东北水道航道整治工程、长江下游安庆河段航道整治二期工程。

2 研究过程

2.1原护底结构形式的不足

从D型系结块软体排在长江中下游航道整治工程应用情况来看,D型系结块软体排压载砼块间的间距较大,排体柔性较好,能适应河床变形,但也存在以下几个方面的问题:抗冲刷能力较弱,施工机械化程度低,质量控制难度大,安全隐患较大,材料消耗量大。

混凝土联锁块软体排结构虽然解决了D型系结块软体排抗冲刷能力较弱、沉排施工机械化程度低、漏绑漏系的缺点,但因混凝土联锁块软体排压载片体重量过大、柔性差,存在一些自身的不足,主要表現在:适应变形能力差;压载体预制成本高;对进度管理控制不利。

2.2新型D型联锁块软体排结构的研究

经研究论证,长江武汉航道工程局探索采用新型D型联锁块软体排的结构形式,较好地解决了以上常规D型系结软体排及混凝土联锁块软体排在施工及守护效果中的不足。新的工艺主要有如下特点:

2.2.1结构稳定,抗冲刷能力强

砼块由单块优化为单片4m×5m(由80个单块组成),其良好的整体性可保证使排体压载稳固。同时,其单块体积减小、间距增大,提高了连锁排柔性,使排体能紧贴河床,提高抗冲刷能力。

2.2.2节能降耗、降低劳动强度、施工成本低

新型D型联锁块软体排单个砼块直径为36cm,厚10cm,每个砼块重21.9kg,相比混凝土联锁块的正方体压载体,块体积更小,减少了材料成本。同时, 新型D型联锁排采用丙纶绳串联成片,每个单元尺寸为4m×5m,系绊时只需将每个单元四周的丙纶绳绑系牢固即可,减少了劳动用工量,降低了人工成本。

2.2.3施工工序简化,施工质量显著提升

新型D型联锁块软体排安装简单,由吊车直接吊运至排体上,减少了人工搬运环节,同时简化系结方式,避免了人工绑系不牢或漏绑以及人工搬运的质量问题,施工的质量得到显著提升。

2.2.4 施工效率高,施工安全有保障

新型D型联锁块软体排安装吊具一次性可吊装2片,可直接吊装至排体上安装,加上系结简化,施工效率较D型系结砼块施工提高200%。且由于工效提高,施工占用航道的时间大大缩短,缓解了施工与通航的安全矛盾,降低了安全风险。

2.2.5优化施工工艺、降低成本

通过对模具的研制和改进,在使用加强型模具后,预制时的破损率降低了2%,转运途中的破损率下降了2.5%,施工过程中的破损率下降了8.5%。由于转运过程中大量使用了机械运输代替了人工搬运,大大降低了施工成本。经项目财务统计测算,较D型系结软体排相比,成本降低30%左右。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程

3.2操作要点

3.2.1模具制作

(1)模具设计与制作:本定型组合钢模板系统设计采用多层结构,保证模具及支架满足强度、刚度和稳定性要求,能承受所浇筑混凝土的重力及施工荷载;使用的材料质量、模具的焊接质量符合设计和施工规范要求。

联锁片模具在生产制作过程中,采用先进技术团队绘制CAD工艺软件设计;德国雷射激光切割;国内大流量500T液压拉伸机压铸成型;及专业铆工焊接技术组装而成。

(2)激光切割:为了保证模具质量的精确度,最大化降低误差。在生产工艺上,并未采用原始的人工下料或裁剪冲压式。

(3)压铸成型:在压铸过程中,为了控制钢材的韧性、反弹性及物理反应性。在通过涂油防涩压铸,油侵降温开模,和液压稳定性能较好的拉伸保压设备压铸成型。从而保证所加工的母件外径片体尺寸一致,以保证浇筑联锁块质量保证、外观轮廓清晰美观。

(4)焊接组装:此连锁片模具是由多个上下模盒拼装焊接组合而成。相对对焊接技术要求比较高,长度及宽度至大,再加上在焊接过程时发生的焊接变形的客观规律,都是不可控的,以此先铆后焊。通过主方管(高100×宽60×厚4)作主梁,绘制成网状方格式焊接。利用方管的四面韧性来进行自身抗扭曲的强度,来减少、控制焊接中的变形。同时为整片模具的水平度、平整起到了至关重要的作用。为了在浇筑过程中操作简单,降低劳动强度,充分发挥优质、高效的效能,最大限度延长模具使用寿命。为了最大限度减小预制振捣时漏浆,在上层模具与下层模具对应的凹槽下部增加一条圆形2cm铁片,使之重合紧密,最大限度减小漏浆发生。

(5)模具安装:施工场地应硬化以符合模具安装工艺要求,下模应与场地安装紧密、牢固、平整。安装上模时应平稳进行,避免碰撞下模。

3.2.2新型D型联锁块预制

经多次试验研究,对压载砼块进行调整,为取得防护效果与砼块体积之间的最佳平衡,经测算及现场试验最大直径由试验时300mm调整增大到360mm,上下面直径320mm,上下对称均匀,如圆饼状,形成了新型D型联锁块软体排,大大提高了稳定性。

单元块的预制过程主要包括立模、混凝土浇筑、振捣密实、表面收光、拆模等环节。每个砼块之间用直径14mm的丙纶绳纵横十字交叉进行联接,浇筑时将丙纶绳浇筑到砼块体内,最终形成4m×5m的单元排压载砼块体。混凝土浇筑前,先在模板上刷脱模剂,再铺设丙纶绳,以上工序完成后,将按要求配合比配料并搅拌好的混凝土熟料倒入模具中,经过震动密实,抹平收光,养护48小时后脱模。砼压载块与丙纶绳浇筑为整体,串联成片。

3.2.3新型D型联锁块养护

砼压载块采用自然养护方法,养护期为28天。自然养护属露天养护,受天气气候的影响较大,早期强度所需的时间较长,当遇到雨、雪天气和露天气温下降至5℃以下时,露天养护将对砼块的养护极为不利,甚至出现受冻和砼面层遭损的情况发生而引起报废。因此,当采用自然养护时,应根据不同的季节采用塑料薄膜覆盖(不透气)或芦苇、草覆盖、浇水等不同的方法进行养护。当气温和天气较好时可采用洒水养护,其洒水养护的每天洒水次数的多少,将根据气温的高低来决定,当平均气温低于5℃以下时,用薄膜覆盖养护,以保证砼块的养护质量。

3.2.4新型D型联锁块储存、堆放

当砼块达到设计强度的70%以上时,方可挪动到储存区进行储存,并继续养护。储存区必须平整,具有一定强度,以保证块体的储存质量。储存区应按不同龄期划分不同的场区,并做好标识,避免错用强度不够的砼块。混凝土单元片养护达到出运强度后,采用配备多点吊钩的专用吊具放至堆存场地,同一区内块体应分层堆码整齐,最大堆码高度不得超过混凝土施工技术规范要求。

3.2.5新型D型联锁块转运及安放

用25T吊机转运至驳船,拖运至沉排船现场。在沉排过程中采用GPS进行定位,确保排体按设计要求的位置入水,并保证符合排体搭接要求。事先把软体排布卷上卷筒,在滑板上展开一段,然后将新型D型单元压载块软体排用桁架吊装于铺排船软体排排布上,将其与排布上的绑扎环进行绑扎,最后新型D型单元压载块与排体连成整体。

沉排先把预先加工好的排布卷入卷筒,排头固定:在沉放过程中每通条排头通过绑系系排梁进行固定。排头固定后,排布通过卡排梁平铺于沉排船工作平台上,然后在平台上将新型D型单元压载块系结于相应的排布上。为了避免排布强度不够引起排体损坏,排垫上系结一定量的单元块后即可松开卷筒和卡排梁,绞动铺排船,让排体沉入河底,当卷筒上排布剩下3m左右时,卡紧卡排梁,将卷筒上的排布退出,卷入下一段排布,两排布进行对接缝合,然后,卷紧排布,松开卡排梁,继续下一段排布沉放,如此反复进行排体沉放,直至达到设计的排长为止。

3.2.6排体检测

在沉排施工过程中通过声呐等技术手段对搭接情况进行实时监控,确定搭接质量是否满足要求。必要时按总通条数的5%对重点区域水下排体搭接情况进行水下探摸自检。通条长度在200m以内的探摸2个点,超过200m增加一个探摸检测点。主要对排头、排中及排尾的搭接宽度进行检测,潜水探摸时由监理工程师确认。

4 效益分析

4.1经济效益

4.1.1施工效率较传统D型系结块软体排大幅度提高(进度)

由预制到铺排施工,全程机械化作业,与传统D型系结块预制相比, 新型D型联锁块水上沉排施工效率较高,效率提高约1倍。

4 绞锚艇 艘班 0.06 0.06

4.1.2施工安全性较传统D型系结块软体排明显提高(安全)

新型D型联锁块吊运简单,一次2张,整张片体的安放绑系只需要6个人左右,人工大大减少;人工劳动强度的减小,很大程度上降低安全风险;同时新型D型联锁块为一个整体,在吊运过程中由8连勾装置吊起,不易掉落,安全系数高,新型D型联锁块施工效率较传统D型系结软体排提高了1倍,使得沉排占据航道的时间大大缩短施工进度有保障,较好地解决施工与通航的矛盾。

4.1.3施工標准化水平较D型系结块排增强,施工质量明显提升(质量)

新型D型联锁块绑系安装较为简单,只需将整张片体四周原预留丙纶绳绑系牢固即可,不存在砼块漏绑问题,质量控制管理难度大大降低,施工质量明显提升;

4.1.4施工成本较混凝土联锁块软体排大幅度降低(成本)

根据现场新型D型联锁块软体排施工统计知,与混凝土联锁块软体排相比,施工材料成本大幅降低,经测算同一块排体,新型D型联锁块软体排的压载体体积为0.728立方米,混凝土联锁块软体排压载体体积为1.858立方米,材料成本降低约60%,根据市场价格,预计每100平面节约预制材料成本约2000元,整体造价节约约1420元。

4.2社会效益

新型D型联锁块软体排施工工法较以往施工方法比较,融合了混凝土联锁块软体排及D型混凝土系结块软体排的优点,同时有效地避免了传统方法的施工及守护能力的不足,大大改善了航道整治中护底施工的施工效果。

新型D型联锁块软体排较传统D型混凝土系结块软体排来说,联锁块整体预制,整体性好,砼块由单块优化为单片4m×5m(由80个单块组成),其良好的整体性使排体抗水流冲刷能力增强。排体守护效果大大提升。

新型D型联锁块软体排较混凝土联锁块软体排来说,360mm直径,100mm厚度的圆盘形状,形成的4m×5m单元块,使得单元块上压载砼块间间距较混凝土联锁块软体排偏大,排体的柔软性得到有效提升,能更加紧密地贴合河床表面,适应河床变形能力增强,对河床底部河沙的保护能力大幅提升。

在我国内河航道整治中,通过护滩、加固护岸、护底、填槽等工程措施,守护有利的洲滩形态,遏制河道的不利变化,适当调整局部水流,进一步改善航道条件。新型D型联锁块软体排护底施工工法较以往施工方法,经济效益社会意义提升非常显著, 在节能环保方面也取得了较好的效益,大大促进了航道整治事业的发展,未来将在航道整治工程中大力推广应用。

参考文献:

[1] 袁达全,潘美元等,长江中游蕲春水道航道整治工程施工图设计[R].武汉:长江航道规划设计研究院,2017.

[2] 刘林双,柴华锋等,新型混凝土单元块D型软体排结构计算及稳定性分析[J].水运工程,2018(09):10-17.