D型系混凝土块软体排施工中撕排原因分析及处理措施

    叶海桃

    

    

    

    摘 要：以长江中游某高滩守护工程为例，对沉D型系混凝土块软体排出现撕排现象进行分析，找出可能的原因，介绍了现场采取的有效措施，为类似工程做参考。

    关键词：D型系混凝土块软体排 撕排 原因分析 处理措施

    软体排，在航道整治工程中应用普遍，主要用于受水流直接冲刷或因水流渗透作用而造成河床局部变形区域的河床防护。在长江中下游的航道整治中，因其整体性好、耐久性好、适应滩地多向变形的能力性强，施工方便，应用非常广泛。但受沉排过程中各种不利条件的耦合，撕排现象也常有发生，影响施工进度，增加施工成本。本文以长江中游某高滩处沉D型系混凝土块软体排施工为例，对出现的撕排现象进行分析，根据分析结果采取一定措施，撕排现象得到有效控制。

    工程概况

    该工程位于长江中游某河段，由于人工裁弯，主流摆幅较大，弯道进口段的浅滩也随之变化。本河段拟建四个区域边滩守护工程，其中两个区域的工程已实施完毕，从实施以来河道总体变化情况来看，这两个区域稳定性大大增强，本拟建工程区域有小幅崩退，岸线走势基本稳定，但岸线崩退的趋势仍存在，仍需进行高滩守护。

    1、地形、地质条件

    该工程高滩岸坡走向140°，滩顶高程33.0～35.8m。水面线以上坡高11～12m，后缘因崩岸呈多陡坎状，坎高8～10m，整体坡度一般50°～70°。岸坡地质结构为上粘下砂双层结构的Ⅱ类岸坡，主要由②1灰黄色粉质粘土，厚度2.0～6.3m，容许承载力120kPa。②2深灰色粉质粘土，厚度1.2m，容许承载力90kPa。③1松散～稍密粉细砂，厚度8.6～17.8m，夹③2粉质粘土透镜体2层。③2中密粉细砂，容许承载力建议值f=150kPa。由于岸坡上部粘性土，中下部以下为粉细砂，粉砂层的抗剪强度粘聚力为零，抗冲能力差。

    2、D型系混凝土块软体排设计

    D型系混凝土块软体排由排垫和小型混凝土压载块组成，压载体之间缝隙较大，主要用于施工水位以下部位的河床防护。

    排垫。采用250g/m2的单层聚丙烯编织布加筋而成，加筋条沿排长方向缝制，宽5cm，长与排长相等，纵向加筋条的首、尾端缝制成Φ5cm的圆环，便于排体间的连接。加筋条中心距除靠外侧两根为47.5cm外，其余为50cm。加筋条与排布之间缝制两根一组的系结条（用于捆绑砼块），系结条长80cm，宽3cm，组与组之间的间距为30cm，每组内两根系结条间隔20cm。另在排垫纵向边缘一侧距离边缘6m处设置一根红色检测条，检测条宽5cm。主要材料技术指标如表1。

    混凝土压载体。该压载体为C20砼块体，平面尺寸为40cm×26cm×10cm（长×宽×厚），其重量为21.93kg。为与排体系结方便，在两侧长边各设有两个深度为6cm、宽度为3cm的的凹槽，凹槽中心间距为20cm。砼块两边凹槽内的棱角（与系结条接触处）要求呈弧形，平均每100平方米排需砼块400块。

    3、 D型系混凝土块软体排施工工艺

    把软体排布卷上卷筒，在滑板上展开一段，然后将D型系混凝土块吊上排布安放，将D型系混凝土块与排布上的绑扎环进行绑扎，最后D型系混凝土块与排体连成整体。松开卡排梁及滚筒，利用D型系混凝土块排体自重使排体沿滑板徐徐沉入江底，然后刹紧卡排梁及滚筒，在铺排船上继续系结混凝土块。并在控制滚筒及刹车的情况下，开动锚机绞锚，缓慢移动船位，使系结好的混凝土块软体排连续不断地沿滑板沉至江底，直至该幅软体排余排铺设完毕。施工作业如图1，2，3。

    D型系混凝土块软体排施工

    本工程主要采用D型系混凝土块软排体进行水下护底，长度约为2658m。采用单幅宽40m的D型排80幅，排体间设计搭接宽度6m。利用专业两艘沉排船进行沉排施工。

    1、D型系混凝土块软体排施工情况

    该工程施工时间段主要在2014年10月至2015年1月。80幅D型排安排两艘沉排船分段进行施工。现场撕排情况统计如表2。

    从统计的表格情况看，现场撕排有纵向撕排有横向撕排，撕排处离排头距离不同，撕排处的水流速度也有大有小，各不相同，水深基本较深。从撕排时现场观察，多数从排布缝合处开始撕裂，排布下水流紊乱。

    2、 撕排原因分析及处理措施

    D型排的抗拉受力主要为水流和排体自重的影响，而这些影响使D型排受力大小和方向无规律可循。根据现场施工组织和水流水位情况，分析出有以下几个原因耦合造成局部受力不均而撕排：

    水流影响。沉排施工时主要受水位、水流限制。根据本工程具体情况，计算出软体排抗掀参数软体排边缘临界流速约为2.26m/s，据往年的资料，洪水期软体排附近最大表面流速为3m/s，则贴近河床的软体排边缘流速=2.12m/s。现场测的流速均未达到2m/s，单从流速大小来说，软体排能抵抗现场流速。但现场观察到水面水流紊乱，对排布有顶冲作用力。

    水下地形影响。该段坡体中下部砂层露出，脚槽处砂层易冲刷，脚槽处稳定性差。该类地质条件受水流影响，容易崩塌，形成较为复杂的地形。局部地区可能造成深沟，排体局部落入深沟，在压载体自重的作用下，拉扯排布，使排布局部受力增大。

    施工工艺影响。软体排施工经过几十年的发展和改进，施工技术已经比较成熟。但再成熟的工艺，仍存在影响软体排撕排的因素。张为等人曾研究过，排布受力特性与沉排过程中放排速度、移船速度有关，也与铺排方向与水流方向夹角有关。在施工过程中，放排速度与移船速度，铺排方向与水流方向夹角不可能做到理想状态，所以这也可能造成撕排的又一因素。

    其他因素影响。撕排现象的发生还有可能与排布的质量、压载体的质量、现场系结混凝土块人员的操作规范等有关，这些均存在偶发性。一般来说，进场材料有合格证且通过抽检合格后用于现场施工，人员均通过教育培训上岗作业。

    在铺排过程中，受多因素耦合，撕排现象有时也是难以避免的。分析原因，及时采取合理的措施，避免损失扩大，保证工程进度和质量，对施工单位来说，显得尤为重要。本工程主要采取了如下处理措施：

    裂开趋势难以控制时，采取割排措施，并及时进行补排。割排时，工人离开作业区，船位保持不动，现场施工员记录割排处的坐标、流速、水深等数据。再安排专业人员在靠近滚筒位置处由下游向上游侧割排，依次序将排布加筋条割断，排布在压载体和自重的作用下缓慢落入水底，若在压载体和排布自重未使排布断开，可利用铺排船微动使排布断开。

    在出现排体受力较大或撕裂较小时，及时采取加强绳[6]。加强绳在软体排排布上设置根据现场撕裂情况进行布置，本工程加强绳沿排布纵向每隔1m设置6-7m长，在每道加筋条的位置打结，分摊加筋条上的力。通过采取加强绳的措施，撕裂现象得到控制，可继续沉排。后续依据声纳成像分析，对存在的问题采取相应修复措施。

    邀请经验丰富的施工操作人员进行现场交流，指导施工，如加强绳的设置优化，系结混凝土块的分布位置优化，放排速度、移船速度的控制以及通过船舶移位方向微调软体排与水流方向的夹角等。

    结论

    综上所述，软体排的撕排是多种因素耦合造成的。铺排施工中，除了考虑水流条件、水下地形、排布、压载体的质量等客观因素的影响，还要加强统筹协调和现场管理，不断提高人员操作水平。从本工程的实践可以得出，分析现场撕排机理，采取一定的补救措施，可以有效控制撕排进一步扩大；不断总结施工经验，采用良好的施工工艺，则可有效减少或防止撕排，从而保证工程的质量、进度，避免额外成本支出，提高工程效益。

    参考文献：

    [1]李传旦. 加筋系袋式软体排在界牌水道整治工程中的应用[J].水运工程.1995（11）：32-35.

    [2]余帆，周克当，冯刚. 系结压载软体排在护岸工程中的应用[J].人民长江.2002（8）：32-34.

    [3]曹棉. 软体排在航道整治中的应用[J].水运工程，2004（9）：70-73.

    [4]水运工程土工合成材料应用技术规范. JTJ239-2005. 29-31.

    [5]张为，李义天. 系混凝土块压载体软体排受力特性研究[J]. 水运工程.2006（1）： 9-15.

    [6] 雷雪婷，耿嘉良等人. 混凝土联锁块软体排施工中撕排现象的解决方法[J]. 水运工程.2012（11）：191-193.

    （作者单位：长江南京航道工程局）