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摘要:联锁块软体排铺设施工是一种广泛应用于河道护岸、护底的施工工艺。本文结合常州市新北区新孟河延伸拓浚工程,对联锁块软体排铺设施工工艺在新孟河河道治理应用过程进行技术总结,剖析此项施工工艺的应用优势、实施过程中产生的问题及相应对策,为其他类似工程提供借鉴。
关键词:联锁块软体排;河道治理、技术总结
1引言
随着社会经济的发展,水利工程行业取得了卓有成效的建设成绩。为了面对频发的地质灾害,国家对长江中下游地区部分河道进行综合治理[1]。确保河道边坡的稳定,保障河道通航、行洪能力是河道综合治理的重要组成部分,在此过程中,联锁块软体排铺设施工工艺应运而生,创造了良好的社会效益和经济效益。
2联锁块软体排基本组成
2.1预制联锁块
新孟河延伸拓浚工程中预制联锁块采用强度等级为C25的细石混凝土浇筑而成[2],预制混凝土联锁块的规格为350mm×350mm×100mm,预制混凝土联锁块联结绳采用Φ14的丙纶绳,绳结锚固深入混凝土长度不小于200mm。混凝土联锁块单元由60块预制联锁块组成,按照6×10的形式排列,单元总重约1.8t。
2.2复合土工布
混凝土联锁块软体排排布采用380g/m2复合土工布(230g/m2丙纶长丝机织布与150g/m2涤纶短纤无纺布针刺复合),其中无纺布在下,排头第一块5m长排在机织布上增设一层150g/m2防老化编织布。
复合土工布所处环境恶劣。复合土工布底面与河床边坡直接接触,这对材料的抗腐蚀性有着严格的要求;复合土工布正面受到河水的长期冲刷、阳光照射,使用年限大打折扣。因此根据规范、设计使用年限和实际情况,复合土工布的各项技术指标确定如下表所示。
2.3连接方式
联锁块软体排单元通过缝制在复合土工布上的丙纶加筋带与复合土工布进行绑扎连接。丙纶加筋带采用35支1000D 3×3股锦纶线两道缝制固定在软体排排布上,利用加筋带缝制Φ100的绑扎环,预制混凝土联锁块单元通过Φ14的三股丙纶绳穿过绑扎环固定到排体上。绑扎环横向每500mm设置一道;纵向距排布边缘500mm,内部每1000mm设置一道;垂直加筋带方向每块预制混凝土联锁块均与绑扎环系结,平行加筋带方向的预制混凝土联锁块单元体边缘相邻联锁块互相系结并与就近绑扎环系结。
3联锁块软体排施工工艺
3.1联锁块单元的运输、堆放、吊装
预制混凝土联锁块单元制作完成并养护28天后,混凝土强度达到可吊装标准,采用固定式40t平板拖车自预制厂运达现场,堆放于新孟河河道挡墙外侧护坡坡顶平台。为避免软体排绑扎环长时间暴晒风化,用彩条编织布对堆放在现场的软体排覆盖保护。在施工过程中,也可直接使用汽车吊将软体排以每块单元为单位吊装至驳船。驳船满载软体排后,运至铺排船的端部,由铺排船自带的最大起吊重量为8t的吊机将驳船中的软体排单元吊上铺排船。
3.2软体排土工布上卷筒
铺排船属于特殊的专用船只,新孟河工程租用的铺排船型号为启星868-30,单次有效铺排长度30m。施工时,将一侧船舷钢甲板放倒,形成向水中倾斜约15°的滑板,两侧船舷各固定1台功率200kw的电动机,带动安装排布的卷筒,铺排时,将复合土工布先在甲板上展开拉平,再用丙纶绳将尾端牵引到卷筒上的卡环上,然后将其卷上卷筒,并使排头边位于距倾斜15°的滑板外边缘1m处。卷排时将土工布两边拉紧,保证排布卷紧卷匀。
3.3铺排船定位
结合施工现场作业环境,选用GPS进行测量定位[3]。将2台GPS接收机安装在铺排船上,通过GPS安装位置和铺排船的位置关系建立模型文件,实时反映铺排船的平面位置,经过软件处理将本工程设计坐标系统转换为自行设计的施工坐标系,通过终端显示屏形象的显示出软体排的设计位置和当前实际铺排位置。现场施工人员可依据显示屏上的位置指挥铺排作业。该系统可自动记录和存储各种坐标数据,可真实反映铺设施工的定位质量和偏差数据。
3.4排体单元组拼
利用铺排船上吊机将混凝土联锁块从驳船上吊至排布上,将其与排布上的绑扎环进行绑扎,铺排过程中,另外安排工人逐个将排布上的丙纶加筋带和联锁块上的预留丙纶绳通过绑扎环连接并绑扎牢固,按设计要求组拼成排体单元。单元排体组拼完成后,对排体进行检查,保证混凝土联锁块间、混凝土联锁块与排布间的连接牢靠。
3.5软体排排头铺设
对于铺排船停靠点与排头之间的浅水区部位,采用人工对无缝钢管进行定位安装,以保证钢管位于墙趾预埋钢筋挂钩内。排布上系结一定量的单元块后,转动卷筒,船体缓慢远离挡墙,利用软体排的自重使排体逐步下沉至河道格埂护坡平台上。
3.6移船铺排
浅水区铺排完成后,开始移船铺排作业。铺排时松开卷筒,铺排船缓慢匀速远离河岸线,调整活动钢板平台角度,让排体缓缓沉入河底,以此循环。
联锁块单元在甲板上与排体布联接成整体。利用倾斜滑板导铺,排体入水与船体铺设的方向平移同步,排体成型与移船铺设交错进行,实现整张软体排连续铺设。为防止排体在水下漂翻,打搅或起堆,沉排时应根据水深及流速变化,控制移船速度,同时观察排体入水角度。若角度向外展开,说明排体尚未沉到河底,可暂停移船,继续放排直到排体垂直于水面;若排体贴着船舷内侧入水,说明排体已在河底起堆,应适当加快移船速度。
3.7GPS定位校正
排体沉入水后,立即用GPS系统进行动态跟踪定位,跟踪铺排轨迹和搭接宽度,并现场绘制实时铺排轨迹,与理论轨迹对照,及时校正船位,确保搭接宽度符合规范要求。同时在挡墙上做上每次铺排的位置标志,下次铺排时通过标志检验GPS定位是否准确,做到双保险。
3.8鋪排尾 单块铺排施工至设计尾端时,用符合强度要求的尼龙绳卷入卷筒,同时另一头连接排布,然后启动卷筒卷紧尼龙绳。卷筒上的尼龙绳穿过土工布单元,系结成闭合的圆环,利用排体自重让排体尾端缓缓沉入河底,最后解开尼龙绳,打开圆环使尼龙绳牵引排尾使其能保证排尾均匀下沉而紧贴河床,沉排结束后回收尼龙绳再次使用。
3.9铺排循环
待上述步骤完成后,移动铺排船至上游侧,保证沿堤轴线方向搭接宽度不小于3m;垂直于堤轴线方向不允许搭接。停靠到位后,重复上述步骤开始下一块排体的施工作业。
4联锁块软体排施工重难点及对策
4.1软体排排首钢管安装困难
无缝钢管安装于墙前钢筋挂钩上,用于绑扎固定软体排排首。新孟河工程采用每块长30m的软体排土工布进行施工,铺排每一船软体排需提前安排水性良好的工人下水安装30m长的钢管,由于水下视线不良,钢管安装时未受到排体铺排下沉的拉力,钢管无法完全卡入钢筋挂钩中;钢管沉入水下容易锈蚀腐烂,无法满足设计使用年限;这给施工带来了极大的困难,无法保证施工质量,极大的增加了施工成本。
项目部经过综合考量,与设计、业主商榷探讨后,决定取消排首钢管,将排首直接绑扎在钢筋挂钩上,这极大的加快了施工进度,节约了施工成本,提高了工程的经济性。
4.2移船铺排土工布收缩和搭接质量问题
在软体排铺排下水的过程中,土工布前排绑扎的预制块单元对土工布后排产生向下的拉力,导致后排土工布收缩变形,长度30m的土工布收缩量可达1m,严重影响水下搭接3m的质量要求。软体排预制块绑扎过程中,搭接部位原设计不设预制块绑扎,软体排在下水过程中边缘3m未绑扎预制块的搭接部位的土工布会在水流中飘动,这也对搭接质量造成了影响。
为了改善土工布受拉力收缩的问题,在土工布卷上卷筒的过程中,严格控制土工布长度,确保土工布完全展开;为了防止土工布搭接部位下水飘动,项目部采取对搭接部位进行软体排满铺的措施,在下水过程中,严格把控软体排下水速度,确保软体排平稳下水,减少土工布收缩量,保障了工程质量。
4.3联锁块软体排绑扎问题处理
原設计要求预制联锁块单元的连接绳要穿过复合土工布上的丙纶绳加筋带,联锁块单元在预制的过程中,预制块直接采用丙纶绳连接,无法穿过缝制在复合土工布上的丙纶绳加筋带。在将联锁块单元与复合土工布绑扎的过程中只能将联锁块单元四周的环节与丙纶绳加筋带进行绑扎,软体排在下水的过程中,联锁块单元因绑扎不牢固而产生大幅位移对复合土工布产生拉拽,针对上述问题,项目部增加了一道绑扎工序,将复合土工布上的丙纶绳加筋带与相邻预制块之间的丙纶绳进行绑扎,提高联锁块单元绑扎下水的稳定性,防止联锁块单元因滑动位移而产生的质量缺陷。
5结语
本文通过对新孟河工程联锁块软体排铺设进行了技术分析并进行总结,结合施工过程中产生的问题,针对性的提出相应解决方案,为此项施工工艺在河道整治过程中提供了详细的具体工艺流程,极大地减少了河道边坡治理的施工成本,增加了社会经济效益。
参考文献
[1]黄召彪, 柴华峰, 李丰华. "深水顺水沉放条件下护底软体排结构设计方法." 岩土工程学报 038.0z1(2016):173-176.
[2]曹棉. 软体排在长江航道整治工程中的应用[J]. 水运工程, 2004(09):70-73.
关键词:联锁块软体排;河道治理、技术总结
1引言
随着社会经济的发展,水利工程行业取得了卓有成效的建设成绩。为了面对频发的地质灾害,国家对长江中下游地区部分河道进行综合治理[1]。确保河道边坡的稳定,保障河道通航、行洪能力是河道综合治理的重要组成部分,在此过程中,联锁块软体排铺设施工工艺应运而生,创造了良好的社会效益和经济效益。
2联锁块软体排基本组成
2.1预制联锁块
新孟河延伸拓浚工程中预制联锁块采用强度等级为C25的细石混凝土浇筑而成[2],预制混凝土联锁块的规格为350mm×350mm×100mm,预制混凝土联锁块联结绳采用Φ14的丙纶绳,绳结锚固深入混凝土长度不小于200mm。混凝土联锁块单元由60块预制联锁块组成,按照6×10的形式排列,单元总重约1.8t。
2.2复合土工布
混凝土联锁块软体排排布采用380g/m2复合土工布(230g/m2丙纶长丝机织布与150g/m2涤纶短纤无纺布针刺复合),其中无纺布在下,排头第一块5m长排在机织布上增设一层150g/m2防老化编织布。
复合土工布所处环境恶劣。复合土工布底面与河床边坡直接接触,这对材料的抗腐蚀性有着严格的要求;复合土工布正面受到河水的长期冲刷、阳光照射,使用年限大打折扣。因此根据规范、设计使用年限和实际情况,复合土工布的各项技术指标确定如下表所示。
2.3连接方式
联锁块软体排单元通过缝制在复合土工布上的丙纶加筋带与复合土工布进行绑扎连接。丙纶加筋带采用35支1000D 3×3股锦纶线两道缝制固定在软体排排布上,利用加筋带缝制Φ100的绑扎环,预制混凝土联锁块单元通过Φ14的三股丙纶绳穿过绑扎环固定到排体上。绑扎环横向每500mm设置一道;纵向距排布边缘500mm,内部每1000mm设置一道;垂直加筋带方向每块预制混凝土联锁块均与绑扎环系结,平行加筋带方向的预制混凝土联锁块单元体边缘相邻联锁块互相系结并与就近绑扎环系结。
3联锁块软体排施工工艺
3.1联锁块单元的运输、堆放、吊装
预制混凝土联锁块单元制作完成并养护28天后,混凝土强度达到可吊装标准,采用固定式40t平板拖车自预制厂运达现场,堆放于新孟河河道挡墙外侧护坡坡顶平台。为避免软体排绑扎环长时间暴晒风化,用彩条编织布对堆放在现场的软体排覆盖保护。在施工过程中,也可直接使用汽车吊将软体排以每块单元为单位吊装至驳船。驳船满载软体排后,运至铺排船的端部,由铺排船自带的最大起吊重量为8t的吊机将驳船中的软体排单元吊上铺排船。
3.2软体排土工布上卷筒
铺排船属于特殊的专用船只,新孟河工程租用的铺排船型号为启星868-30,单次有效铺排长度30m。施工时,将一侧船舷钢甲板放倒,形成向水中倾斜约15°的滑板,两侧船舷各固定1台功率200kw的电动机,带动安装排布的卷筒,铺排时,将复合土工布先在甲板上展开拉平,再用丙纶绳将尾端牵引到卷筒上的卡环上,然后将其卷上卷筒,并使排头边位于距倾斜15°的滑板外边缘1m处。卷排时将土工布两边拉紧,保证排布卷紧卷匀。
3.3铺排船定位
结合施工现场作业环境,选用GPS进行测量定位[3]。将2台GPS接收机安装在铺排船上,通过GPS安装位置和铺排船的位置关系建立模型文件,实时反映铺排船的平面位置,经过软件处理将本工程设计坐标系统转换为自行设计的施工坐标系,通过终端显示屏形象的显示出软体排的设计位置和当前实际铺排位置。现场施工人员可依据显示屏上的位置指挥铺排作业。该系统可自动记录和存储各种坐标数据,可真实反映铺设施工的定位质量和偏差数据。
3.4排体单元组拼
利用铺排船上吊机将混凝土联锁块从驳船上吊至排布上,将其与排布上的绑扎环进行绑扎,铺排过程中,另外安排工人逐个将排布上的丙纶加筋带和联锁块上的预留丙纶绳通过绑扎环连接并绑扎牢固,按设计要求组拼成排体单元。单元排体组拼完成后,对排体进行检查,保证混凝土联锁块间、混凝土联锁块与排布间的连接牢靠。
3.5软体排排头铺设
对于铺排船停靠点与排头之间的浅水区部位,采用人工对无缝钢管进行定位安装,以保证钢管位于墙趾预埋钢筋挂钩内。排布上系结一定量的单元块后,转动卷筒,船体缓慢远离挡墙,利用软体排的自重使排体逐步下沉至河道格埂护坡平台上。
3.6移船铺排
浅水区铺排完成后,开始移船铺排作业。铺排时松开卷筒,铺排船缓慢匀速远离河岸线,调整活动钢板平台角度,让排体缓缓沉入河底,以此循环。
联锁块单元在甲板上与排体布联接成整体。利用倾斜滑板导铺,排体入水与船体铺设的方向平移同步,排体成型与移船铺设交错进行,实现整张软体排连续铺设。为防止排体在水下漂翻,打搅或起堆,沉排时应根据水深及流速变化,控制移船速度,同时观察排体入水角度。若角度向外展开,说明排体尚未沉到河底,可暂停移船,继续放排直到排体垂直于水面;若排体贴着船舷内侧入水,说明排体已在河底起堆,应适当加快移船速度。
3.7GPS定位校正
排体沉入水后,立即用GPS系统进行动态跟踪定位,跟踪铺排轨迹和搭接宽度,并现场绘制实时铺排轨迹,与理论轨迹对照,及时校正船位,确保搭接宽度符合规范要求。同时在挡墙上做上每次铺排的位置标志,下次铺排时通过标志检验GPS定位是否准确,做到双保险。
3.8鋪排尾 单块铺排施工至设计尾端时,用符合强度要求的尼龙绳卷入卷筒,同时另一头连接排布,然后启动卷筒卷紧尼龙绳。卷筒上的尼龙绳穿过土工布单元,系结成闭合的圆环,利用排体自重让排体尾端缓缓沉入河底,最后解开尼龙绳,打开圆环使尼龙绳牵引排尾使其能保证排尾均匀下沉而紧贴河床,沉排结束后回收尼龙绳再次使用。
3.9铺排循环
待上述步骤完成后,移动铺排船至上游侧,保证沿堤轴线方向搭接宽度不小于3m;垂直于堤轴线方向不允许搭接。停靠到位后,重复上述步骤开始下一块排体的施工作业。
4联锁块软体排施工重难点及对策
4.1软体排排首钢管安装困难
无缝钢管安装于墙前钢筋挂钩上,用于绑扎固定软体排排首。新孟河工程采用每块长30m的软体排土工布进行施工,铺排每一船软体排需提前安排水性良好的工人下水安装30m长的钢管,由于水下视线不良,钢管安装时未受到排体铺排下沉的拉力,钢管无法完全卡入钢筋挂钩中;钢管沉入水下容易锈蚀腐烂,无法满足设计使用年限;这给施工带来了极大的困难,无法保证施工质量,极大的增加了施工成本。
项目部经过综合考量,与设计、业主商榷探讨后,决定取消排首钢管,将排首直接绑扎在钢筋挂钩上,这极大的加快了施工进度,节约了施工成本,提高了工程的经济性。
4.2移船铺排土工布收缩和搭接质量问题
在软体排铺排下水的过程中,土工布前排绑扎的预制块单元对土工布后排产生向下的拉力,导致后排土工布收缩变形,长度30m的土工布收缩量可达1m,严重影响水下搭接3m的质量要求。软体排预制块绑扎过程中,搭接部位原设计不设预制块绑扎,软体排在下水过程中边缘3m未绑扎预制块的搭接部位的土工布会在水流中飘动,这也对搭接质量造成了影响。
为了改善土工布受拉力收缩的问题,在土工布卷上卷筒的过程中,严格控制土工布长度,确保土工布完全展开;为了防止土工布搭接部位下水飘动,项目部采取对搭接部位进行软体排满铺的措施,在下水过程中,严格把控软体排下水速度,确保软体排平稳下水,减少土工布收缩量,保障了工程质量。
4.3联锁块软体排绑扎问题处理
原設计要求预制联锁块单元的连接绳要穿过复合土工布上的丙纶绳加筋带,联锁块单元在预制的过程中,预制块直接采用丙纶绳连接,无法穿过缝制在复合土工布上的丙纶绳加筋带。在将联锁块单元与复合土工布绑扎的过程中只能将联锁块单元四周的环节与丙纶绳加筋带进行绑扎,软体排在下水的过程中,联锁块单元因绑扎不牢固而产生大幅位移对复合土工布产生拉拽,针对上述问题,项目部增加了一道绑扎工序,将复合土工布上的丙纶绳加筋带与相邻预制块之间的丙纶绳进行绑扎,提高联锁块单元绑扎下水的稳定性,防止联锁块单元因滑动位移而产生的质量缺陷。
5结语
本文通过对新孟河工程联锁块软体排铺设进行了技术分析并进行总结,结合施工过程中产生的问题,针对性的提出相应解决方案,为此项施工工艺在河道整治过程中提供了详细的具体工艺流程,极大地减少了河道边坡治理的施工成本,增加了社会经济效益。
参考文献
[1]黄召彪, 柴华峰, 李丰华. "深水顺水沉放条件下护底软体排结构设计方法." 岩土工程学报 038.0z1(2016):173-176.
[2]曹棉. 软体排在长江航道整治工程中的应用[J]. 水运工程, 2004(09):70-73.