港航筑坝工程水下抛填正三棱块施工及其质量控制

港航筑坝工程水下抛填正三棱块施工及其质量控制

郭彬

  四川蜀通港口航道工程建设有限公司 四川南充637000

【摘要】为探讨港航筑坝工程水下抛填正三棱块施工及其质量控制，采用实际案例结合理论实践的方法，影响水下抛填正三棱块施工质量的因素，分析了此项技术应用的要点，并提出相应的质量控制措施。分析结果表明，在港航筑坝工程施工中合理应用水下抛填正三棱块施工技术，并加强施工质量控制，可有效提升筑坝的密实度和稳定性，提升港航工程的总体质量，值得大范围推广和应用。

【关键词】港航筑坝；水下抛填；正三棱块；船舶定位

【引言】港航筑坝工程范围大，现场条件复杂，影响施工质量的因素比较多，使得筑坝填筑施工难度比较大，常规的填筑技术难以有效满足港航筑坝工程施工质量。采用水下抛填正三棱块施工可有效解决筑坝施工范围大，地质水文条件复杂的问题。但在具体施工中，需结合工程特点和现场条件，严格把控好关键技术的应用要点，才能发挥出水下抛填正三棱块施工技术的优势，创建出高质的港航筑坝工程项目。

1、工程概述

乐山市2020年洪灾水运基础设施灾后重建工程的重点为筑坝工程，分别在广东房滩、新槽口滩、马鞍山滩、王坝子滩、萝卜寺滩、碓窝滩、酱油房滩、黄院子滩和下连山口滩，共9个碍航滩段进行整治工程，共修复4座水毁顺坝、1 座水毁丁坝和 1 座水毁锁坝，新建1座丁坝、2处护洲工程。整治建筑物筑坝、护坡、护底均采用预制C15正三棱块抛填。所有正三棱块均在预制场集中预制成型，待养护完成后，由自卸汽车运输施工现场抛填。

2、影响水下抛填正三棱块施工质量的因素

2.1水流和水深

本工程水下抛填正三棱块施工中由于正三棱快预制生产而成，在抛填施工中水流速度和水体深度会对抛填的位置造成较大影响，因此，为保证施工质量，在正式抛填施工前，需要通过高精度流速仪和测深仪精确测量水下抛填正三棱块位置的水流速度和水体深度，按照以下公式计算出正三棱块的水平落距，

此公式中Ld表示抛填正三棱块的水平落距（m）；Vf表示抛填位置的水流速度（m/s）；H表示水体深度（m）；G表示正三棱块的质量（kg）。

2.2预制块配合比

水下抛填正三棱块施工中联合应用了四种不同类型的C15正三棱块，细分为A型、B型、C型、D型。A型三棱台高度1.2m，单块体积0.527m3，单块重量1264kg；B型三棱台高度0.9m，单块体积0.222m3，单块重量533kg；C型三棱台高度0.6m，单块体积0.083m3，单块重量200kg；D型三棱台高度0.45m，单块体积0.028m3，单块重量67kg。

由于本工程填筑施工中采用的正三棱块属于不规则性，因此，在实际抛填施工中，不同正三棱块的配比不同，会影响到最终的填筑效果，降低整个坝体的稳定性。若正三棱块之间的孔隙过大，在长期水体流动的作用下容易引起坝体坍塌问题，引起安全问题。这就要求在正式施工前，需要在陆地之上对四种不同型号的正三棱块进行组合堆放，堆放时要求缝隙越小越好。此外，还需根据堆放使用的各种型号数量计算各型号的比例，就案例工程而言，各种类正三棱块抛填施工中最佳堆放配合比为A型40%，B型25%，C型25%，D型10%。

2.3抛填质量控制

水下抛填正三棱块施工是一种新型的施工质量控制措施，很多技术体系和质量控制经验还不够成熟，目前依然差异探索应用阶段，抛填质量控制效果，直接关系到整个港航填筑工程的总体质量。这就要求在每块正三棱块抛填施工，通过GPS定位系统和测深仪进行精确测量，测量到的数据录入到CASS成图软件上，绘制出水下原始地形图，作为水平抛填正三棱块施工的依据和参考，边抛填，边测量，以提升抛填质量。

3、水下抛填正三棱块施工技术应用要点

3.1做好抛填前的准备工作

选择性能良好的测量监控设备，包括PGS测量仪、全站仪、流速仪、回声仪。以及定位船、铁锚、钢丝绳、救生圈、导航标等。这些设备和仪器在使用之前，需要进行多次检核和检定，保证全部达标正常使用精度后方可使用，决不能“带病”作业。此外，还要切实做好材料的准备工作，比如：在进行正三棱块运输时，应采用水运和陆运相互结合的方法。预制好的正三棱块，从预制场运开始通过自卸汽车以运输到岸边装船，再通过运输船水运到施工现场。

3.2水下地形测量

为最大限度上保证正三棱块抛填施工质量，需要用GPS全球定位吃了系统和海洋成图软件对港航填筑工程抛填区域的水下地形进行全面测量，绘制出水下地形图，比例尺选择1:200，沿着坝体轴线方向约20m测量一处横断面，控制测点的水平间距在5m以内。

3.3抛填试验

由于在进行正三棱块抛填施工中，水体深度、流速、流向、波浪大小等都会影响到实际的抛填效果，这就要求在正三棱块抛填施工中利用先进的流速仪和回声仪等测量一起来对水体深度、流速、流向、波浪等进行监测，按照监测结果合理调整正三棱块抛填的水平落距，以最大限度上保证港航填筑工程的质量【1】

。

3.4 平升法抛筑坝体

本工程深水区选用平升法抛筑坝体，平升法抛筑坝体定位船是否具有良好的稳定型，决定了抛填施工的成败，因此，在案例工程施工中采用了同一个抛填区域使用同一艘定位船的定位方式，并于岸边设置地锚。按照抛填试验确定的冲距参数，精确计算出每一抛投范围内的抛石量，精确获得石料船水面定位坐标，并用GPS全球定位进行测量放线，在水中构建一个浮标，并于岸边每隔一定的距离埋设一个坚固地锚，实现对锚体的牢牢锚固。当测量放线结束后，缓慢将定位船拖拽到施工地点进行抛锚定位，通过全站仪精确测量出定位船到断面杆的距离，精确定位抛填船。

定位船精确定位后，将抛填船按照指定位置垂直悬挂到定位船上，挂好定位环之后，及时进行船尾下锚，以防止在水下抛填正三棱块施工中发生船尾摆动问题，影响施工质量。抛填船定位完成后，即可进行抛填施工。本工程抛填船于定位船的下舷完成就位，所选择的驳船宽度在4~4.5m之间，从两侧开始均匀抛填【2】。由于本工程采用正三棱块体积和重量比较大，人工抛填难以完成，选择了人工小型挖掘机配合挖掘机进行抛填，按照“先远后近、先上游后下游、先点后线、先深水区后浅水区”的顺序进行依次抛填。

每次抛填完成后都要立即开展一次1:200断面水下地形测量，并和抛填前测量的数据进行对比分析，以供抛填施工质量检测和缺陷部分及时补充抛填，直到到达设计要求为止。每个小区域抛投施工中都需要采用GPS全球定位系统和海洋成图软件相互配合，边抛填，边测量，以保证抛填质量。抛填施工中还应通过人工和机械设备相辅相成的方法，对把坝体边坡的坡度进行调整，可采用D型正三棱块将存在的缝隙添堵密实，以提升坡面、坝面的平整度、稳定性。

3.5端进法坝体抛筑

本工程浅水区坝体坝筑施工选用挖掘机端进抛筑法，在正式抛筑之前需要通过抛筑试验确定最佳抛筑参数、抛筑方法。施工时严格按照测量放线的结果，通过挖掘机在河床之上开挖基槽，并将开挖料在坝体以外背水面填筑起一条施工便道，宽度不应低于5m，在坝体抛筑施工中需保证便道具有良好的承载力和稳定性，能够满足机械设备和运输车辆安全通行的需求【3】。基槽开挖完成后，需通过测量放线的方法找到坝体轴线位置，并做好标识。再组织设备开始筑坝施工，预制好的正三棱块可通过自卸汽车提前运输到施工便道上，挖掘机可在便道之上进行抛筑操作。在背水面上需设置上有护底的坝体。先进行预制正三棱块抛筑护底，然后再护底顶面之上修筑一条施工便道进行坝体抛筑，采用“一断面，一次抛成”的方法进行连续抛筑，坝体抛筑完成后，再从江心开始逐步向岸侧进行便道拆除，具体的抛筑坝体施工示意图如图1所示：

图1抛筑坝体施工示意图

现场通过两种抛填方式进行对比，主要从抛填效率、抛填质量、抛填时预制块的损耗量三个参数进行对比。通过试验发现在水深较浅的区域（小于2m）利用挖掘机端进法抛填施工工艺抛填效率较高，施工进度快，坝体抛填质量较好且损耗量低于船舶抛填；水深较深的区域采用船舶平升法进行抛填的效率较高，能有效的解决端进法挖掘机因臂长不够导致抛填质量欠缺的情况，同时平升法能有效降低端进法施工时坝头因水流过急造成的预制块损耗，有效解决端进法施工时合龙的技术难题。通过对不同水深时筑坝施工工艺的研究，确定本项目施工时采取两种抛填工艺相结合进行施工，在水深小于2m的范围内采取挖掘机端进法施工工艺，水深大于2m的范围内采取抛填船平升法施工工艺进行施工。通过两种施工工艺的结合施工，能有效的提高施工效率，减少预制块的损耗量，提高坝体抛填的质量和稳定性，降低水毁风险。

4、水下抛填正三棱块施工质量控制措施

水下抛填正三棱块施工是一种比较新颖填筑施工技术，为保证施工质量，发挥出应有的作用和优势，必须采取一系列有效的措施，来控制施工质量，本工程施工中采用了如下控制措施，取得了良好效果。

第一，在水下抛填正三棱块施工前，组织技术人员对设计文件、设计图纸进行会审，及时处理存在的疑虑和问题，保证设计图纸具有可行性后再正式施工。

第二，结合港航填筑工程的特点，所在位置的地质水文条件，选择合适的机械设备，并做好抛填试验，选择科学合理的施工参数，降低水流速度、水体深度、水流方向、波浪大小等对水下抛填正三棱块施工造成的不良影响。此外，还需制定有效的工程质量预防措施，积极注定的消除施工中潜在不合格因素，控制质量通病【4】。

第三，对施工质量进行全方位、全面性的质量控制，尤其是对工序质量更应进行重点控制，如施工材料的质量验收、施工方案的执行、技术措施的交底、隐蔽工程的验收、工序之间的有效衔接等。此外，还需对进入施工现场的材料、设备、构配件等进行抽检，验收合格后方可使用。质量不达标的材料严禁使用。

【结束语】

综上所述，结合工程实例，分析了港航筑坝工程水下抛填正三棱块施工及其质量控制，分析结果结果表明，港航填筑工程和地面软土地基填筑工程相比，具有更强的复杂性，现场施工条件多变，影响施工质量和安全的因素比较多。在具体施工中需要结合陆地理论堆放及试验段抛填结果得出预制块最佳的抛填比例为A型40%，B型25%，C型25%，D型10%。按照该比例进行抛填，坝体主要由大型预制块组成，且大型预制之间的缝隙均由小型预制块进行填充，各预制块之间的空隙较小，坝体稳定性满足要求，有效的降低了坝体水毁的可能性。通过试验段坝体抛填及观察检测发现按照上述比例抛填坝体沉降量在5cm范围内，坝体未见塌陷和水毁，坝体整体稳定性较好。同时根据施工现场水深、水流情况，合理选择水下抛填的施工方法可有效保证抛填施工质量，可为类似工程施工提供相应的参考和指导。

【参考文献】

[1]池能威.水利水电施工中筑坝工程的关键工艺分析[J].城市建设理论研究(电子版),2022(32):137-139.

[2]陈浩.高掺量粉煤灰碾压混凝土在筑坝工程中的应用[J].山西水利,2022(05):51-53.

[3]马进强.气驱排渗技术及其在膏体尾矿筑坝工程的应用[J].黄金,2021,42(03):76-78.

[4]张汉涛,蔡杰龙,饶宇豪.高掺粉煤灰碾压混凝土在筑坝工程中的应用[J].广东水利水电,2020(11):97-101.