系砂袋软体排在大顶子山导流墩工程中的应用

管效仲

(黑龙江省航道事务中心，哈尔滨 150001)

0 前 言

土工织物软体排作为护底或护滩结构在水运工程中已得到广泛应用，特别是在长江上的应用比较早，施工技术日臻完善并具有与之相配套的专业铺排船。在松花江上，无纺布作为护底材料大规模应用于航道整治工程则始于1992年，黑龙江航道人对新技术新工艺不断探索和实践，曾经历了三个阶段：第一阶段仿沉排法，第二阶段滚筒式沉布法，第三阶段简式屏蔽法沉布[1]。其中简式屏蔽法沉布在1995年佳同线航道整治工程中成功应用，丁坝、锁坝等项目的护底软体排施工实现了整体连接连续作业，解决了松花江上没有专业铺排船的难题，由于其优质高效的特点在以后工程中得到了推广应用。

简式屏蔽法沉布是在面对丁坝、锁坝护底沉布的特定施工条件下研发的，坝体一般与水流向垂直布置[2]。为实现护底沉布整体连接连续作业，施工船舶需要沿着坝位方向横向移位。而对于顺坝、导流坝等顺水流布置的坝体，若采用该工法施工，就只能分块施工搭接作业，每一次排体搭接都需要重新移船定位，重新开始沉布，这样施工效率就大大降低。

在大顶子山导流墩项目施工中，针对该导流顺坝软体排护底的具体特点，项目团队提出了系砂袋软体排顺水流作业法。即在没有专业铺排船的情况下，将2个80t倒石驳简单改造后组合成铺排船，在铺排船上通过人力控制系砂袋软体排顺水流入水着床，实现了软体排整体连接连续作业。文章依托大顶子山导流墩工程对该工法进行总结。

1 项目概况

松花江干流大顶子山航电枢纽工程位于松花江干流哈尔滨市下游70km处，为了改善船闸下游引航道的通航条件，在船闸下游引航道设置导流建筑物，即在直线段(包括导航墙及靠船墩)下游接半径(坝轴线)为1049m 、弧长575 m、顶高113.00m的圆弧导流顺坝。坝顶每隔30m布置导流墩一个，自起点30m开始布置，共计布置9个导流墩，每个导流墩长30m，导流墩两端为楔形，向内偏角30°，顶高116.00m。导流顺坝基础采用抛石基床，厚4.0m，基床顶高程为109.0m，顶宽7.4m，引航道内侧坡比为1∶1.5，外侧坡比为1∶2，考虑水流的冲淘，抛石基床在引航道外侧设抛石护脚，顶高程为106.50m，宽2.0m，坡比为1∶1.5，坡底设无纺布压排石护底，护底宽10.0m。坝体和导流墩均采用现浇混凝土结构，坝体底设素混凝土垫层，厚200mm，采用C20混凝土，坝体宽2.7m，高4.0m，导流墩宽1.5m，高3.0m，采用C25F200混凝土。

导流墩平面布置图如图1所示；导流墩结构图如图2所示。

图1 导流墩平面布置图

图2 导流墩结构图

2 软体排设计

该项目软体排总长600m，设计有效宽度10m。考虑缝制中的缩尺，以及施工中的褶皱和收缩等因素，采用2幅6m宽的土工布现场缝制而成，成形宽度约11.6m，单块长度取25m。

软体排压载方式采用砂袋系结压载和散抛石分离压载组合方式，即砂袋按一定方式先系结到排布上与排体同步入水着床，一段排体铺设完成后再适当补抛压排石以确保排体不被水流掀动，全部排体施工完成后再集中补抛压排石达到设计要求。

软体排用500g/m2土工布机械缝制，排体纵向两侧用φ16mm的尼龙绳作为主加筋带，横向加筋带采用φ12mm尼龙绳每2m布置一道，适当位置设砂肋套，可采用φ12mm尼龙绳。砂袋用300g/m2土工布人工缝制，规格为：长度2m，直径300mm。砂袋布置在加筋带上，按横向间隔2m满布，铺排前用砂肋套固定。

3 施工工艺

3.1 材料加工

3.1.1 排布加工

在右岸设施工现场，将土工布缝制加工成11.6m×25m的单块规格。先用φ16mm尼龙绳作为主加筋带包边缝在排体纵向两侧，排体两端各多出1.5m系成绳套。 再用φ12mm尼龙绳作为加筋带横向布置2m一道，可将加筋带布置在排布的下面再用细铁线或尼龙线与排布缝合或绑扎在一起，每延米不少于3个节点，加筋带两端分别系结在排布两侧主加筋带上，使加筋带与排布形成一体。缝制完成后绑扎成捆，通过机船运至铺排船上。

3.1.2 砂袋加工

缝制砂袋采用300g/mm2土工布，制作砂袋的土工布规格要考虑缝制缩尺，缝制完成后灌中粗砂封袋。成型后砂袋直径≥300mm，充填料黏粒含量不超过5%，砂袋充填饱满度控制在80%。砂袋充填完成后通过机船运至铺排船上。

3.2 设备准备

定位驳1艘，船舶尺寸(总长×型宽×型深)为28.2m×9m×1.5m，专门用于定位，分别配备1口主锚、2口上边锚、2口下边锚，以及锚机、绳车、钢丝绳等。

80t倒石驳3艘，船舶尺寸为24.2m×7m×1.4m，其中2艘用钢丝绳系结到一起作为铺排船使用，另一艘用于倒运块石等材料。

120马力锚艇1艘，用于船舶起锚送锚。

240马力拖轮1艘，用于船舶拖带和材料倒运。

3.3 软体排铺设

3.3.1 施工放样

坝体顺水流向布置在河道内，无法用岸标来标示坝位。工程采用RTK手持终端手簿进行定位放样，在完成基准站和移动站的设置和校准后，将设计铺排范围的左右边线和上下游端部边线数据都导入手簿，通过手簿可看到沉布范围的轮廓线和移动点的位置偏差信息，据此进行移船及铺排作业。

为便于施工人员操作，先按照排位轮廓线在施工区域设置浮标，标示出软体排铺设的大概位置，实际作业时再具体定位。

3.3.2 船舶驻位

将定位驳抛锚驻位在拟铺排位置上游处，再用锚艇将边锚均送到位(一般2口上边锚，1口下边锚)，上边锚成八字布置。2艘80t倒石驳并列组合作为铺排船横向挂在定位驳后，与定位驳软连接并预留1-3m的间距，软体排将从该空间入水。

船舶驻位前应先对2个倒石驳所组成的铺排船进行如下检查和准备：①确保上边缘光滑便于软体排入水；②两侧系缆桩位置合适，每侧不少于2个；③船下游侧有人力锚机，用于控制尾缆。

3.3.3 铺排工艺

1)摸测水深调整船位：

船舶驻位后，摸测坝位河床水深，根据水深和流速预估排体下移量，据此将铺排船偏上驻位。施工期间，该工程坝位河床水深为4-8m，由于起始位置较深，船位按偏上5m控制。

2)排布展开系结压载体：

在铺排船上，将排布自上而下展开，将砂肋套系结在横向加筋带上，每根加筋带上满布砂袋用砂肋套系牢，每个砂袋不少于3根砂肋套。根据水深和流速情况，排体上游端(排头)的压载体可加密布置或用石笼结构代替第一排砂袋，以确保排头着床后稳定。本工程坝位河床水较深，排头压载体采用石笼结构。

3)软体排控制：

铺排船下移可实现排体入水着床，但铺排船受风浪或惯性作用后，排体容易失控。为控制排体入水的节奏，需要在铺排船上控制软体排的移动速度。方法是在系缆桩上通过人工控制排绳(φ16mm以上尼龙绳)的收放来实现。将2根排绳分别系在排体两侧的主加筋带绳套上，每根排绳由1人控制。开始铺排前，通过人工或吊具先将排头及压载体入水着床，人工操作时人员需要站在定位驳尾部，控制排绳的人员配合放绳，软体排在压载体和水流合力作用下入水着床。铺排船下移时，控制排绳的2人掌控着排体的入水速度，当排绳即将接近船边缘时再将其移至下一个绳套，为方便控制每次放排长度，可在软体排中段适当位置再加1、2个绳套。期间要确保铺排船上留有足够长度的排体，以便于下张排与之缝合连接。

4)铺排船控制：

铺排施工前，铺排船的正常定位主要是通过定位驳上的主锚、左右上边锚和下边锚(可根据水流向和风向只设单侧下边锚)来实现的。每个锚位配1人专门负责看管锚缆，电动锚机由专业操作工或施工员在定位驳上集中控制。在铺排过程中，入水段排体对于铺排船具有锚的作用，因此需要在下游设尾锚。在铺排船上用人力锚机绞缆控制船舶向下游移动的方向和速度。锚位要根据铺排进度和风向随时调整。

5)软体排连接：

软体排单张长度为25m，排体间采用缝接连接方式。铺排间歇时，在铺排船上要留有足够长度的排布，采用手持式缝布机与下一张排缝接。缝接时，缝连线距离块体边缘≥于50mm，缝连采用的尼龙线强度≥150N，同时在缝连线处设加筋带。

6)补抛压排石：

施工所用砂袋的加工和系结均由人工完成，若压载体都用砂袋势必影响铺排速度，因此，软体排的压载是采用系结砂袋压载和散抛石压载组合方式。砂袋每排间隔2m系结到排布上，随着排体同步入水着床。一段排体铺设完成后再适当补抛压排石以确保排体不被水流掀动，抛石量要根据河段的水深、流速等具体条件适当调整。所用块石可采用拖轮拖带倒石驳运输，挂到定位驳上人工抛石作业。全部排体施工完成后再集中补抛压排石达到设计要求厚度，此时可直接将运块石民船直接挂在定位驳上，采用铲车或挖掘机直接抛石。

7)深水区锚碇作业法：

随着坝位水深的增加，排头所承受的瞬间水流力必然增大。本工程坝位水深最深处约8m，为确保排头入水后下移距离可控，采取了锚碇作业法。首先将排头压载体换成石笼结构，其直经≥300mm，用铁线整根绑扎在排头，再准备4个≥100kg石笼作为锚使用。

铺排前将石笼锚抛在起点上游10m位置(水深加2m)，均匀布置。移船使铺排船上缘位于铺排起点上游5m位置，再将4根锚绳收紧平行系结到排头石笼上，通过排绳控制排头石笼同步入水(为便于控制可临时增加2根排绳)，再进行后续铺排作业。由于受锚绳控制，排头入水后下移距离不大，排体着床效果较好。

8)施工间歇处理：

为了实现铺排连续作业，每班施工完毕后，要求本班人员完成如下作业：①船上的排布均系结砂袋并缝接好下一张排布；②定位驳和铺排船上各锚缆要收紧使其受力适当，避免船体受风浪影响移位；③排绳要系牢在相应系缆桩上，确保排体维持原位不变。

如果选择搭接作业方式，完成一段软体排铺设和压载后，要在排尾设浮漂，以便于下一次移船定位。

9)流水作业的实现：：

采用系砂袋压载方式和缝接方式为铺排流水作业的实现创造了条件。每完成一段排体铺设及时进行质量检测，同时利用间歇时间进行系结砂袋和排布缝接作业，随后进行下一段排布铺设。铺排过程中的主材(包括排布、砂袋、块石等)运输由拖轮和倒石驳运至施工现场，不占用铺排的人力和设备，这样就可实现铺排、系结砂袋、排布缝接、补抛压排石连续作业，即软体排施工的流水作业。

10)施工效果检测：

施工过程中，施工人员要随时检测铺排质量。可用探杆摸测排体边线位置和着床情况，用RTK手簿定位来判断排体位置是否准确。若位置偏移过大可通过移船逐渐纠偏，若着床不实，可进行集中抛石压载处理。

一段排体铺设完成或全部完成，由潜水组进行水下检测，包括软体排位置、排体着床情况、压排石厚度等情况，需要与船上作业人员共同核对，以确定是否符合设计要求。

4 关键技术

1)对于松花江上，在没有专业铺排船的条件下，针对顺水流向布置的坝体，提出了系砂袋软体排顺水流作业法。在铺排船上通过排绳控制排体的入水节奏，从而完成系砂袋软体排的铺设。

2)将砂袋、石笼结构和散抛石压载体组合应用，既提高了施工效率，又保证了铺排质量。

3)探索了深水区软体排施工的锚碇作业法。

5 结 语

文章针对松花江大顶山导流墩工程护底工程的施工实践，提出了系砂袋软体排顺水流作业法，实现了软体排的整体连接连续作业，取得了比较好的效果。该工艺将砂袋、石笼结构和散抛石压载体组合应用，提高了施工效率，保证了铺排质量。同时也探索了深水区软体排施工的锚碇作业法。以上经验，对于松花江或其他河流的航道整治工程具有一定的参考和借鉴意义。