沙被施工方案.doc

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砂被铺设施工工艺
一、概述
海上深水砂被铺设是长江口深水航道治理二期工程中一项全新的施工工艺，也是海底软土地基加固的第一道工序。
在陆地或流速较小海区，通常采用抛填中粗砂作为水平排水层，而长江口属典型的潮汐河口，涨落潮流态复杂，流速较大，加之长江口海底粉细砂资源丰富，中粗砂缺乏，因此常规的抛填中粗砂作水平排水层难于施行。为节约工程投资，充分利用海底粉细砂资源，同时解决抛填的粉细砂被水流冲走的难题，因此，利用土工布加工成25×40m左右的袋体( 根据设计要求、水深、潮流情况并考虑充灌效率而定 )，袋内充灌粉细砂，使其成为60～70cm厚的“砂被”，利用专用船机将其铺设到海底滩面，作为水平排水层。
二、砂被铺设专用船机
砂被铺设和软体排铺设在施工工艺上有相似之处，因二期工程施工区域砂被铺设的工况更加恶劣，砂被铺设受水流作用影响更大，所以在用大型铺排船进行砂被铺设施工前，除加大锚系设施外，为减小水流对砂被的作用，需加长铺排船斜板，使砂被悬挂长度缩短。为此，三航局项目部改建和新建了三航长专3号(见图9-1三航长专3号砂被铺设船)、三航驳203号、三航206号、三航302号、三航驳301号五艘砂被铺设专用船，滑板宽度为10～12m，从而满足了工程需要。

图9-1三航长专3号砂被铺设船

主要船舶船机性能见表7-4软体排铺设船的主要技术参数。
三、施工工艺流程
砂被铺设施工工艺流程见图9-2
设浮标
精确定位、测原泥面标高、卷砂被、准备充砂
铺设船粗定位

设浮标

砂被铺设质量验收
设浮标
铺设砂被
靠砂船、充灌砂被首部

图9-2砂被铺设施工工艺流程图
四、施工工艺
1、卷筒上卷袋子
将加工好的袋体平展在甲板上，引出卷筒上的φ20尼龙绳从袋体尾端的加筋带拉环里穿过，通过活口和拉环连接。启动卷筒开始卷袋，当袋子的第一排袖口处于滑板边缘时停止卷袋。
2、铺设船就位
铺设船的就位采取平行于轴线定位，垂直轴线移船，暂定自北向南铺设移船。铺设船在两台GPS引导下进入施工现场，下锚定位，然后在电子海图上放大施工区域，根据铺设船与袋体铺设位置的相对距离绞锚移船，使铺设船准确定位。
3、袋体充灌铺设(见图9-3砂被铺设工艺示意图)
①当运砂船停靠在铺设船旁以后，用船上吊机将泥浆泵吊入船仓，启动高压水泵，用高压水枪破碎液化砂土，泥浆泵将砂浆通过输砂管向土工袋内输送。
②首先充灌袋体的首部隔仓及砂肋袋后，锁定卷筒，缓慢下降斜板，使滑板前端处于袋体设计的起始位置，此时船体位置与定位有偏差时，则应予以调整。
③启动卷筒使袋体徐徐下降，当袋体已经着地后，边启动卷筒使袋体下滑，边平行移船，每次移船2-3m（视袖口实际位置），启动泥浆泵将砂通过各个袖口向砂被袋内充灌，通过充砂时间计算充砂方量，从而控制充灌厚度。如此反复，直至袋体全部铺设完毕。

图9-3砂被铺设工艺示意图

五、砂被铺设的质量保证措施
砂被的铺设工艺类同铺排，但其结构相较软体排而言显得非常薄弱，对水深、流向、流速、浪高等海况条件要求更加苛刻，需要采取一些有力的质量保证措施：
1、优化砂被结构
①选用70mm加筋带间距1m布置，砂被袋体抗大浪、急流的能力强，不易撕裂。
②面层布体采用高强度的加筋机织布，不仅可以抵御风浪，而且在打设排水板后抗冲刷性能较好。
③在面层布体上沿每道土工布拼缝间距3m设1m短加筋带，垂直于拼缝缝制，以增强拼缝的强度。
④充砂孔采用双层袖口，内袖口伸入砂被里侧，充砂结束后靠土工布的柔性自锁，防砂外泄；外袖口作为充砂管绑扎袖口，先缝在1块1×1m的方布上，再将方布缝制于与内袖口对应的位置。外袖口缝制处的针脚密度经过反复试验，可保证7级风浪冲击下充砂管不会脱落，而经5至8人合力拉扯充砂管时，外袖口可脱离方布，却不损伤砂被面层布体。
⑤采用2个纵隔舱，既提高了袋体强度，又保证了充填砂的均匀分布，另外在3台泵（每台泵配2根充砂管）充灌时每个隔舱均对应有2台泵，即使1台发生故障进行维修时施工也不会中断。
2、选择合适的铺设时机
长江口区的潮流主要为椭圆形旋转流，低平潮时段水浅流缓，较适合砂被铺设。NIIA标、NIIC-1标施工中采用了宽度为25m及长度为40m左右的小砂被，3小时内可以完成铺设，可以保证施工质量。
3、砂被铺设质量保证措施
①保证袋体无破损。砂被袋卷上卷筒前检查有无破损，船上配备手提缝纫机和230g/m2机织布，发现破损处要修补后才能使用。
②每1000m3取充填砂砂样一个，保证充填用砂的质量符合设计要求。
③使用潜水探明砂被袋体间搭接情况，如有搭接缝应由潜水及时补填砂袋。
④施工过程中及时测量充灌厚度，保证袋体充灌的厚度及平整度。
⑤移船过程中，应根据流向、流速调整船位保证袋体铺设平整，保证袋体之间搭接良好。
⑥横向拉绳对减少袋体横向收缩有很大影响，要求施工过程中拉绳受力均匀，要防止拉绳过松导致袋体产生过大收缩，也要防止拉绳过紧将拉环拉断。
⑦严格控制砂浆浓度，防止堵管，保证在规定时间内完成充砂。
⑧施工过程中监测潮位变化，观察袋体在水流作用下的受力情况防止袋体破坏。
六、砂被铺设质量验收
捞浮漂测量袋体两侧收缩情况和首尾边线位置。使用手提测深仪，按照每2m一个测点，5m一个断面测量验收砂被顶标高，合格后进行下块铺设。
砂被铺设质量控制标准
①充填后的砂被边线与设计边线的水平误差±1m。
②砂被厚度误差0～+300mm。
③砂被顶面平整度±300mm
④双层砂被上下两层要错缝铺设，避免垂直通缝
七、效果与效率
三航局项目部自2003年6月4日开始进行典型施工段的砂被铺设，至2004年10月23日，完成了NIIA、NIIC-1标段全部346252 m3 的砂被铺设任务。
在长江口浪大流急、流态多变的恶劣施工环境下，技术人员认真分析潮位、流向的变化规律，确保了砂被铺设质量，项目部同时创造并持久保持了一条铺砂被船一天铺设两块砂被、充砂约1115 m3的记录，三航长专3号单船单日铺设砂被最高记录为2410 m3 的高效率。
成功开发了多艘适合长江口工况的深水砂被铺设船，成功开发了安全、优质、高效的深水砂被铺设施工工艺，深水砂被铺设船和砂被铺设施工工艺总体上达到了国际先进水平。

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