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浅谈长江深水袋装砂工程质量控制要点
2015-7-6 14:00:31  浏览次数 1346

/商业,引导人:王翔、罗德宽

一、工程概述

袋装砂筑堤技艺及工艺可用于航道整治工程,也可用于围海造陆的围堤工程,本文以长江澄通河段铁黄沙整治工程临时增补的济急抢险工程为例,先容一下袋装砂在深水区域筑堤工程质量及测量控制要点,长江澄通河段通州沙西水道出口段南岸边滩守护工程是铁黄沙整治工程的延续,作为在建铁黄沙整治工程下段桩号5+9588+5582600m堤段之外的一道防线,抵御水流对已建大堤的外滩冲刷破坏,包管堤脚稳固与安全。工程包括深水袋装砂袋、水下袋装砂枕、砂肋软体排、水下抛石。由于本工程大都是在深水完成的,所以质量控制首要从原材料的检测,现场质量控制,水下地形和施工断面的跟踪监视检测来展开。

二、施工方案选择

2.1、工程总体布置

按照20152月实测12000地形图,经与施工图纸(20128月实测12000地形图)对比,本工程桩号5+0088+1793200m堤段水下岸坡均出险不同程度的冲刷后退,其中桩号7+1588+1791000m堤段-5m以上滩面出现较明显的冲刷后退,平均崩退约50m,最大崩退160m(垮塌段);桩号5+0088+1793200m堤段-5m以下岸坡全线冲刷变陡,此刻水下平均边坡维持在1314。另外桩号6+2086+808堤段原有冲沟-5m深槽呈向新建堤防方向快速发扬的趋势,变化幅度约400m

综合河势演变剖析及数学、物理模型计算有关成果,考虑北堤迎流顶冲部位首要位于桩号5+9588+558堤段,其它堤段现状滩面较宽且近期发扬只是表现为岸坡小幅冲刷变陡。因此,本次滩岸守护范围选取为桩号5+9588+5582600m堤段。

由于本次岸滩守护的目的是既要尽量恢复已崩塌的-5.0m等高线以上滩岸以包管新建堤防的安全稳固,又要防备岸滩坡脚不出现较大的冲刷变形以影响工程区河段河势稳固。因此需对近岸岸滩和坡脚分别提议治导线为守护工程总体布置提供依据。

1) 近岸岸滩治导线布置根本上沿现状河道-5.0m等高线布置并包管治导线距堤轴线距离不小于150m,同时兼顾上下游岸线的平顺。

2) 考虑到西水道相干河道整治工程实施后岸线开发将陆续实施,结合12.5m深水航道开通后本河段对应航道底高程约在-15.0m左右,为利于今后新建岸线的开发利用,坡脚治导线布置根本上沿现状河道-15.0m等高线布置,同时兼顾河道底部的平顺。

2.2、工程守护型式比选

河道护岸工程型式首要有两大类:一类是坡式护岸,也称为平顺护岸,是直接在临水岸坡及堤脚一定范围铺设抗冲刷材料或兴建防备工程的一种形式;坡式护岸对河床边界条件的改变较小,不影响近岸水流流态,有利于保护堤岸、稳固河势及工程的自身稳固,对岸线的开发利用以及船舶飞行无不利影响,是长江中下游地区最常见、应用最广泛的护岸工程型式,长江中下游90%的岸段采用的是坡式护岸。另一类是坝式护岸,坝式护岸是依托堤身、滩岸修建丁坝、顺坝导引水流离岸,防止水流、潮汐直接冲刷堤岸;坝式护岸布置可选用丁坝、顺坝以及丁、顺坝相结合的勾头丁坝等型式;坝式护岸是一种间断性的、重点防备的护岸型式,有调整水流的作用,在长江护岸工程中的矶头也可看成一种短丁坝型式;丁坝护岸工程虽然在建成后可抑制和减缓河岸的崩退速度,并对防冲止坍具有一定的作用。但由于一般丁坝工程的间距较大,有用保护岸线的范围有限,同时丁坝对水流又有较强的干扰作用,在丁坝上下游易形成强烈的回流,造成上下游岸坡崩坍,同时,在丁坝坝头形成螺旋绕流,掏刷基础形成巨大的冲刷坑而容易引起工程自身失稳,导致护岸工程的损坏和破坏;丁坝护岸型式在长江口含沙量高的北支以及河口浑浊地带,泥沙易在丁坝坝田区落淤,造滩效果十分明显,在主流贴岸凹岸段,由于丁坝对水流结构和近岸河床演变带来剧烈的影响,工程的稳固和加固较为困难。

伴随着铁黄沙整治工程和通州沙西水道综合整治工程的开工建设,工程区河段内沿江岸线开发利用程度将会大大提高。因此,如采用丁坝群护岸型式,在长江流量较小、流速较小的情况下,坝田区流速减小,有利于坝田内的淤积,但长江流量较大、流速较大的情况下,由于丁坝坝头的绕流强度和范围明显增大,会给丁坝之间的滩岸带来明显冲刷,另外,丁坝坝头局部水流的紊乱,不利于将来岸线的开发利用。为便于今后本工程岸线开发,结合长江下游地区以往护岸保滩工程建设的成功阅历,本工程护岸型式推荐采用不改变沿岸水流流态的平顺护岸型式。

三、资源配置

3.1 船机设备

相符合配备铺排船、运砂船、吸砂船、交通船、锚艇、测量船、泥浆泵、150KW发电机组。

3.2 土工材料及工艺

袋装砂袋体采用320g/m2防老化扁丝编织土工布,请求每隔1.0m采纳加筋处置;其物理力学指标见表1-1,编织布加筋带物理力学指标见表1-2

1-1                    土工布物理力学特性表

质量

g/m2

抗拉强度

N/5cm

延伸率

%

撕裂强度

N

CBR顶破强度N

等效孔径O90

mm

垂直渗透系数

cm/s

320

纵≥3200

横≥2300

25

800

5400

0.05

10-210-4

1-2                     加筋带物理力学特性表

规格(cm

拉伸强度(N

伸长率(%

7

≥ 18000

≤ 25

材料进场按程序报验,并自带出厂合格证、质保书等,按批次和标准限定的频率在监理见证下取样送检,送检合格后方可使用。送检样品应包括缝合接头的强度检测。

    四、施工流程

扫床和地形测量→袋体制造→棱体位置、高程定位测量→铺设袋体→充砂灌袋、砂体固结→铺设搭接施工下一只袋体→测量、调整→铺设下一层袋体至设计堤顶高程→自检测量报验

五、施工方法及工艺

5.1工艺:按照本工程特点和水文条件,袋装砂施工采纳铺排船沿堤身轴线,顺水流铺袋的工艺。相邻袋体重叠搭接宽度为(5-10m)。各层袋体应相互错缝,幸免通缝。

5.2 供砂:本工程堤身土方采用吸运工艺实行砂土供应,砂土供应至铺排船边。

5.3袋体设计和加工:袋体现场加工制造。袋布接缝纵向布置,拼缝采纳包缝形式,缝合强度不低于原土工织物强度的70%,袋体铺设长度方向每间隔1米缝制纵向加筋带。

袋体表面每16-20㎡布置一个充填袖口,采用双层袖口,原理是利用砂袋内水和砂的压力使砂袋内层袖口受反向压力自动封闭。在充灌砂时,先把双层袖口的内层袖口置入袋内,插入充砂管,当袋内充灌满后,内层袖口在水和砂的压力下自动封闭,减少袖口系结环节,包管施工安全。

5.4袋体尺寸

按照水下地形测量数据和设计断面,分层计算袋体宽度,并以此编号加工制造充填袋。

拟定袋装砂尺寸20*80*0.7m³ 20*120*0.7m³ 30*80*0.7m³ 40*60*0.7m³。砂枕尺寸采用3*3*0.5m³。

    每层袋体完成,应实行充填高程、断面尺寸检测,并以此引导和调整下一层袋体施工。

5.5水下定位

充砂袋体铺设前,应分层绘制袋体布置轨迹筹划线,以引导移船和袋体铺设定位。

袋装砂袋采用铺排船上的双GPS导航系统实行动态定位,利用GPS定位及施工过程监控的应用App,该App首要功能是按照接收仪与铺排船的相对位置关系,从两台GPS接收仪输入的数据实行计算处置,在显示屏形象的显示出砂袋的设计位置和当前的实际铺设位置。操纵人员可直接经过铺设轨迹线来指挥袋装砂铺设功课,使铺设精度控制在允许范围内。船体首先在管袋头位置定位停船,考虑水流速影响,袋头入水位置应预留一定的提前量和搭接宽度。

袋体在船体滚筒上卷好,在沉排船翻板上实行袋头初步填充,当充填重量能够克服流速并能稳固落位时,放下翻板成一定角度,袋头依靠自重下滑入水,继续边充填边移船,控制铺排船沿轨迹筹划线移动,直至袋尾牵引入水落位后,应继续充填一定砂量,包管袋尾稳固。

直至袋头下沉至江底后再继续充填,增补袋体重量,

5.6袋装砂袋充填

水下袋装砂袋采用铺排船实行管袋定位和展布,泥浆泵从运砂船上水力充填管袋,一边充填管袋,铺排船一边下放管袋、退船展布管袋,直至管袋全部下沉至筹划位置,袋体填充完成后撤除充砂管线,移船实行下一个管袋充填。

施工时间,受潮流影响,应合理选择潮时和水流方向,而本工程施工区域,受退潮影响较大。因袋头重量轻,一般入水时间选择在平潮或涨潮时段。袋尾入水时间宜先择在水流方向与铺袋方向一致时段,便于利用潮位袋体入位。施工过程,应采纳办法,减少缩袋和偏移情况产生。

充填过程,按照运砂船减少方量和充砂效率控制充砂量,按照充填速度,控制移船速度。移船速度,既不能过快,防止袋头拉动错位,也不能过缓,控制充填厚度不宜超过70cm

六、 水下测量控制

6.1工作原理

水下测量采用GPS-RTK结合数字测深仪作为一种新型的水下测量技艺,测深仪是一种利用声波反射的信息测量水深的仪器,以回声测深仪为例,其工作原理即是利用发射换能器向水下发射一定频率的声波,当声波遇到障碍物而反射回换能器时,按照声波往返时间及所测水中声速,即可得到障碍物与换能器之间的距离,加上吃水修正即得水深。利用GPS-RTK结合回声测深仪测量水下定位点坐标与高程的原理,在测深仪换能器正上方直接安装GPS流动站天线,测量中,在GPS测定换能器底部坐标及高程时,测深仪测定定位点的水深。水下定位点高程计算公式为:H=Hl-H2。式中,H即为水下定位点高程,Hl为换能器底部高程;H2为换能器测量定位点至换能器之间的水深。由公式可见,将GPS测量所得高程减去测深仪测量所得水深值,即为水下定位点高程,换能器坐标即为定位点坐标。

6.2水下地形测量的功课步骤

相较于传统的水下地形测量,GPS-RTK技艺联合测深仪实行水下地形测量,除配备测量船只、测深设备外,需两台或以上能实施RTK技艺的GPS接收机相配合实行功课。实行外业工作时,驾船、操纵测深仪测深、操纵GPS接收机实行定位测量等,均由专人承担,实际功课过程,大致可分为外业数据采集及内业数据整理两大局部。

6.3外业数据采集

设立基准站,输入控制点坐标;为包管站坐标及各项参数输入准确无误,经过流动站接收机到附近的已知点实行校核,结果符合请求后再行测量工作;将GPS接收机、数字化测深仪与电脑实行连接安装,接上直流或交流电源,打开电源发动系统。打开海洋测量成图App及测深仪,做到各种设置,如记录设置、接收机数据格式、定位仪及测深仪接口、测深仪配置等,该工程测图比例请求为1:1000,结合《水运工程测量标准》(JTS131-2012)中对测量比例尺1:1000地形图采点密度的限定以及工程实际概述,将测区沿垂直航道方向每20m布设一条航线,实行测量和数据采集。结合导航指示,沿航线在测区实行水深测量。

实际施工过程,为准确把握袋装砂断面施工效果,测图比例为1:500必要时应加密测点或测量断面。

6.4内业数据整理

因外业数据采集均为仪器按设定好的程序自动采集,较难准确地反映水下地形地貌特征,因此还需对外业所采集的数据实行整理。先结合外业测深仪施测的水底断面数据,对未采集到的水底变坡点的坐标和高程实行内业补点加密,做到数据加密处置后,再将测深仪内存储器中的观测数据导入数字成图App中,生成等深线,实行图面整饰后成图输出。

6.5 RTK高程可靠性
  
无线电干扰源会对信号传播造成影响,影响其传播质量,进而对移动站数据解算结果产生影响,因此,设置基准站时,应选择地势较高处或视野开阔的建筑物顶部,尽量远离高压线、大功率无线电发射站、变电站等无线电干扰源,同时,严刻控制流动站与基准站之间的距离。为确保RTK功课时能接收足够多的卫星信号,每次功课前应先查看卫星数量及位置情况,选择最佳时段实行功课,以减小电离层、对流层影响。施测前,应测定水面高程,分别以塔尺直接测定的数据与每条船上的测深仪所测数据加上水面高程实行比对检查,从而确保水下地形测量平面位置及高程的准确性,之后才开始正式功课,进而包管观测数据的准确性。

6.6 测深仪采样速度与船速的匹配

数据采集频率一般设置为1s,而测深仪设置一般为0.33s,也即1s采集3个数据,因测深仪是依据超声波到达水底后放射回波对水深实行确定的,因此在如上周期性采集方式下受船速影响极大,若船速过高,则所测的的水深数据往往会和实际平面位置出现较大差距,因此功课过程中应经常检查吃水深浅及电子线,并确保船速平均且均速<8m/s为宜,同时为控制好船体摇摆姿态,功课时应选择微风或无风天气时,拐弯处要确保船体平稳。

6.7测量结果内业剖析

测量结果成图后,应绘制施工断面图,并与设计断面图实行比较,以此检查施工效果,引导和调整延续施工。

七、质量控制要点回顾

7.1 施工前,应对铺袋区域实行软式拖底清障扫测,防止障碍物损伤砂袋。

7.2包管袋体无破损。砂袋卷上滚筒前应检查有无破损,尺寸规格所用材料是否与送检的一致,船上配备手提缝纫机和320g/㎡编织布,发现破损处及时修补后才能使用。

7.31000m³抽检充填砂样一个,每50000㎡抽检一组机织布,每10000㎡抽检一组包管充填砂以及土工材料质量符合设计请求。

7.4移船过程中,应按照流向、流速调整船位,包管袋体之间搭接优良。

7.5严刻控制砂船到场散砂的方量,充砂时监视检测砂浆浓度,防止堵管,包管在规按时间内完成充砂。

7.6施工过程中应注意检测潮位变化,观察袋体在水流作用下的受力情况,防止袋体破损。

7.7施工过程中严刻控制充砂速率、充砂量包管及时移船和滚筒放袋,以防止砂袋充填过厚产生爆袋。

7.8跟踪测量袋体充填厚度,包管充填厚度以及平整度。每层砂袋铺设完成及时测量施工断面标高,以便及时把握水下情况和动态控制施工进度。施工高程应按照地质情况预留沉降量。测量标高数据达到设计请求后应及时实行砂肋软体排铺设和延续工序施工。

7.9施工过程,应合理选择抛锚位置,防止锚缆损坏充砂袋体。

7.10施工完成后,应增强堤身和周围河床地形监视检测,异常情况应及时报告、及时采纳处置办法。


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