充泥管袋在海洋工程中的應(yīng)用

充泥管袋在海洋工程中的應(yīng)用

1管袋沙源地施工由我公司委托的太倉市應(yīng)急供水工程位于太倉市長江口湘河口上游灘上。垃圾填埋場由北垃圾填埋場、東垃圾填埋場和南垃圾填埋場組成，全長4856米。形成一個面積220萬多米的水庫，總?cè)萘?42萬3m，有效容量13772萬3m。新建圍堤分為兩個標段,其中1標為北堤966m,東堤1309m,總長2275m,充泥管袋吹填沙共90.5萬m3,堤芯吹填沙59.2萬m3。圍堤堤身采用充泥管袋和吹填沙筑成,堤身采用底層通長管袋和內(nèi)外充泥管袋雙棱體斷面形式,底層通長沙袋厚度為1m,其余袋層沙袋厚度為0.5m,斷面形式見圖1。東堤原始灘面高程為-3.5m,北堤原始灘面高程為-1~-1.5m,施工期間最高潮位為2.06m,最低潮位為-1.72m,每天潮漲潮落各兩次,每天漲潮和落潮的時間不同,潮位也不一樣。沙源地距施工現(xiàn)場15km,施工自然條件復雜,受風浪及大霧天氣影響較大。工程開工日期為2010年12月15日,圍堤龍口合龍日期為2011年3月29日,全斷面完成日期為2011年5月31日,工程合同造價為1.53億元。在充泥管袋施工中,袋體鋪設(shè)一般采用定位船輔以人工施工,但定位船在使用上存在局限性,適用于灘面較淺的水域。而近年來在充泥管袋鋪設(shè)施工中,鋪排船的應(yīng)用效果越來越明顯。鋪排船是一種非自航工程作業(yè)船,主要功能是在沿江、沿海區(qū)域鋪設(shè)管袋及排體,適用于較深水域施工,具有控制效果穩(wěn)定、施工進度快等特點,因此,有必要對鋪排船在充泥管袋施工中的作用進行分析。2比較優(yōu)勢的放置2.1工程創(chuàng)造面臨的挑戰(zhàn)由于圍堤施工時間緊、任務(wù)重、強度高、地層沉降量大、施工條件惡劣,要按時完成目標具有挑戰(zhàn)性,采用什么樣的施工方法、投入什么樣的機械設(shè)備將決定工程的成敗。經(jīng)過多方討論并參考類似項目的施工經(jīng)驗,結(jié)合定位船和鋪排船的施工效率和使用條件等方面進行了綜合比較。2.2比較海上鋪設(shè)和定位船的結(jié)構(gòu)2.2.1鋪排設(shè)備設(shè)計鋪排船是一種非自航的工程船,主要用于圍堤和航道整治工程中軟體排護底和袋體的鋪設(shè)。船上最關(guān)鍵的部分是鋪排系統(tǒng),而鋪排設(shè)備又是鋪排系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)部分。鋪排設(shè)備主要由翻板、吊架、卷筒及其驅(qū)動裝置、導梁和各種專用絞錨機組成。目前的鋪排船大都采用手動方式進行控制,主要依靠船工經(jīng)驗來協(xié)調(diào)控制各條纜繩的收放,通過GPS定位系統(tǒng)實現(xiàn)船舶的移船和定位。2.2.2錨繩和護坡鋪排船可以在較深的水域進行施工;可通過自帶的GPS定位系統(tǒng)按設(shè)計點位進行布控;可利用自帶的絞錨機收放錨繩,對船體進行移動和微調(diào);采用多錨對船體進行固定,使船體位移減小;每個作業(yè)面只需一艘船;鋪袋時邊鋪邊吹沙,受風浪影響較小;安全性好;可操作性強;施工進度快;投入的設(shè)備和人員較少;但其在潮位較淺時容易擱淺;但其租賃成本高。2.2.3船舶移動動力定位船適用于較淺的水域;定位采用岸上全站儀測量定位,誤差較大;船體移動主要借助柴油機動力,微調(diào)采用人工收放錨繩;船體較小,位移較大;每個作業(yè)面需兩條船;鋪袋是一次性將袋體展開,受風浪影響較大;施工速度慢;投入人員較多;受低潮位影響小;但其租賃成本低。2.3鋪排船使用長度根據(jù)施工條件及鋪排船與定位船施工的比較,決定對灘面較深的東堤采用鋪排船鋪袋,灘面淺的北堤采用定位船鋪袋。東堤采用了兩艘鋪排船,其中1#鋪排船卷筒長度為38m,可卷袋體長度為150m,吃水深度為2.8m,結(jié)合工程原始灘面高程、潮水位變化情況和船體對袋體的影響,鋪排船可在潮位高程-1m以下使用?？紤]到袋體之間的搭接長度按3m計算,每次可形成35m長度的有效斷面。2#鋪排船卷筒長度為27m,可卷袋體長度為150m,吃水深度為2.5m,結(jié)合工程原始灘面高程為-3.5m、潮水位變化情況和船體對袋體的影響,鋪排船可在潮位為-0.8m以下使用?？紤]袋體之間的搭接長度按3m計算,每次可形成24m長度的有效斷面。而本工程東堤原始灘面高程為-3.5m,根據(jù)設(shè)計圖紙計算,最大袋體長度為96m,采用鋪排船進行鋪袋比較適用;如采用定位船進行鋪袋,由于水深浪大,鋪袋方向垂直于徑流方向,袋體不易鋪設(shè)且不易保證袋體搭接質(zhì)量。3施工方案3.1鋪排船的鋪蓋安裝鋪排船行至設(shè)計圍堤位置后,通過自配的GPS導航系統(tǒng)將船體定位后拋錨,船體平行于堤軸線,行進方向為垂直堤軸線方向,通過絞錨機收放錨繩,使船體從庫區(qū)側(cè)往外江側(cè)移動。在鋪排船鋪排一側(cè)安裝有翻板,GPS對船體進行定位時,使翻板弦邊與設(shè)計邊線平齊,船體定位后,人工將卷在卷筒上的袋體拉至水庫內(nèi)側(cè)的設(shè)計邊線并適當垂下管袋頭部,先從邊線處設(shè)置的充灌袖口里吹沙使袋體頭部沉入灘面,再放下翻板,使翻板弦邊與水面持平,待沉入水下的管袋充盈度達到85%時,將水下充泥軟管割斷,軟管端部再安裝鐵皮套筒,固定于下一排袖口,如此往復,邊吹沙邊移動鋪排船,直到整個袋體鋪蓋在灘面上,最后形成設(shè)計斷面的圍堤。鋪排船鋪袋施工方式見圖2。3.2吹沙船吹沙施工業(yè)主提供的沙源地距施工現(xiàn)場15km,施工中配備了吸沙船進行采沙,然后用駁船運抵施工現(xiàn)場。施工駁船載重量為800~1500t,吃水深度為4~5m,低潮位時駁船無法抵達作業(yè)現(xiàn)場。而工程工期緊、任務(wù)重,為使施工不受影響,將吹沙船停在灘面-6m高程左右的江面,使駁船能與吹沙船并靠,然后利用吹沙船上的吊裝設(shè)備將置于吹沙船上的泥漿泵吊運到駁船上,利用高壓水槍沖水將沙土液化,用泥漿泵將水沙混合液通過吹沙管輸送到鋪排船鋪設(shè)的布袋里,按設(shè)計要求的厚度進行吹填。每艘吹沙船上自配泥漿泵4~6臺,吹沙輸送管為直徑0.35m的聚乙稀高密度塑料管,吹沙管每節(jié)長10m,管節(jié)之間用法蘭連接,在吹沙管的出口設(shè)一個分接頭,用鋼管制作成一個直徑為0.1m的6孔岔管,每個小管上設(shè)一個閘閥,再用直徑0.1m的尼龍軟管接到布袋的充灌口里。為保證高壓下尼龍軟管不脫離管袋充灌口,在尼龍軟管頭部綁扎一鐵皮套筒,套筒直徑約為0.1m,長約0.2m,并用鐵絲綁扎牢固,待一個袖口處管袋充盈度達到85%時,將水下尼龍軟管割斷,在斷頭處再綁扎一鐵皮套筒后固定于下一排管袋袖口,如此循環(huán),直到袋體充灌完成。吹沙船吹沙施工情況見圖3,吹沙管線布置情況見圖4。當?shù)谝粋€袋體完成后,將鋪排船移位到下一個袋體位置,重復前一個袋體的施工步驟;第二層袋體施工時,亦為同樣的操作,直到所有的袋體結(jié)束。為保證袋體的設(shè)計搭接長度(1m),考慮到潮水對袋體的影響,在施工過程中,將搭接長度放大到3m并錯縫搭接,同時用4條錨繩將鋪排船嚴格定位。為控制管袋的有效寬度和搭接,管袋制作時,在其兩邊每隔1.5m設(shè)一拉耳,袋體入水前,在拉耳處扎系浮飄,并利用繩索對拉耳進行牽引以保證鋪袋寬度。東堤通長管袋的鋪設(shè)全部使用鋪排船鋪排,外棱體高程-1m以下也采用鋪排船鋪排,內(nèi)棱體和高程-1m以上堤身袋體的鋪排采用人工低潮位鋪排,高潮位時吹填散沙。北堤采用定位船輔以人工鋪排。3.3每船吹沙船綜合組織情況根據(jù)工程實踐,每艘運沙船每班的最佳勞動組織情況見表1,每艘吹沙船每班最佳勞動組織情況見表2,鋪排船及定位船每班最佳勞動組織情況見表3。4主要控制重點4.1確定施工方案(1)結(jié)合潮位變化、施工進度及灘面情況確定施工方案并進行技術(shù)交底;(2)在施工過程中,根據(jù)實際情況優(yōu)化施工方案,調(diào)整進度計劃。4.2袋體鋪設(shè)與吹填(1)圍堤吹填施工屬水上作業(yè),管袋位置除用GPS定位系統(tǒng)定位外,也可用全站儀進行復核,吹填厚度的控制可用竹桿丈量,也可在袋體上系上一定長度的小型浮飄,更要加強對作業(yè)人員的管理,提高作業(yè)人員的質(zhì)量意識。(2)袋體分層鋪設(shè),上下層交錯排列,錯縫間距不得低于2m,在袋體間不得留有通縫、通孔。(3)相鄰沙袋接頭處應(yīng)擠靠緊密。在充灌搭接在另一袋體上部的袋體時,要先向接縫處充灌,使袋體在沙重力的作用下緊貼下層袋體表面,避免該沙袋在接縫處懸空形成三角縫,不得出現(xiàn)通長底部三角縫。(4)泥漿泵吹填壓力不宜過大,應(yīng)將管路出口壓力控制在0.2~0.3MPa。(5)棱體吹填施工進度必須按計劃均勻加荷,施工過程中,每層袋的吹填需待下層袋排水固結(jié)后再鋪設(shè)上層沙袋充沙。施工期間,應(yīng)加強沉降位移觀測,如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象則應(yīng)立即停止加載,然后根據(jù)具體情況采取措施。4.3關(guān)于安全4.3.1水上施工管理(1)設(shè)立以項目經(jīng)理為安全第一責任人的安全生產(chǎn)領(lǐng)導機構(gòu),健全安全管理系統(tǒng),設(shè)置專職安全員,吹填班組設(shè)置兼職安全員。(2)制定安全施工獎懲制度,制定水上水下施工應(yīng)急預(yù)案。(3)施工船舶嚴格按照海事部門的要求配置人員和安全設(shè)施。(4)施工前進行三級安全教育和安全技術(shù)交底。(5)工人上下班實行點名制。4.3.2災(zāi)害的防護(1)按照國家勞動保護法的規(guī)定,定期發(fā)給現(xiàn)場施工的工作人員必需的安全帽、救生衣、防滑鞋等勞動保護用品。(2)由專人負責收集海情和氣象信息,做好大潮和氣象災(zāi)害的防護工作,當有6級以上的大風及大霧天氣時應(yīng)停止施工,并應(yīng)進港避風。(3)安裝高頻電話,專人對施工船舶進行動態(tài)跟蹤,對施工船舶進行調(diào)度。(4)運輸船嚴禁超載,穿越航道時應(yīng)慢行。(5)加強船舶上的用電安全檢查。設(shè)專業(yè)電工兩名,專門對船舶上自配電源及線路進行架設(shè)、維修和檢查。(6)現(xiàn)場人員必須嚴格遵守安全生產(chǎn)規(guī)章制度,嚴禁酒后作業(yè)。(7)禁止非施工人員及附近居民進入施工區(qū)域。(8)加強對危險源的安全檢查,對不安全因素制訂具體的限期整改措施,落實到人。5程充泥管袋筑堤的經(jīng)濟效益鋪排船在太倉市應(yīng)急水源地工程圍堤工程充泥管袋筑堤施工中的應(yīng)用取得了較好的效果,結(jié)合工程實際情況,筆者分析其經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在以下兩個方面。5.1鋪排船、定位船的壓藥方式本工程水下地形平緩,但平行于長江主航道的東堤灘面較深,而垂直于航道方面的北堤灘面較淺,工程所在地距長江主航道很近,運沙船駁需穿越航道且施工受潮流和徑流的雙重作用。潮汐類型為非正規(guī)半日淺海潮,每天兩漲兩落,呈現(xiàn)較顯著的日潮不等現(xiàn)象,且落潮流歷時長于漲潮流歷時,落潮流流速大于漲潮流流速,故充泥管袋施工受潮汐影響較大,宜在每年的10月份到來年的4月份之間施工。施工進度的快慢在生產(chǎn)上具有很大的實際意義,有時甚至將影響到整個工程的成敗。根據(jù)本工程充泥管袋的施工進度,采用鋪排船施工的時間從12月18日至3月13日共88個工作日,日進占單層長度最快為118m/d,日產(chǎn)量為11300m3。而北堤采用定位船輔以人工進行鋪袋的方式,受大風及潮汐影響,有效工作時間大大縮減,日產(chǎn)量最高為7800m3,且在施工過程中受大風影響,袋體容易被吹壞,從而造成了一定程度的經(jīng)濟損失。東堤工程量較大,采用鋪排船進行袋體鋪設(shè),有效地保證了施工進度,并按照要求圓滿地完成了管袋吹填施工任務(wù)。5.2外江側(cè)平臺及堤頂?shù)某两道娩伵糯鋫涞腉PS定位系統(tǒng),通過鋪排船自帶的鉸錨機收放錨繩進行移船和微調(diào),可以準確地將袋體定位,保證圍堤的位置和設(shè)計斷面,從而確?？刂乒こ藤|(zhì)量。根據(jù)對2011年5月~2012年1月的沉降觀測資料進行統(tǒng)計,外江側(cè)平臺最大月沉降量為44mm,堤頂最大月沉降量為62mm,滿足設(shè)計要求。圍堤吹填完成了圍堤基底處理和堤身填筑兩個分部工程,共評定了220個單元,全部為合格,其中166個評定為優(yōu)良,優(yōu)良率為75.4%,質(zhì)量滿足設(shè)計要求。5.3施工成本較高鋪排船雖然租金或攤銷費用較高,但鋪排船施工較其它方式效率高,所需施工人員也較少,從而大大降低了施工成本。就本工程而言,東堤采用兩條鋪排船施工,在施工過程中跨越了春節(jié),春節(jié)期間民工假期較長,但不影響施工進度計劃的安排,按時完成了任務(wù)。而北堤工程量較少,施工條件較好且投入了較多的作業(yè)人員,春節(jié)期間沒有放假,發(fā)放了40多萬元的加班工資,但工期仍然落后于東堤,施工成本也增加了不少。經(jīng)核算,通過采用鋪排船施工方案,使承包商獲得了超過240.4萬元的經(jīng)濟效益。6鋪排船施工可行性分析本工程的實踐證明:深水區(qū)采用鋪排船排袋是合理的選擇,不僅施工進度快、質(zhì)量有保障,而且也獲得了較好的經(jīng)濟效益。筆者結(jié)合工程實際對鋪排船在充泥管袋施工中提出以下建議:(1)要結(jié)合工程