长江航道整治建筑物修复工程技术探讨
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通过对碾子湾水道航道整治建筑物护岸修复施工中的水上沉排护底和抛枕施工工程技术进行探讨，以寻求在今后的航道整治维修施工中取得更好的效果。
随着国家加大对长江干线航道建设的投资力度，“十二五”期将会有一大批的航道整治建筑物交付使用。由于河道演变的复杂性、设计结构及人为破坏等因素影响,交付使用后的航道整治建筑物易出现水毁，影响到航道整治建筑物的功能正常发挥，必须对受损坏的建筑物进行必要的维修。
工程概况
位于下荆江的碾子湾水道原为一过于长直的顺直段，上起文艺村，下至毕家台，滩槽形态极不稳定，随着进口段主流顶冲点逐年下移，其左侧岸线不断崩退，北碾子湾一带崩岸剧列，河道向微弯方向发展，从文艺村到柴码头段主流贴于左岸，形成宽深的上深槽，右侧为南碾子湾边滩，自柴码头主流开始转向右岸至寡妇夹过渡，下深槽贴右岸上，柴码头以下为下边滩。长江航道局于2000年以来相继实施了航道应急清淤工程和航道整治工程，主要包括南岸的#8～#12护滩带及寡妇夹、鲁家湾2000米护岸，北岸的柴码头500米护岸、#1顺格坝、#2~#7丁坝，#13、#14护滩带。自河段实施航道整治后，滩槽逐渐稳定，主流从左岸柴码头向右岸寡妇夹一带过渡，航道条件好转。近年受水流剧烈冲刷河床变形影响，左岸柴码头500米护岸及#1格坝、鲁家湾1000米护岸受到不同程度损毁。
图一：碾子湾水道河势图
2009～2011年，长江碾子湾水道相继在北岸柴码头、南岸鲁家湾实施了航道整治建筑物维修工程，这两个单项维修工程均为长江航道迄今投资最大、施工工艺最复杂的单项维修工程。其中2009～2010年枯水期实施的柴码头护岸维修工程主体内容为沉排护底、抛枕抛石护坡镇脚和护岸维修，2010～2011年枯水期实施的鲁家湾护岸维修工程受资金限制，主要内容为水上抛枕，兼有少量抛石和护岸维修。
沉排施工工程技术
沉排护底根据材料的不同，可分为柴排和土工织物软体排两大类。土工织物软体排的整体性强，排体具有柔韧性，能较好的紧贴河底，抗冲刷性能好，使用年限也较长。目前，土工织物软体排基本取代柴排，柴码头护岸修复施工选用土工织物软体排进行护底。沉排施工工程技术可分为沉排定位与轨迹控制工程技术、排头固定工程技术、排尾沉放工程技术、排尾悬空段、排尾偏移量的处理工程技术几点。
1、沉排定位及轨迹控制工程技术
目前长江航道整治施工沉排设备基本采用铺排宽度为40米、自带双频RTK-GPS（1+2）设备的专业铺排船。柴码头护岸修复工程在水下沉排过程中，利用铺排船自带双频RTK-GPS移动站通过集成软件对沉排过程进行监控，实时显示排体实际位置和与设计沉排轨迹的偏差，自动对抛设的定位钢缆进行收放来校正，以保证排体铺设质量。铺排船可自动记录沉排轨迹，在每一通条施工结束后，形成沉排轨迹图。同时利用另外一套GPS移动台随时检测排体边缘位置，作为沉排船自带GPS实时控制的有效补充，对沉排轨迹偏移进行校核，进一步提高沉排定位精度。移动站可准确有效测量排头与排尾位置，特别对排尾悬空后受水流影响产生偏移量的测定，具有较好效果。（在利用GPS控制过程中，沉排船、移动台须各自架设一个基准站相互进行校核。）
多年经验显示沉排施工定位控制设置导标观测简便、直观、有效，可起到较好的辅助作用。因此在每一通条排体沉放前，对施工区进行测量放样，并在岸坡上设置一系列导标，明示排体上下缘及搭接宽度。沉排过程中，技术人员在铺排船上可结合GPS及导标观测排体沉放是否存在偏移。
2、排头部位定位工程技术
一般排头主要依靠系结砼块堆及在排体头部位置压载砼块自重固定。铺排船向外侧移动过程中，对排体会产生作用力，可能使排体发生整移，导致排体的沉放位置不能满足设计要求，因此必须对排头的固定采取相应措施。柴码头护岸修复工程沉排护底在排头固定工程技术的关键点：一是在定位排头时，预留1m的富余量，排头沉入河底后继续放排2～3m；二是在岸坡上每隔5m固定系列木桩，沉排前用尼龙绳将排头和木桩连接，利用尼龙绳和排体之间的拉力来减小铺排船在移动过程中对排体产生的作用力，以减小排移，保证排头位置的到位率。
3、排尾沉放工程技术
一般在每一通条排体沉放结束时，排尾主要依靠工作排布（俗称母排）连接或者尼龙绳系结方式送入河底。柴码头护岸沉排护底维修工程主要采用尼龙绳系结和母排连接的方式处理排尾沉放问题，即利用一定数量的尼龙绳，将排尾与铺排船滚筒挂钩连接，待排尾离开铺排船沉放至河床底部后，解开尼龙绳即可。在排尾的固定方式上，一是每一根系接的尼龙绳长短必须严格一致，使每根尼龙绳均匀受力；二是有效利用排布伸缩性，在滚筒上加装一张工作排布（即母排），再利用尼龙绳连接工作排布（母排）和沉放排体，可有效解决排尾沉放时牵引受力不均匀的问题，保证排尾平顺沉入水底。
4、排尾悬空段的工程技术
每通条排体沉放临近结束，排体离开铺排船导板后，均有一定距离的悬空段。此时受水流影响较大，容易导致排尾位置偏移，严重时可产生卷排、撕排及翻排现象。柴码头护岸沉排在悬空段的处理上，首先在尾部上游迎水部位增加牵引装置，利用钢缆牵引，随排尾沉落缓慢收放，通过牵引力的作用，抵抗水流对排体的作用力，减少排体尾部偏移量，防止出现排体翻转；其次是根据施工现场水流的流向调整船位，尽量使悬空段排体与水流平行，减小水流对排体的作用力。另悬空段重量由系结尼龙绳承受，沉放时放排与移船必须同步进行，保证缓慢均匀，防止瞬间受力过大导致牵引装置断裂或排体撕裂现象。
5、排尾偏移量的工程技术
受水流影响,排体在水中会产生漂移，因此要根据施工现场施测流速、流向及浮具漂移观测排尾实际着床位置数据，适当调整沉排轨迹线的方式进行控制。柴码头护岸沉排护底维修工程施工中，特别是从第14通条处水流速明显增大，技术人员根据实测的排尾偏移量，按设计轨迹线沉入排体量50%后，以排体中心为旋转点向上游方向旋转5～6度，排尾上移量约增加2.1 m～2.5 m，当排体着床后旋转增加量可抵消水流冲击漂移量。
抛枕施工工程技术
抛枕作为一个相对成熟的施工工艺，已广泛应用于长江航道整治和维修施工中，主要包括充枕、定位、沉放、监测等工序。在鲁家湾护岸维修工程中，由于抛枕方量大，时间紧采取了两种工艺进行抛枕作业：深舱驳输沙定位抛及自取沙游抛作业。主要是基于深舱驳输沙定位抛沙枕的准确率与到位率要高，但因自取沙游抛能明显提高抛枕工效的特点，所以作为深舱驳输沙定位抛的有效补充。
1、充枕
枕袋泥沙要求：维修工程所用枕袋由幅宽3.88m、规格为200g/m2的单层聚丙烯圆筒编织布扎制而成，为适应维修区域水下复杂地形，设计长度为3m 、5m、8m三种级配，直径均为1.2m。长3m、5m的枕袋均设置2个充灌袖口，长8m的枕袋设置3个充灌袖口，袖口间距1.5m或3m，直径为20cm，袖筒长50cm。沙枕采用丁缝或包缝法缝合。用作充枕的河沙d10不小于土工布的等效孔径O90，选择粒径较粗、含泥量小于10%的河沙，袋体内充填饱满度控制在75%～85%。
充枕要求：深舱驳输沙定位抛及自取沙游抛作业除抛投方式不同外在充枕时都必须控制充盈率和均匀度，沙浆浓度控制在15%～25%之间，充填压力控制在0.1MPa左右。沙浆充灌时常踩踏沙枕滤水，充盈率达到75%～85%后，扎紧充沙袖口，继续踩踏沙枕使之均匀。
2、定位沉放
漂移距确定：沉放前要根据公式计算枕袋入水的漂移，结合采用浮具在施工区实枕袋测漂移距，控制抛枕船船位保证抛枕的到位率。枕袋漂移距可用下式进行计算：L=0.8VHW1/6。式中：V――施工区表面平均流速（m/s）；H――水深（m）；W――枕袋重量（kg）。
定位：施工前先利用大比例水下地形测量图，了解抛枕区域水下地形地貌，科学合理设计施工方案。通过绘制断面图（断面间距为10m），计算枕袋抛投的层数、每层排列个数和枕袋排列组合方式，控制抛投工程量。将抛枕区域按纵断面1.5m、横断面5m间隔绘制网格，形成DXF文件导入GPS移动台电子手簿，施工时根据漂移距控制枕袋下水位置。随时根据坡度断面尺寸搭配不同长度的枕与层数，以抛出设计要求的坡比。
沉放：充填好沙枕后，经检查沙枕无破损后，校正船位，松开枕架开关，使枕架倾斜，沙枕自动翻入水中，沉到设计位置。抛投时，沙枕长度方向垂直水流，根据漂移距、抛枕船船宽确定抛枕船的移位与沙枕的入水位置，由坡脚底外缘边线向内逐层抛填均匀。顺序为：定位后抛投1至2次，抛枕船向上游方向移动1.5米再定位抛投，移船累计距离等于船宽时应空出一个船位，实测漂移距后再调整船位进行抛投。向上游方向抛投二个船位后，抛枕船内推2.5米下移至最初抛投横断面线。通过GPS控制船位如此循环往复，达到设计要求为止。沙枕抛填补坡严格按设计枕位分层抛填，填筑第2轮、3轮时适当增加抛筑厚度（每次抛填高度控制在2米之内，1米后调整枕架枕袋位置）。层与层之间和沙枕袋之间应交错嵌紧，不形成垂直的通缝，小的空隙辅以3米枕。
检测：每抛投完一个断面后，及时安排大比例测量，检测抛枕到位率，分析抛填效果，及时修改抛枕方案，以抛出设计要求的坡比。
建议
航道整治工程因水毁严重进行修复，关键节点主要在水下，属隐蔽工程，施工的精确率与到位率难以掌握。进行全过程跟踪观测施工效果，并实时调整施工方案，能及时解决施工过程中出现的各种问题。因此加大施工过程中的观测频率是保障工程质量的有效手段。
维修工程因施工环境特殊，其施工强度不低于航道整治工程。柴码头护岸维修工程沉排施工中因排布长度富余量、排体铺设范围等限制，维修强度或多或少受到影响。维修工程在强度的设计上可以与航道整治工程相同。
（作者单位：湖北工业大学）