孫宏偉，馮 慶，余詩濤

(上海交通建設(shè)總承包有限公司，上海 200136)

1 工程概況

東營港東營港區(qū)南防波堤全長8 100 m，結(jié)構(gòu)形式為拋石斜坡堤，堤身兩側(cè)采用復(fù)合土工軟體排(下層無紡布、中間緩沖層、上層高強(qiáng)土工格柵)護(hù)底，堤身直接采用高強(qiáng)土工格柵護(hù)底，防波堤斷面排體最大長度達(dá)134 m，排體采用砂肋壓載形式[1]。

原設(shè)計(jì)施工方案排體鋪設(shè)采用土工格柵與軟體排現(xiàn)場拼接方式。例如，一整張規(guī)格為95 m×35 m的排體由21塊軟體排及格柵組成，鋪設(shè)時(shí)既要進(jìn)行單幅排體間的排與格柵拼接，又要進(jìn)行整幅排體間的排與排、格柵與格柵拼接，現(xiàn)場綁扎拼接工程量大、拼接質(zhì)量要求高、工藝復(fù)雜、施工難度大、效率低且整體性差[2]。

2 通長高強(qiáng)土工格柵復(fù)合軟體排護(hù)底

2.1 工藝原理

將兩側(cè)復(fù)合土工布軟體排與中間高強(qiáng)土工格柵排體縫制拼接在通長無紡布(基布)上，使不同結(jié)構(gòu)性能的排體連接在一起，形成通長復(fù)合排體，并實(shí)現(xiàn)整張排體連續(xù)施工[3]。

2.2 結(jié)構(gòu)形式

通長復(fù)合排體底層(圖1)為通長土工布，排中中層為高強(qiáng)土工格柵、排頭排尾中層為抗沖擊防老化緩沖保護(hù)層，面層為通長土工格柵。

圖1 通長復(fù)合排體結(jié)構(gòu)斷面

排頭排尾每米縫合一個(gè)加筋環(huán)，用以拖拉排布及穿滾筒繩。加筋帶上下搭接軟體排200 mm，用縫合機(jī)雙線縫合牢固，防止卷入滾筒時(shí)拉力過大崩壞。

2.3 排體加工

在加工廠，將同一斷面軟體排及格柵加工成95 m×5 m單幅通長排體，運(yùn)至現(xiàn)場后，再將7幅單幅通長排體拼接成95 m×35 m的一整張通長復(fù)合排體。制作流程為：加工一張單幅95 m、400 g/m2的通長防老化聚丙烯短纖無紡布基布，先在排尾29 m長度范圍內(nèi)復(fù)合抗沖擊防老化中間緩沖保護(hù)層，再在排頭18 m長度范圍內(nèi)復(fù)合抗沖擊防老化中間緩沖保護(hù)層，尺寸和排頭排尾無紡布一樣；接著在基布中間復(fù)合單幅52 m長的土工格柵(型號GSJ 550-350)，并與排頭排尾緩沖保護(hù)層各搭接2 m，在搭接方向上每0.5 m縫1道線(共3道)，線頭間距50 mm且必須縫在土工格柵上；再復(fù)合單幅長度95 m的土工格柵(型號GSJ 250-250)，包縫拼接成單幅通長復(fù)合排體；最后將7幅通長排體拼接成單張95 m×35 m的通長復(fù)合排體。

拼接時(shí)，將7卷單幅通長排體吊至大型鋪排船甲板上并排放置，將滾筒繩穿過排尾的加筋環(huán)，推動(dòng)排卷部分?jǐn)傞_后，分別進(jìn)行排體拼接和砂肋條布置。

2.4 排體鋪設(shè)

新型通長高強(qiáng)土工格柵復(fù)合軟體排護(hù)底主要鋪設(shè)流程[4]為：施工排位圖制作→船舶駐位→排體展開與綁扎→壓載砂肋條綁扎與充填→排體鋪設(shè)→移船。

2.4.1排體展開與綁扎

2.4.1.1展開

軟體排在鋪排船甲板上展開和鋪設(shè)必須以主輔入水點(diǎn)的位置為參照，且以主入水點(diǎn)位置為準(zhǔn)。為避免綁扎完成后排體寬度與主輔入水點(diǎn)間距差別過大，綁扎前應(yīng)測量好每小幅排布寬度，不得使用不合格排布。排體展開見圖2。

圖2 排體展開

2.4.1.2綁扎

卷排前，先將多張復(fù)合軟體排參照入水點(diǎn)位置平鋪在甲板上，并與翻板外邊緣對齊，排尾靠近滾筒，各張排體之間鋪平對齊。每張排體中的軟體排部分的搭接用白棕繩穿過雞眼扣綁好，土工格柵部分之間的搭接則用加筋帶綁扎，綁扎密度為0.5 m/根。

2.4.2壓載砂肋條的充灌

為減少軟體排搭接使用量，采用大規(guī)格排體施工。大型鋪排船的翻板長度約為40 m，實(shí)際施工中單條砂肋條長度控制約為36 m。為了保證砂肋條充灌后的充盈度，采用兩臺砂漿泵分別從砂肋條兩端交替充灌。充灌后的砂肋條充盈度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)(即充盈度達(dá)到70%～80%)，且砂肋條中各處砂量分布均勻(圖3)。

圖3 砂肋條充灌

充灌時(shí)，如果砂肋條中段充盈度不足，而兩端緊繃并出現(xiàn)大量白色泡沫，則應(yīng)及時(shí)停止充灌，以免將砂肋條打爆。再從泵機(jī)功率不足、砂漿濃度偏低和砂肋條過長等角度考慮，采取相應(yīng)措施提高砂肋條充盈度。

2.4.3排體鋪設(shè)

排頭砂肋條全部充灌飽滿后，將翻板緩慢下放，同步啟動(dòng)滾筒和滑輪牽引動(dòng)力裝置，使排頭前段部分緩慢滑入水中直至沉底。繼續(xù)充灌砂肋條和下排施工操作，直至整個(gè)通長排體鋪設(shè)完成。

2.4.3.1排頭沉放精度控制

如圖4所示，在入水點(diǎn)進(jìn)行校核時(shí)，實(shí)際下排時(shí)翻板的位置存在一定偏差。在船舶進(jìn)點(diǎn)定位時(shí)，如果按照入水點(diǎn)與排位圖上起止施工邊線兩端相重合來控制鋪排位置，必然會出現(xiàn)誤差。施工前，測得翻板寬度a和該處實(shí)際水深h，代入式(1)，算出c：

(1)

實(shí)際下排頭時(shí)定位系統(tǒng)中所顯示的入水點(diǎn)位置應(yīng)比排位圖上排頭邊線向外伸出長度c。

圖4 下排時(shí)翻板位置變化

2.4.3.2排體收縮與偏移控制

排體在沉放過程中受到潮流、砂肋條自重力等影響，同時(shí)也受排體的柔軟度影響而產(chǎn)生一定量的收縮性。排體在沉放過程中會出現(xiàn)向某側(cè)偏移或者兩側(cè)收縮過大的情況，根據(jù)大型鋪排船動(dòng)力裝置及甲板、翻板相關(guān)設(shè)備布置的可行性，以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為原則，采用具有動(dòng)力的滑輪牽引裝置。通過對排體沿鋪設(shè)方向增加一定牽引力，與下放排體重力沿鋪設(shè)方向的分力進(jìn)行疊加，克服排體與船舶甲板、翻板的摩擦力，實(shí)現(xiàn)沉排施工運(yùn)用自如。

2.5 質(zhì)量檢測

2.5.1排體強(qiáng)度驗(yàn)算

通長高強(qiáng)土工格柵復(fù)合軟體排縱向和橫向抗拉強(qiáng)度須滿足施工期和使用期要求，參考JTJ 239—2005《水運(yùn)工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中軟體排抗拉安全系數(shù)公式[5]，以單幅95 m×5 m計(jì)算。結(jié)果表明，滿足抗拉強(qiáng)度要求。

2.5.2排體鋪設(shè)穩(wěn)定驗(yàn)算

新型通長高強(qiáng)土工格柵復(fù)合軟體排抗掀動(dòng)穩(wěn)定性確定，參考JTJ 239—2005《水運(yùn)工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中排體抗掀動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算公式，以單幅95 m×5 m計(jì)算。結(jié)果表明，滿足抗掀動(dòng)穩(wěn)定。

2.5.3旁掃聲吶

鋪設(shè)完成后護(hù)底質(zhì)量檢測主要采用聲吶旁掃技術(shù)[6]，對著地后的新型通長高強(qiáng)土工格柵復(fù)合軟體排成排護(hù)底情況進(jìn)行檢測。聲吶旁掃通過發(fā)射一系列波束，均勻覆蓋整個(gè)水底區(qū)域，當(dāng)波束遇到水底目標(biāo)時(shí)波束被反射回拖魚，拖魚根據(jù)接收時(shí)間計(jì)算出目標(biāo)位置，并形成旁掃影像圖(圖5)。主要檢測排體所需覆蓋的位置與設(shè)計(jì)覆蓋位置是否一致、搭接是否滿足設(shè)計(jì)要求、是否存在排體有掀動(dòng)等不利于護(hù)底質(zhì)量要求的現(xiàn)象。

圖5 排體旁掃成像圖

檢測鋪設(shè)排體質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)新型通長高強(qiáng)土工格柵復(fù)合軟體排有效消除了傳統(tǒng)工藝分開鋪設(shè)所產(chǎn)生的偏差，保證3部分排體鋪設(shè)的順直連接。通長高強(qiáng)度土工格柵復(fù)合軟體排具有整體性，在面對施工中的水流、荷載等不利因素時(shí)，能保證護(hù)底效果。

有人說，這個(gè)故事是納爾遜兄弟的老二，愛德華多，替老大克里斯蒂安守靈時(shí)說的?？死锼沟侔灿谝话司艓啄暝谀^(qū)壽終正寢。揆乎情理，這種說法不太可能；但可以肯定的是，在那落寞的漫漫長夜，守靈的人們一面喝馬黛茶，一面閑聊，有誰聽到這件事，告訴了圣地亞哥·達(dá)波維，達(dá)波維又告訴了我。幾年后，在故事發(fā)生的地點(diǎn)圖爾德拉，又有人對我談起，這次更為詳細(xì)，除了一些難免的細(xì)小差別和走樣外，大體上同圣地亞哥說的一致。我現(xiàn)在把它寫下來，因?yàn)槿绻覜]有搞錯(cuò)的話，我認(rèn)為這個(gè)故事是舊時(shí)城郊平民性格的一個(gè)悲劇性的縮影。我盡量做到有一說一，有二說二，但我也預(yù)先看到自己不免會做一些文學(xué)加工，某些小地方會加以強(qiáng)調(diào)或增添。

3 效果分析

3.1 施工效率

3.1.1吊排耗時(shí)

一整張排體傳統(tǒng)工藝需多吊排體14卷，由于數(shù)量較多，在對應(yīng)不同結(jié)構(gòu)形式的排體時(shí)，可能出現(xiàn)分辨困難的情況，相對于采用通長排體須多用約1 h。

3.1.2拼接耗時(shí)

一整張排體傳統(tǒng)工藝鋪設(shè)時(shí)，既要進(jìn)行單幅排體間的排與格柵拼接，又要進(jìn)行整幅排體間的排與排、格柵與格柵拼接，現(xiàn)場綁扎拼接工程量大，相對采用通長排體施工時(shí)僅進(jìn)行通長排體間的拼接，須多用約2 h。

3.1.3卷排耗時(shí)

將排體卷入鋪排船滾筒中是排體鋪設(shè)前期的重要工作，卷排質(zhì)量控制主要在排尾進(jìn)入滾筒的階段，須保證滾筒繩以相同的長度，系上排尾的加筋環(huán)，緩慢將排體平行卷入滾筒。傳統(tǒng)的分開、獨(dú)立排體卷排工作相對于新型通長排體卷排工作多卷2次，每次約0.5 h，共多用時(shí)1 h。

3.1.4鋪排耗時(shí)

新工藝與傳統(tǒng)工藝的施工耗時(shí)對比見表1。

表1 施工耗時(shí)對比 h

從表1中的數(shù)據(jù)可以得出，采用分開、獨(dú)立排體傳統(tǒng)鋪設(shè)工藝，一整張排體鋪設(shè)施工時(shí)間需12 h；采用通長排體新工藝，一整張通長排體施工時(shí)間僅需7 h，與傳統(tǒng)工藝相比鋪設(shè)施工節(jié)約時(shí)間約5 h。經(jīng)過實(shí)際施工對比發(fā)現(xiàn)，與在同等工況條件下采用傳統(tǒng)鋪設(shè)施工工藝相比，通長排體新工藝施工效率提高約42%。

3.2 施工成本

施工成本主要包括材料費(fèi)、排體加工費(fèi)、鋪排船及其他輔助船舶的設(shè)備費(fèi)、管理費(fèi)用等。施工成本分析主要從人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)3方面進(jìn)行考慮。其中，人工費(fèi)主要為民工費(fèi)用、施工管理人員費(fèi)用；機(jī)械費(fèi)主要為鋪排船、各類輔助船舶租賃費(fèi)；材料費(fèi)主要為排體主材、輔材費(fèi)用。新工藝與傳統(tǒng)工藝相比，生產(chǎn)成本降低率約7.4%。

4 結(jié)論

1)研制了一種新型通長高強(qiáng)土工格柵復(fù)合軟體排，適用于水動(dòng)力強(qiáng)、地基土觸變性敏感的海工建筑物基礎(chǔ)工程。

2)研發(fā)了底層為通長土工布，排中中層為高強(qiáng)土工格柵、兩側(cè)余排中層為抗沖擊防老化緩沖保護(hù)層，面層為通長土工格柵的一體化排體制作工藝，解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)軟體排的制作難題。

3)研制了適合通長高強(qiáng)軟體排鋪設(shè)施工的動(dòng)力滑輪組牽引裝置，解決軟體排較重、摩阻力大、難以沉放的問題。

4)研究了施工質(zhì)量控制及檢驗(yàn)方法，建立鋪設(shè)施工參數(shù)，確保新型通長高強(qiáng)土工格柵復(fù)合軟體排護(hù)底施工質(zhì)量。