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围垦工程水下土工布铺设施工方法探讨

引言
目前各地区滩涂的涂面高度一般在海平面以下,围堤基础则为软土地基,开发难度很高。设计主要镇压层+土工布+插设塑料排水板的复合加固法。工程的施工难点主要在下铺设土工布和水下插设塑料排水板。
1 水下土工布铺设施工方法
由于受水流和水深的影响以前在船体甲板上直接向水中摊铺的方法很容易造成土工布被漂浮、折叠、移位甚至被水冲走等现象。为了满足施工的要求,确保铺设过程的有效安全,我们采用的铺设施工方法如下:
1.1 水下土工布铺设设备的选择

土工布铺设设备由甲板驳、定位系统、土工布铺设装置等组成。其中定位系统由3 台高精度的GPS、电脑、打印机及相关软件等组成,其中岸上1 台,船上2 台形成实时差分定位,能准确确定船舶的行走轨迹,定位精度为10 厘米。而且可以不分白天黑夜实现全天候作业。定位作业时只要在电脑内输入船体的尺寸、水工布平面尺寸以及施工平面区域位置。电脑即可自动划分出土工布铺设单元格轨迹。即可进行定位作业。土工布铺设装置由铺设滚桶、吊索、臂架、提升卷扬机等组成。铺设滚桶是土工布的摊铺辊在水底滚动,所以必须要有一定的抗弯曲强度才能保证进行顺利铺设;吊索为起吊滚桶的绳索,由于在铺设时的拉力较大,因此吊索必须具有足够的抗拉强度才能保证不被破坏。臂架为滚桶的悬臂支承架。提升卷扬机主要为滚桶的提升动力,在铺设时用以调节滚桶的深度,以防止滚桶过分的压紧泥涂面,使土工布滚桶因受阻力太大而滚动困难,造成土工布不能连续张开。

1.2 拼接
首先将土工布在陆地上进行缝制拼接,有纺土工布之间先采用蝶型缝接形成24m~28m 的大幅土工布。然后将其卷绕在土工布铺设滚桶上,滚桶长为30 米。一般情况下都是边缝制边卷绕同时两边用人工拉直以防工布在卷绕过程中的弯曲折叠。并在土工布的外端头上安装一根直径为2.5 时钢管。专门缝制了3 个锚位的拉环,均匀分布在起始边上。
1.3 装船
装船主要是将土工布滚桶吊至土工布铺设船的臂架吊上使其固定。在土工布的起始边上安装碎石包,并且配备100m3 对开驳8 艘、40m3 液压自航对开驳2 艘,用这此液压开底驳准备在土工布沉放到底后迅速抛碎石压载。
1.4 铺设定位
铺设定位是整个铺设过程中的关键工序,它直接关系到铺设质量的好坏。本工程采用国际较为先进的GPS 实时差分定位系统。其中一台主要接收卫星信号和发射差分信号。在作业船上设置了两台接收机接收卫星信号和差分信号。这些信号同时输入电脑,经过换算确定出精确定位位置。在铺设作业时先设计好计算机操作程序,再在电脑上按设计坐标设定好所需铺设土工布的施工区域,根据每幅土工布的实际尺
寸和施工区域布置平面划分每幅土工布的单元格平面施工图,通过计算机屏幕显示船体设定的铺设区单元格的位置,再用4 台绞锚机进行船体移动船位,使船体定位边线和设定单元格铺设区起始边线重合,说明船体已定位准确即可进行铺设作业。
1.5 土工布起始边的固定
在土工布铺设区域外、顺流上游方向60m 处,另外抛一条300T 驳子船为固定船,把土工布起始三个吊环串好三条锚固绳索与60m 外的固定船锚固好。
1.6 进行铺设
船体定位准确以后,在土工布的露头圆管上安装好锚固锚并预留一定的长度,用绞锚机反向移动铺设船相当于预留长度的距离,抛下锚固锚,然后移至铺设起始位置,开始时有一定的斜度,所以移动距离必须算准。放下铺设滚桶至涂面上,如有高差必须以较高点为准,只要观察一下滚桶,吊绳的紧度就可确定有无着地,并根据两端吊绳下放的长度就可确定出涂面有无高差。然后移动绞锚机按着设定的铺设区
域位置进行水底摊铺,移动时必须4 个锚机同时进行,两个拉紧,两个放松,如不同时或走偏必须及时进行调整。因为是动态定位,所以在整个移动过程中在电脑上都有显示,只要预定的轨迹和铺设线路一致就说明铺设准确。由于整个摊铺过程是在水下操作,所以水流和流向的影响极少,为了减少水流和流向的影响,在摊铺时尽量采用顺流或逆流方向进行。同时在摊铺过程中每移动2~3 米左右的距离必须投抛碎
石或砂包将摊铺的土工布压住,使其不能上浮。当铺至末端时放松滚桶吊索,将摊铺船移出铺设区,同时边抛碎石包将船底部分土工布压住然后提升铺设滚桶,整个铺设过程完成,再移动铺设船进行下一幅布的铺设。
2 堤身抛石施工技术
2.1 施工技术要点
具体放样过程本工程堤身抛石施工中采用信标机配合罗盘定位,每条施工船舶配置一套信标定位系统,定位系统包括一台信标机、一台电脑和施工定位软件。首先测量人员根据堤身设计图纸画出施工放样图,并导入到施工软件当中,现场施工人员根据电脑桌面上实时显示的施工船位置和使用罗盘调整方向,指挥抛石船进行位、施工。
2.2 堤身抛石施工控制
堤身抛石分别按加载计划分层梯级推进,每层抛填顺序横向先抛中间后抛两边的方向进行,即先抛堤心,再抛内外海侧镇压层。

2.3 分区施工控制

根据施工进度要求和水上施工作业面,并考虑施工时潮位影响和堤身抛石和面层石施工相结合等因素,对施工区域进行了划分。施工船考虑一个浅水工作面和一个深水工作面,保证在小潮水时也可以连续施工。水下分层抛填施工时要在抛填的位置做好标识,填写抛投记录,避免漏抛、多抛,并详细记录加荷时间及加荷厚度,己便控制堤坝的沉降速度。网格全部抛投完成后,在退潮时,检查水上抛填部位的填筑断面,对于退潮后仍不能露滩部位,由测深仪或测深杆检查,对于欠填部位,做好标记,在下个高潮位补抛,直至合格。
3 堤身沉降观测
3.1 沉降观测实施方案
测试目的:测得地基在各级荷载下的沉降量,了解地基的沉降规律,判断地基的固结、稳定情况,起到控制施工加荷速率的目的;测试项目的布置:海堤地表沉降测试设计有12 个地表沉降观测断面。在促淤堤轴线、内海侧和外海侧布置地表沉降观测设施,监测断面沿堤轴向间距为300m;监测仪器的埋设与观测。由于全部测点均位于海上,且只有少数断面测点在低潮时可以出露,因此采用全站仪和水准仪进行
测量。
3.2 沉降观测分析
通过对施工过程的原位观测及其成果的分析,我们得出:在海堤建设中,要采取有效措施保证加筋土工布的铺设质量,铺设前做好堤面整平工作,铺设后及时用小粒径石料压牢,尽量避免大块石直接抛填到加筋土工布上;滨海相淤泥质软土的流塑高,强度低,水平挤淤沉降往往占预压期间总沉降的25%~35%;软土地基上筑堤时,可采用分级填筑法进行施工,使软土地基强度逐渐适应上部荷载的增加,保证地基的稳定性;海堤的轴线一般都较长,为了避免局部低洼段一次性加载过大,在加荷前需对其补抛找平。此外,为了减少工后的沉降和不均匀沉降,必须尽早完成荷载填筑,尽量使理砌时补填的荷载量小。
参考文献
[1]徐承祥,俞勇强.浙江省滩涂围垦发展综述[J].浙江水利科技,2003.
[2]陈秀良,吴文华.围垦工程中围堤技术研究思路探讨[J].浙江水利科技,2006.
[3]宫宝军.浅谈海堤施工的施工要点[J].中国高新技术企业,2007.