对拉船铺排技术在围堤龙口合拢施工中的应用

杨钟晖，肖美贞

（中交上航局航道建设有限公司，浙江 宁波 315200）

引 言

在航道或围堤项目中所涉及的软体排大部分都有充足的平面作业空间，软体排铺设通常具有里程长、面积大的特点，施工限制条件主要取决于水深、水流和风浪等条件。铺排船和对拉船各有其技术特点和适用范围，铺排船适合水深条件较好、水流流向稳定的区域使用，对拉船适用条件较为灵活，可采用不同的船型组合来应对不同的外界条件。在某些工况下，对拉船的投入使用会受到水深、作业空间等条件的阻碍，浙江省沿海某围涂工程在围堤龙口合拢铺排过程中，施工区域的设备投入不仅受到水深水流条件的限制，而且周边地形条件也对船组的投入造成了很大的影响，本文描述了如何通过对拉船铺排工艺的灵活运用，成功解决了铺设软体排的难题。

1 工程概况

工程区平均潮位0.22 m（当地潮高基准面），多年平均最高潮位 2.65 m，多年平均最低潮位-2.12 m；龙口区域水流流速受涨落潮影响较大，尤其在落潮时，流速现场观测值在1.5 m/s以上；龙口区域受早期促淤堤工程的影响，地形起伏较大，中部较深，靠近南堤和西堤的区域较浅，大部分为淤泥质浅滩，水深地形平面详见图1。

本工程是早期促淤工程的接续项目，海堤是在促淤堤基础上加高拼宽，分北堤、西堤及南堤，全长 7.86 km。北堤及西堤采用斜坡复式结构；南堤结合景观道路采用宽平台复式结构；堤身采用下部充砂管袋筑堤、上部土石堤。西堤龙口位于南堤和西堤交界处，呈圆弧形，轴心长度约120 m，龙口施工内容包括砂肋软体排、抛石子堤、碎石垫层、袋装砂、砂被、500 g/m2复合土工布、100～200 kg大块石等。龙口段典型断面见图2。

图1 水深地形平面

图2 西堤龙口结构断面示意

2 项目分析

2.1 项目特点概述

1）本项目砂肋软体排铺设范围呈扇形，非规则形状，堤轴线长约160 m，宽约116 m，面积较大，并且按照规范及设计要求，在堤身受力的宽度方向（轴线垂直方向）不允许搭接。

2）砂肋软体排底层排布采用复合土工布双层设计，由一层240 g/m2裂膜丝机织布和一层150 g/m2无纺布叠加而成，砂肋在排布两端5 m范围内间距50 cm，中间部分间距100 cm，如图3所示。

图3 砂肋软体排剖面

3）龙口地处项目西侧，北侧紧接西堤，南侧接壤南堤，由于前期促淤堤堤身结构早已施工完成（详见图 4），因此，水上作业空间有限；从水深地形平面图中可以看出，工程区域附近水深较浅。

图4 高潮位时龙口附近水域实景

4）如图5所示，低潮时露出的浅滩面积有限，龙口区域是泄水通道的主要流经区域，由于堤内外的水位差影响，水流较急，且附近外露部分以滩涂为主，淤泥覆盖层较厚。

图5 低潮位时龙口附近水域实景

2.2 项目实施难点

1）地形及水深条件导致传统的大型铺排船无法投入施工区域实施作业。

2）如采用传统的对拉船对角锚拉施工工艺，船组定位示意如图6所示，对拉船组中的一艘船舶需进入堤内水域，堤内水域水深较浅，且有较厚的淤泥质滩涂，龙口施工区内也存在一定范围的浅滩，堤内侧船舶作业区域需要提前进行疏浚开挖，否则船舶无法驶入。

图6 对角锚拉工艺对拉船组定位示意

3）为了节省施工成本，在有条件的情况下，可以不单独投入吹砂船，采用对拉船组中的一艘船舶来兼任。虽然对拉船组的船舶本身吃水并不大，但兼做吹砂船的船舶位置需满足运砂船的靠泊条件，运砂船吃水基本在5 m以上，因此，兼做吹砂船的船舶定位需要充分利用周边水深较好的区域。

4）由于水流及淤泥滩涂的影响，人员徒步进入的难度较大，陆上设备也无法完全进入施工区，砂肋软体排本身较重，在水上展开时受附着力影响，拉动非常困难，因此没办法完全依赖陆上人工铺设。

3 软体排常用铺设工艺

目前阶段，砂肋软体排、连锁块软体排等类型的软体排通常采用的铺排工艺方法有三种：水上铺排根据不同地形、水深和水流条件采用专业铺排船或者对拉船组铺设；陆上或低潮水位可露出的浅滩铺排采用人工铺设。本项目受自然条件限制，铺排船没有使用条件，只能考虑对拉船组和人工铺设的方法，其常用的铺设工艺介绍如下。

3.1 水上对拉船铺排工艺

1）施工工艺流程

水上对拉船铺设砂肋软体排的施工工艺流程如图7所示。

图7 对拉船铺设砂肋软体排施工工艺流程

2）施工方法

①材料准备和船机配备

原材料采购时，按照交通部《水运工程土工合成材料应用技术规范》（JTJ 239-2005）的有关规定和要求、对其取样，并按本规程要求进行主要的物理、力学和水力学性能测试，经检验合格的材料进场用于施工。砂肋软体排的幅宽根据设计要求和工程实际情况选择确定，软体排在制作时保持平行、绷紧，土工材料进场及制作完成后，存放在通风遮光的仓库内或用防晒材料遮盖堆存，严禁暴露日晒，以防止土工材料因日晒而老化。

对拉船组由两艘施工定位船组成，另配备一艘吹砂船和若干艘运砂船，吹砂船可由其中一艘定位船兼任，定位船配备起重桅杆、卷扬机，吹砂船配备高压泵、泥浆泵、水力充灌装备和管线等，高压泵应与充灌砂的管线同侧，每艘船配备船员若干名。另外需配备交通船一艘和浮排若干个。

②对拉船就位

对拉船组根据施工方案的布置行驶至指定位置，GPS精确定位后，锚艇进行抛锚固定，锚缆采用八字型布置，如图8所示，船长方向一般平行于设计软体排铺设轴线方向，对拉船组距离砂肋软体排铺设边线预留一定的施工距离。

图8 对角锚拉工艺示意

③砂肋软体排展开铺设

砂肋软体排在加工制作时，在排体的四边都预留0.5～1 m的富裕宽度，以备在铺装时穿绳拉拽；铺排前，利用DGPS软件进行排体预定位，放出排体的内外边线，将加工好的软体排运到指定位置，铺设前操作人员将砂肋袋穿入排体上的砂肋环中，由人工将软体排平展开，由对面的对拉船用卷扬机拉出展平，拉拽前，用拉力满足要求的4根尼龙绳连接砂肋软体排的四个角点，在对拉船卷扬机控制的缆绳上固定绳子的另一端，展开铺设完成后，再次用GPS复核外边线。

④冲灌砂肋，下沉软体排

软体排铺设完成后，运砂船进场停靠在吹砂船的一侧，吹砂船启动高压水枪，对运沙船舱内砂料进行冲刷搅拌；泥浆泵组装完成后，用桅杆将泥浆泵连同管线一起置于运砂船舱内吸砂，接通充砂管路与砂肋袋口，输砂管一般采用6吋软管，与船联结处由于风浪的影响采用6吋橡胶软管联结，在软体排位置以上采用6吋晴纶软管联结，并伸入充砂口内（延伸至砂肋内），绑扎牢固后启动泥浆泵开始充砂，砂浆经充砂管路输送至充灌部位，经分流器分流后进入各砂肋进行充灌，砂肋袋充满砂后，扎紧袋口。铺设及充灌过程中严格控制排体和输砂管线的质量，确保施工过程中无跑、冒、滴、漏现象。

软体排由两条对拉船固定，砂肋开始充灌砂后，根据现场情况将软体排缓缓沉放就位，软体排充灌完成后，将固定的绳子解开（活结），利用砂肋的自重将软体排沉入水底并系好标识浮漂。

3.2 陆上人工铺排工艺

1）施工工艺流程

图9 陆上人工铺设砂肋软体排施工工艺流程

2）施工方法

①铺设之前先进行清基，保证基地平整。然后按照计算好的坐标使用 GPS对软体排内外边线进行放样，放样点用竹竿或其他工具立标标记，间距约5～10 m，保证软体排铺设边线位置准确。然后在垂直于大堤轴线方向已设定的区域将加工好的软体排布展开铺设，铺设人员在铺设过程中将排布绷紧，使排布顺平无褶皱地平铺于滩面上。

②每块排布铺设完成后立即开始砂肋充灌工作，砂源取砂后，用运砂船运至施工区域附近，然后采用泥浆泵机组进行砂肋充灌施工。充灌时要配合人力踩踏砂肋，使砂流通畅，充灌砂肋从砂肋一侧开口处充灌，保证砂肋袋充盈率在90 %左右方能扎紧袋口，充分保证砂肋能满足压载，保证软体排布正常工作。

砂肋冲灌施工工艺

③排体与排体之间搭接长度满足设计要求，确保工程质量。

④排布铺设好以后要及时检查是否平整，每根砂肋是否满足充盈率，并满足设计压载，发现问题及时整改，以保证工程质量。

4 施工工艺改进

4.1 砂肋软体排扇形分块

由于地形条件和受力条件的限制，本项目的砂肋软体排只能在堤身轴线方向进行分块铺设，考虑到水下搭接和后期施工顺序，软体排采用扇形分块，如图 10所示，扇形分块会增加前期加工工作的难度，但更有利于后期现场测量定位和施工铺设控制，也能够保证搭接的宽度要求，避免了搭接的浪费。

图10 砂肋软体排分块示意

4.2 船组定位改进

本项目为了避免多余的开挖工作，摒弃了传统的对角拉锚的船组定位方式，采用了新的布置方法，如图 11所示，在围堤内侧水深较浅的滩涂区域设置一个浮排滑轮组，采用拉锚固定，防止水流对其稳定性造成影响。船组1作为定位兼吹砂船，配备桅杆、卷扬机、水枪和泥浆泵等设备，为满足运砂船的靠泊要求，选择在龙口外侧水深较好的区域拉锚定位，活动范围在5～8号排体外侧，船组2只配备卷扬机，吃水相对船组1较小，活动范围在1～4号排体外侧，乘高潮进入并拉锚定位。

图11 施工总体布置

4.3 人工与船机配合定位铺排

传统的对拉船工艺采用船组桅杆起吊的方式，两个船组通过缆绳将软体排布缓慢对拉展开，本项目中由于对拉船组的位置被浮排滑轮组取代，缆绳长度增加了近一倍。软体排本身尺寸较大且为不规则形状，如采用传统工艺会严重降低施工效率。本项目充分利用南堤和西堤已经成陆的特点，采用陆上人工与水上对拉船组配合的方式进行定位铺排，每组船舶定位时，可以铺设两块软体排，这里以软体排2和软体排5为例介绍铺排展开和定位过程。软体排2的展开铺设过程如图12所示，软体排加工好后，用平板车运至南堤与龙口交汇处，在陆上机械配合下人工将排体展开，船组2的卷扬机通过缆绳将待铺设软体排拉直排位 1，再将临时缆绳系缆至船组对拉缆绳上，按照图中方向拉动缆绳逐步将排体移位至排位 2，定位复测无误后开始进行冲灌砂的工序，控制排体缓慢下沉。软体排5的展开铺设过程如图13所示，基本原理与排2铺设相同。

图12 软体排2展开铺设过程示意

图13 软体排5展开铺设过程示意

4.4 工艺流程改进

本项目中，施工工艺的改进必然会导致施工流程的变化，新的施工工艺流程如图 14所示，较传统对拉船铺排工艺相比，本项目铺排工艺流程中增加了浮排滑轮组定位的工艺和陆上人工展开软体排的步骤，软体排展开定位过程增加了移排调整的步骤，后续的充灌砂、排体下沉工艺到最后的检测验收及船组移位过程都没有变化。

图14 砂肋软体排铺设施工工艺流程

5 实施效果

在浙江省沿海某围涂工程中，西堤龙口合拢的砂肋软体排铺设施工尝试改变了对拉船的传统定位方式和施工工艺流程，增设的浮排滑轮组改变了传统的对角布置方式。实施的工艺流程虽然相对繁琐，但是技术工艺的改进有效解决了水深限制对船舶定位的影响，避免了按照传统工艺实施所必须的航道及部分水域的疏浚开挖环节；并且，本项目所实施的铺排方法一次船组定位可以铺设两块砂肋软体排，虽然增加了移排的时间，但同时也减少了船组移位的次数，整体施工效率没有降低，从实际施工统计数据来看，施工过程可满足“高潮铺排定位、低潮灌砂下沉”的潮水施工周期。

本项目西堤龙口软体排铺设计划工期 35天，含开挖时间15天，实际施工历时19天。龙口施工范围和堤内船舶作业范围的开挖估算量为3万m³，开挖料采用就近回填的方式，运距按1 km之内考虑，每立方米土方挖运填施工成本约 8～10元。因此，从项目整体施工过程上看，本次对拉船技术的应用和改进有效减少了施工环节，缩短了施工工期；同时降低了人工及设备的投入，节约了施工成本近30万元。

6 结 语

1）本项目的实施充分利用了对拉船的灵活性，改变了传统对拉船的对角拉锚定位方式，采用了一种全新的船机定位方法。

2）施工地点位于龙口区域，水深条件较差且水域较为狭小，铺排过程充分借助南堤和西堤已经成陆的特点，在陆上展开软体排，使水陆设备与人工相互配合，充分发挥各自的特点，取得了较为理想的实施效果。

3）铺排体量较小，但具备砂肋软体排铺设的典型特性，它的成功实施为今后水深较浅区域和狭小水域的铺排工作提供了经验借鉴。

4）对拉船组一次定位可以铺设两块排体，这种定位方式今后在开阔水域的不规则排体（例如扇形或圆弧形）铺设过程中也可探讨可行性，施工效率较传统工艺会有所提高。