談利用浮箱配合挖掘機進行深水土工布鋪設(shè)

劉繼民，韓桂喜，陳文君

（濟南市黃河工程局，山東 濟南 250032）

濟南市小清河玉清湖沉砂池補水工程是利用玉清湖沉砂池沉沙后原水對小清河實施補源的專項工程。工程自玉清湖沉砂池起，沿黃河大堤至睦里閘進水口，設(shè)計輸水流量約3～5 m3/s，輸水線路長2.6 km，設(shè)計進水涵閘1座，壩頂高程38.5 m。

管道段：設(shè)計雙排直徑1.4 m的輸水管道輸水，其中管道的進出水口采用鋼管輸水，中間段采用HDPE管輸水，輸水流量約3～5 m3/s。在管道段共設(shè)7個小型結(jié)構(gòu)物，分別為：壓力水池1座、蝶閥井2座、排氣閥井2座、測流井1座及壓力井1座。

進水涵閘段：設(shè)計進水閘1座，混凝土等級為C25混凝土。閘門選用PGZ2×2平面閘門，啟閉機選用QLZ-50-SD型。采用鋼筋混凝土穿堤涵洞，尺寸2 m×2 m，混凝土等級為C25混凝土。

該項目于2011年3月30日開工，5月底按期完成主體工程。合同工程完成進水閘1座、箱涵6節(jié)、進出口段壓力水池各1座、雙排輸水管線。

1 問題的提出

濟南市小清河玉清湖沉砂池補水工程設(shè)計利用玉清湖水對小清河進行補源。設(shè)計在玉清湖沉砂池填筑圍堰，并在圍堰臨河位置鋪設(shè)一布一膜復(fù)合土工布防滲。圍堰頂高程38.0 m，設(shè)計邊坡1:5，玉清湖水位2011年3月高水位運行，水位一般達36.0 m，最高水位36.5 m，然后停止沉砂池的進水，水位開始逐漸下降，一般達34.5 m，最低水位33.0 m，湖底水位27.0 m左右。設(shè)計臨河側(cè)鋪設(shè)土工布56 m左右，其中水位以下鋪設(shè)土工布41 m左右。

由于受水流和水深的影響，以前直接向水中攤鋪壓實的方法很容易造成土工布漂浮或折疊的現(xiàn)象，有時還容易被水沖走造成損失。

為了能滿足施工的要求，確保鋪設(shè)過程的安全、有效，根據(jù)多年的施工經(jīng)驗，結(jié)合濟南市小清河玉清湖沉砂池補水工程填筑圍堰的現(xiàn)狀，確定出一套深水鋪設(shè)土工布的施工工藝。

2 施工方法

利用浮箱作為水上支撐平臺，并在浮箱上配置挖掘機等相應(yīng)鋪設(shè)裝置，采取人工配合挖掘機的方法進行圍堰臨河側(cè)一布一膜復(fù)合土工布的鋪設(shè)。

施工時間：2011年 4月 27日—2011年 4月28日。

工藝流程：地面準備工作—鋪料裝上浮箱—鋪設(shè)。

2.1 地面準備工作

首先，在土工布的一端卷入1根Φ25 mm的細鋼管，然后用鋼絲每隔15 cm進行綁扎；同時，在滾筒端部纏繞細麻繩，麻繩長度依水深而定（大于鋪設(shè)末端水深2 m）；將細麻繩的末端固定在細鋼管的兩端，最后纏繞土工布。一般情況下在卷繞過程中，在滾桶兩邊用人工拉直以防土工布在卷繞過程中彎曲折疊。

2.2 鋪料裝上浮箱

將土工布滾桶吊至浮箱上，把提升鋼絲繩固定在滾桶兩端的滾軸上，并事先預(yù)留水位以上土工布的鋪設(shè)長度。將鎮(zhèn)壓土工布的土工袋、碎石包一起裝入浮箱上，這一過程采用人工鋪助、機械為主的方法，充分利用現(xiàn)場的施工機械，提高施工效率。

2.3 鋪設(shè)

首先，在圍堰堰頂挖50 cm×50 cm U型槽，在U型槽內(nèi)先鋪設(shè)土工布再在U型槽內(nèi)回填土料、人工壓實，以增加摩擦力，用于防止土工布的滑動；然后在填平的U型槽上方壓蓋土工袋、碎石包。進行鋪設(shè)時需放下鋪設(shè)滾桶。

在土工布的鋪設(shè)過程中水位以上部分沿圍堰邊坡每隔2 m用土工袋進行鎮(zhèn)壓；水位以下部分改用接觸土工布的部分采用土工袋，在土工袋之上用拋投碎石包的方法將攤鋪的土工布壓住，防止上浮。拋投土工袋和碎石包采用反鏟單斗長臂挖掘機進行，有效地提高了施工效率。在放下鋪設(shè)滾桶至鋪設(shè)基面時，如有凹凸不平的須以較高點為準，只要觀察一下提升鋼絲繩的張緊度就可確定桶有無著地，并根據(jù)兩端鋼絲繩下放的長度就可確定出鋪設(shè)基面有無高差。

由于整個攤鋪過程是在水下操作，所以對水流和流向的影響極小，為了減小水流和流向的影響，在鋪設(shè)時盡量采用順流或逆流方向進行。當鋼絲繩將滾桶牽引出水面時表示土工布鋪設(shè)至末端，取下滾桶，根據(jù)麻繩的傾斜度判斷土工布末端位置，利用反鏟單斗長臂挖掘機拋投土工袋和碎石包將圍堰坡腳底部土工布壓?。桓鶕?jù)麻繩的張緊度也可以判斷土工布的鋪設(shè)末端是否壓緊。

整個鋪設(shè)過程完成后，利用反鏟單斗長臂挖掘機移動鋪設(shè)浮箱，進行下一幅土工布的鋪設(shè)。鋪設(shè)是整個鋪設(shè)過程中的關(guān)鍵工序，它直接關(guān)系到鋪設(shè)質(zhì)量的好壞。

3 鋪設(shè)設(shè)備

本土工布鋪設(shè)設(shè)備由2節(jié)浮箱拼裝而成；由箱體、土工布鋪設(shè)裝置等組成。

1）箱體是水上的支承平臺，在其上有提升卷揚機、發(fā)電設(shè)備、臂架等。主要是為整個鋪設(shè)過程提供基礎(chǔ)保證，并且具有一定的抗風浪能力。發(fā)電設(shè)備主要為船舶作業(yè)提供動力。

2）土工布鋪設(shè)裝置由鋪設(shè)滾桶、提升鋼絲繩、臂架、提升卷揚機等組成。鋪設(shè)滾桶是土工布的纏繞基軸并且攤鋪時在水底滾動，所以必須要有一定的抗彎曲強度才能保證進行順利鋪設(shè)；提升鋼絲繩為起吊滾桶的繩索，由于在鋪設(shè)時的拉力較大，因此鋼絲繩必須具有足夠的抗拉強度才能保證不被破壞。臂架為滾桶的懸臂支承架。提升卷揚機主要為滾桶的牽引及提升動力，在鋪設(shè)時用以調(diào)節(jié)滾桶的深度，以防止?jié)L桶過分的壓緊鋪設(shè)基面，使土工布滾桶因阻力太大而滾動困難，造成土工布不能連續(xù)鋪設(shè)。

4 施工工藝的先進性

利用浮箱配合挖掘機進行深水位土工布的鋪設(shè)具有以下特點。

1）鋪設(shè)設(shè)備易于制作和安裝，并且施工過程簡單，有效地提高了施工效率，加快了施工進度。

2）能夠有效地克服因水流、水深對鋪設(shè)過程的影響，鋪設(shè)效果明顯，有效地提高了施工質(zhì)量。

3）由于是深水鋪設(shè)土工布，對放樣定位要求高且難度大，采用黃河流域常用的浮箱進行鋪設(shè)，有效地提高了定位的準確性，提高了施工質(zhì)量。

4）挖掘機、浮箱以及卷揚機等主要鋪設(shè)設(shè)備，為黃河堤防加固中的常用施工機械，利用已有施工機械進行施工，有效地降低了施工成本。

5 結(jié)語

利用浮箱配合挖掘機進行深水土工布的鋪設(shè)并未在黃河堤防加固中普遍推廣開來，隨著黃河堤防加固工程的迅速發(fā)展，利用土工布進行圍堰等臨時工程的防滲在堤防加固中發(fā)揮了越來越重要的作用，深水土工布鋪設(shè)工藝及設(shè)備已逐漸受到人們的關(guān)注。

此工藝及設(shè)備已在濟南市小清河玉清湖沉砂池補水工程中投入應(yīng)用，最大水深在10 m以上，累計完成鋪設(shè)水下土工布6 000 m2，取得了較好的效果。該工程在施工難度較大的情況下，按時完成了施工任務(wù)，沒有發(fā)生質(zhì)量缺陷和問題，也沒有發(fā)生返工現(xiàn)象，得到了建設(shè)單位的好評。

利用浮箱鋪設(shè)土工布因其良好的鋪設(shè)效果、較高的施工效率、較低的施工成本和廣泛的適用范圍，使其在黃河堤防加固中具有很好的應(yīng)用前景。