铰链混凝土板沉排新技术与施工实践

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第８期　２００　２年８月　人　民　长　江　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｖｏ１．３３．Ｎｏ．８　Ａｕｇ．，２００２　文章编号：１００１—４１７９（２００２）０８—００２６—０３　铰链混凝土板沉排新技术与施工实践　李涛章　叶　松２　廖小元　王建龙　刘雨泉　庄雪飞　（１．南京市水利建筑工程总公司，江苏南京２１００２９；　２．南京市水利局，江苏南京２１０００８）　摘要：预制混凝土板铰链排是一种新型柔性的平顺护岸形式。它将预制混凝土板用铰链连接成排体与其下的土　工布共同抗冲反滤，具有整体性好、适应河床变形能力强、取材容易、施工简单、维护管理方便、经济实用的特　点。近年来在长江重要堤防隐蔽工程同马大堤、黄冈干堤吕杨林段、鄂州粑铺大堤推广运用，运行良好。根据长　江黄冈干堤吕杨林段工程实践，简要介绍铰链排护岸结构、施工设备和施工工艺。　关键词：铰链沉排；施工组织设计；护岸工程；实施效果；长江堤防　中图分类号：ＴＶ８６１　文献标识码：Ａ　１　概述　长江中下游干流河道虽然整体河势基本稳定，但局部河段　的河势仍处于演变和调整过程中，主流摆动，岸线崩退情况时有　发生，严重影响两岸洲滩岸线及水土资源综合开发应用。以往　崩岸整治护岸普遍采用平顺抛石的护岸形式，具有取材容易、施　工简单、投资节省、护岸效果好等优点，但其整体性差，在河床随　水流调整过程中，块石易崩滚，部分块石甚至流失，影响工程稳　定，需经常性维护加固。　从２０世纪８０年代试用，特别是１９９８年以后大量推广应用　的工程实践来看，新型预制混凝土板铰链沉排具有护岸整体性　特别是　００　年汛期对其检测的情况看，工程效果良好。　２工程设计　２．１工程布置　黄冈铰链沉排护岸布置如图１所示，由系排梁、预制混凝土　板铰链排和岸上干砌块石护坡３部分组成。　２．２系排梁　系排梁处于护坡与护脚结合部位，起承上启下作用，对上稳　定护坡，对下固定排首，是工程成败的关键部位。其平面布置需　考虑河岸条件、工程地质情况等，尽量拉直平顺，减少转折，以保　证排体之问良好的搭接，局部崩岸处排体可平行后退与系排梁　斜接。系排梁高程选择需考虑工程具体要求、河段水位特征值、　工程运行条件、工程施工条件等。系排梁结构尺寸的确定。应进　行沉排运行期和施工期稳定性验算，同时需考虑工程运行稳定、　施工情况、建材来源等。该工程系排梁顶标高为１２～１３　ｍ，尺寸　为３　ｍ×１　ｍ（宽×高），混凝土标号Ｃ１５。　好、抗淘刷能力强、能很好地适应河床变形、施工方便等特点，其　施工工艺亦日臻成熟，施工成本大幅度降低，虽然每延米护岸工　程造价仍较平顺抛石护岸高，但能一次防护到位．维护加固工作　量小，在江湖河海整治工程中具有广泛的推广应用价值。　长江重要堤防湖北黄冈干堤吕杨林段护岸工程，有４．６６　ｋｍ　的新护岸段采用了预制混凝土板铰链沉排护岸，护宽４５～５９　ｍ，　沉排面积２５．３万ｍ２。整个工程于２０００年１２月２５日正式开工，　２００１年５月５　Ｅｔ全部完工。从工程施工和水下摄像检测结果，　２．３排体　排体是预制混凝土沉排护岸的主体，由铰链混凝土板和土　辍　—Ｈ］　Ｈ＿　一收稿日期：２００２—０５—３０　　咽糸　　图１铰链混凝土板沉排布置　撼　毒￥殛　旺蓟　Ｍ　瓣麟　徘梁　作者简介：李涛章，男，南京市水利建筑工程总公司工程部主任。高级工程师。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第８期　李涛章等：铰链混凝土板沉排新技术与施工实践　２６　系排梁以上护坡　．２７　工布组成。铰链混凝土板起抗冲和压重作用。　土工布位于铰链　混凝土板的下面，起反滤与抗冲作用。　混凝土预制板规格的确定，应考虑设计洪水的近岸流速及　系排梁以上护坡的守护主要考虑坡面条件、使用要求等，常　用的护坡形式有水泥土、干砌石、浆砌石、连续混凝土板等。考　其分布、水下地形条件、河床质组成情况及板的构造要求等，由　板在流速作用下的抗冲稳定和脉动压力作用下的抗倾稳定确　定，即混凝土板规格应满足压载要求。该工程选定混凝土板规　格为８０　ｃｍ×５０　ｃｍ×８　ｃｍ（长×宽×厚），每块混凝土板重约８０　虑该险段崩岸情况，从系排梁１２．０　ｍ护至滩裙边２２　ｍ，坡度为　１：３，块石粒径０．３　ｍ。护坡厚度０．３　ｍ，垫层厚度０．２　ｍ，坡身设　导滤沟、排水沟，坡顶设截水沟和压顶。高差１０　ｍ，坡长≥３０　ｍ。　ｋｇ，浮重４８　ｋｇ。根据南京水利科学院软体排试验成果，在３　ｍ／ｓ　流速下，平均压重１００　ｋ　ｒｎ２，排体可保持稳定。该工程选用　１１４．３　ｋｇ／ｍ２压载的排体，且排体是用铰链将混凝土板连成整　体，所以，压载稳定性满足要求。　混凝土标号排体在运行中Ｃ１０混凝土即可满足要求，考虑　施工吊装、拼装、沉放荷载选定标号为Ｃ２０。　３工程施工　３．１施工条件　沉排施工方式由沉排设计、施工条件和施工设备确定。施　工条件包括施工水域大小，流速、流场分布，通航条件和通航要　求，岸线条件，陆域交通条件等。因工程所处位置限制，沉排施　混凝土板内受力按纵、横向布置，根据受力分析，排休，Ｉ咂　工及运行期主要受纵向力。板内纵向布置２根０１２ＩＴｌｎ］受　筋，　横向受力筋为１根０１ｏ　ＩＴｌｎ］。纵、横向受力筋外伸形成外伸环，　用于混凝土板问连接。　工期极短，要求采用专业沉排船舶进行机械施工，加快施工速　度。　３．２沉排施工工艺　铰链排沉排施工工艺有３种类型：①美国密西西比河整治　排体中混凝土板问距主要由板规格、河床流速、河床质组　成、已有护岸工程情况、船舶抛锚以及施工等要求确定，该工程　选定为２０　ｃｍ。　中应用的桁架式吊车分条平移排体工艺；②长江铰链排试验　中采用的旋转式起重船分单元垂直吊排工艺；③南京市水利建　筑工程总公司自行研制的水上连续水平拉排工艺。相比前两种　工艺，水上连续水平拉排工艺施工速度快、施工控制有效、机械　混凝土板连接可采用钢筋连接环，其规格应满足混凝土板　间距和混凝土板连接施工操作的需要。钢筋直径必须经过受力　效率高、施工程序流畅、施工质量好、施工安全性高、劳动强度　小、施工抢险机动性能强等特点。黄冈铰链排工程施工中采用　第３种工艺，见图２。　验算和锈蚀验算确定。选用“ｕ”形连接环，长度为８　ｅｍ，钢筋直　径０１２　ＩＴｌｎ］，螺栓采用０１４　ＩＴｌｎ］粗制螺栓。Ｕ型环用机床制模加　工，螺栓为购置。　排体宽度由整体性、搭接量、沉排施工设备和施工条件综合　决定　该工程取２２　ｍ，其中有效宽度２０　ｍ，相邻排体搭接２　ｍ。　排体长度主要根据河势分析和河床地形情况，并考虑该护　岸段最大可能冲刷坑高程（一１０～一５　ｍ）稳定计算的最陡稳定　边坡为１：２．５，由此确定排体长度为５８．８，４５．５　ｍ。　２．４土工布　选取土工布主要考虑其抗冲、耐磨、防渗、强度（抗拉及顶　破）抗老化等性能。由此选用抗老化的聚脂织布，布孑Ｌ尺寸为　０．１１１　ＩＴｌｎ］×０．２９　ＩＴｌｎ］，其力学性能指标见表１。　表１（１５０　ｇ）聚脂布力学性能　图２铰链混凝土板沉排施工布置　注：平磨条件为６００号砂纸，压力４．５４　Ｎ。　为使布与混凝土板能共同工作，每块排上下游侧的各混凝　土板外侧连接环用５　ｃｍ宽的聚脂布带将混凝土板与织布相连。　３．３施工设备　施工船舶机械需根据工艺要求进行配置，水上连续水平拉　２．５水位变幅区　沉排工程的排首至多年平均低潮位之问的水位变幅区的稳　排工艺见表３。其中沉排工作船集水上定位移位、沉排、沉布作　业于一体，设备配置见表４。　表３水上连续水平拉排工艺　定，是保证系排梁基础不被淘刷，从而保证岸坡及排体稳定的关　键，因此加强对该区域的守护尤为重要。该工程考虑加强该区　域的防渗处理措施，先在坡面上铺一层规格为２００　ｒｎ２的土工　无纺布，上铺３０　ｃｍ厚的垫层，再在其上压铰链混凝土排。土工　无纺布的主要力学性能见表２。　表２土工无纺布的主要力学性能　维普资讯 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２８　人　民　长　江　２００２丘　３．４施工程序　疏漏，保证排体搭接宽度，自下而上沉排顺序，排体下沉缓慢、舒　施工分４步：①系排梁浇筑养护、沉排土工布加工卷制、混　展，布排连接可靠，排体位置准确。该工程采用人工连接ｕ型　凝土板预制堆放、连接环螺栓加工制作、水位变幅区铺筑；②沉　环，两道检查工序，确保无疏漏。沉放时，按既定程序，排首上　排工作船抛锚定位、地垄埋设、排体单元拼装水运；③沉排与土　岸，连排、拉排、辅拉排、系布、止排、排尾下沉，工艺流程有序流　工布一体同步沉放操作；④水下检测、沉排船移位。　畅，指挥操作快捷安全。　表４沉排工作船设备配置　４实施效果　长江黄冈干堤吕杨林段铰链排护岸工程２０００年１２月开　工，２００１年５月初顺利完工。经现场立体测控、潜水员潜水探摸　和长江勘测技术研究所水下电视摄像检测，水下沉排排体舒展、　位置准确，搭接良好。汛期运行检测结果表明，护岸范围河床基　本稳定，护岸效果良好，工程运行稳定。　５几点体会　３．５沉排试验施工　５．１铰链排的适用范围　混凝土板铰链排几乎集中了各种护岸形式的优点，有广阔　施工区岸坡状况、流速流向、流场及分布对施工影响较大，　施工前编制了《沉排施工试验大纲》，试验施工中测设相关技术　的适应性。它具有整体性好、适应河床变形能力强、对水流的阻　力小、基本不需维护管理的优点，它的柔性形式广泛适用于各种　数据，及时对施工数据进行复核处理，编写了《沉排试验施工总　水流条件下的河道、湖泊、海岸防护，特别适用于水流复杂、主流　结》。在满足设计和施工规范的前提下，施工单位以已试行的　《水上平拉连续沉排施工工法》、《水上沉排施工质量控制手册》　贴岸或长期处于迎流顶冲，用其它形式困难或效果较差的岸线　为施工控制标准，并且落实了沉排施工技术措施，其工艺设计指　防护。不同的工程可据实进行对结构形式或布置作适当调整。　标达到了预期目标。　５．２施工工艺　主要技术指标如下（１套沉排船舶机械）：　沉排施工工艺目前比较成熟，水上平拉连续沉排工艺具有　（１）排首上岸６～１５　ｍ，４０—６０　ｎｉｆｎ；排尾下沉１５～２５　ｍ，３０　调遣机动性强、施工速度快、沉排控制有效、质量可靠、施工安全　～５０　ｆｒＩｉｎ；沉排操作３０～８０　ｍ，５０～９０　ｎｆｉｎ；移船定位３０～５０　ｎｉｆｎ。　性高等优点，但沉排工作船综合性应用、自动控制、水下即时监　合计时间３～５　ｈ。　测等方面仍需继续研究。　（２）８～１５　ｔ卷扬机６台；５～１０　ｔ卷扬机６台；９０　ｋＷ发电机　当沉排区域出现水流流速大于１．０　ｍ／ｓ或局部流向紊乱情　２台。　况时，应根据工程实际采取措施，克服排体翻转、折叠和漂移现　（３）牵引梁４套，分别用于倒拉排首、拉排、止排、排尾下　象，保证排体落点准确和整体护岸效果。　沉；相应配套使用的缆绳、转向装置。　预制混凝土板块度小，数量大，制作要求高，应采用专用钢　（４）沉排区流速　≤１．０　ｍ／ｓ正常施工，　≥１．０　ｍ／ｓ，在沉排　模，既能保证制作质量，又能适应工厂化生产。　区上游设定排船，固定排位确保质量。　５．３土工布的老化　（５）施工速度：日沉排２　５００～３　５００　ｒｎ２，其中，排首上岸、排　土工织物老化是受阳光等外界因素影响使高分子聚合物降　尾下沉、移船定位时间相对固定，比例为５：４：５。　解、交链反应、光氧化反应。在铰链排水位变幅区土工布易受光　３．６施工质量控制与检验　照影响．采用土工布上铺３０　ｅｍ厚的碎石后再铺铰链排的方案，　（１）系排梁。主要应控制其平面位置、顶面高程，预埋拉排　可有效减缓其老化进程。　钢筋环布置、混凝土浇筑、模板尺寸等质量。　５．４抛锚　（２）预制块。主要控制混凝土板制作质量，混凝土强度、模　工程区域应避免抛锚以保护排体及其下的土工布不受破　板强度、刚度、板尺寸误差，板中受力筋规格、位置。该工程采用　坏，如确需停船则可采取其他措施。　定型组合钢模，其各项指标满足要求。　（编辑：赵树湘）　（３）排体沉放。要求排体混凝土板间铰链连接牢固，不得　・简讯・　黄河流域水土流失“家底”摸清　通过为期３　ａ的遥感普查，黄河水利委员会已经基本摸清　保持、遥感、地理信息系统的专业人员，利用遥感技术和全球定　了黄河流域水土流失和治理情况的“家底”。　位技术，对黄河全流域进行了水土流失和治理现状的普查和监　由黄河水利委员会组织的这次遥感普查范围涉及黄河流域　测，比较真实地反映了黄河全流域土壤侵蚀和生态环境状况。　青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东９个省区　这次普查结果将为黄河流域水土保持工作的建设提供大量基础　共７９万ｋ　的区域，包括黄河上游地区、中游黄土高原地区和　性数据。　下游丘陵山区。近３　ａ中，黄河管理部门先后投入１３０多名水土　（长江）