CN108330977A - Sa砂垫层抛填施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明SA砂垫层抛填施工工法涉及水工工程领域。其目的是为了提供一种施工简单、成本低的SA砂垫层抛填施工工法。本发明SA砂垫层抛填施工工法，步骤包括，施工前测量；皮带船定位；皮带船S型路径抛填；皮带船返航装船；抛设定位锚漂；抛填测量；验收。

Description

SA砂垫层抛填施工工法

技术领域

本发明涉及水工工程领域，特别是涉及一种SA砂垫层抛填施工工法。

背景技术

伴随国民经济的高速增长，我国港口与航道工程建设迎来了跨越式发展时期，环渤海、东南沿海等地区相继上马诸多大型水工项目。但具有机械化、大型化、深水化特点的防波堤工程、码头工程、围埝工程等项目建设在施工质量、效率、环保等方面也提出了更高的要求。

在上述工程基础处理的设计及施工中，仍然大量采用抛填砂垫层的处理形式。在以往进行砂垫层施工的过程中，存在抛填后断面平整度差、原料浪费大、施工效率低下、定点抛填船舶易搁浅等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种施工简单、成本低的SA砂垫层抛填施工工法。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，步骤包括，

施工前测量：测量施工区水深、泥面高程，建设施工平面和高程控制网，并标示施工区域范围，测量施工区域的潮水流向、流速、施工区理论基准面水深；

皮带船定位：皮带船在施工区的中线位置定位，皮带船的船尾连接艉锚，艉锚伸入到水下泥面；

皮带船S型路径抛填：传送带在皮带船的船头伸出，皮带船上装载抛填物料，传送带向水中输送抛填物料，皮带船的船头以S型摆动状态沿施工区的中线位置行进；

皮带船返航装船：皮带船上的抛填物料抛填完成后，皮带船再次装载抛填物料，继续以S型路径抛填；

抛设定位锚漂：皮带船完成施工区内一定长度区域的施工，在施工区域的起点、结束位置抛设定位锚漂；

抛填测量：测深仪对抛填深度测量；

验收。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，其中皮带船S型路径抛填时，交通船引航；交通船行至皮带船船头，皮带船以交通船为航行目标，交通船上的操作人员与皮带船上的操作人员保持通讯。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，其中交通船以S型路径航行。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，其中施工前测量时，施工区域范围的边线和中心安装标示物，标示物设为标示杆或泡沫浮子。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，其中所述施工区域的边线上间隔分布有若干个标示杆，施工区域的中线上设有泡沫浮子。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，其中皮带船上连接的艉锚，水中艉锚与皮带船的船尾距离不小于50m。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，其中艉锚设为单锚。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，其中皮带船在平潮期施工。

本发明SA砂垫层抛填施工工法与现有技术不同之处在于：本发明SA砂垫层抛填施工工法，步骤包括，施工前测量；皮带船定位；皮带船S型路径抛填；皮带船返航装船；抛设定位锚漂；抛填测量；验收；

其中，“SA”中“S”表示抛填路径为S型路径，“A”为英文为“anchor”，即锚，SA工法即利用船舶艉锚进行S型路径的抛填施工，可有效控制船速，利于船舶操纵，达到使船舶在运行时形成可控制的规则“S”形路线的目的，在施工区域的设计断面均布砂料，减少废方；

皮带船在S型行进路径下，通过调整抛填起始点及交叉多次抛填达到在区域内黄砂均匀分布的目的；皮带船的装载方量大、抗风能力强，能快速投入施工，皮带船装载黄砂到达指定施工区域后，可不借助大型定位船等辅助船舶进行自行抛填，实现单船全机械化作业，提高施工效率，节省成本。

下面结合附图对本发明的SA砂垫层抛填施工工法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明SA砂垫层抛填施工工法的皮带船的施工状态示意图；

图2为本发明SA砂垫层抛填施工工法的皮带船的施工路径示意图；

图3为本发明SA砂垫层抛填施工工法的施工流程的结构示意图。

附图标注：1、泥面；2、水面；3、抛填物料；4、抛填垫层；5、传送带；6、出料口；7、控制室；8、皮带船；9、艉锚；10、施工区域；11、施工区中线；12、施工区边线；13、第一次行进路线；14、第二次行进路线。

具体实施方式

单纯使用皮带船8进行砂垫层抛填施工时，虽能提高施工效率，但因船体大，存在难于控制和操作的弊端，操作困难，船舶行进速度和方向难以掌控，故抛填路径多为直线型或不规则S型，易形成施工区域10内的设计断面中间抛填多、两边少，甚至断面中心抛填量过大造成船舶搁浅而断面边缘无砂的现象出现，对施工安全、成本、质量造成影响。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，利用皮带船8机械化程度高、装载方量大、施工快速的特点，并配有专用配套施工船舶，经过多次尝试，逐步完善改进，最终形成本工法，并在南港工业区南延工程、北防波堤工程、红旗路工程等3项工程中成功应用，提高施工效率，减少原料浪费、保证施工质量，发挥了巨大的经济效益和环保功用。

结合图1-图3所示，本发明SA砂垫层抛填施工工法，步骤包括，

施工前测量：测量施工区水深、泥面高程，建设施工平面和高程控制网，并标示施工区域的范围，测量施工区域的潮水流向、流速、施工区理论基准面水深；

皮带船8定位：皮带船8在施工区中线11位置定位，皮带船8的船尾连接艉锚9，艉锚9伸入到水下泥面1；

皮带船S型路径抛填：传送带5在皮带船8的船头伸出，皮带船8上装载抛填物料3，传送带5向水中输送抛填物料3，皮带船8的船头以S型摆动状态沿施工区的中线位置行进；

皮带船8返航装船：皮带船8上的抛填物料3抛填完成后，皮带船8再次装载抛填物料3，继续以S型路径抛填；

抛设定位锚漂：皮带船8完成施工区内一定长度区域的施工，在施工区域10的起点、结束位置抛设定位锚漂；

抛填测量：测深仪对抛填深度测量，在皮带船8行进过程中实时监测；

验收。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，结合图1和图2所示，“SA”中“S”表示抛填路径为S型路径，“A”为英文为“anchor”，即锚，SA工法即利用船舶艉锚9进行S型路径的抛填施工，可有效控制船速，利于船舶操纵，达到使船舶在运行时形成可控制的规则“S”形路线的目的，在施工区域10的设计断面均布砂料，保证施工区域10的全部面积均匀抛填，减少废方。

皮带船8上装载抛填物料3，抛填物料3可以选用黄砂，皮带船8上设有传送带5，皮带船8上还设有控制室7，控制室7控制传送带5的传送速度、传送周期等参数，方便调控。皮带船8的抛填物料3装载在载料仓内，载料仓内与传送带5之间设有出料口6，抛填物料3沿出料口6流出后直接铺洒在传送带5上，传送带5从船头延伸出船体，抛填物料3随传动带的传动在传送带5的端部向水中抛洒，抛填物料3沿水面2沉入水中并在泥面1上沉积形成抛填垫层4。皮带船8的船尾连接艉锚9，艉锚9抓嵌在泥面1内，艉锚9给皮带船8提供前进阻力，降低皮带船8的行进速度，皮带船8的行进速度降低至10-20km/h，进而方便操作人员控制皮带船8的S型行进路线，保证S型行进路线呈规则S型，解决抛填物料3在泥面1上呈不规则形状堆积的问题。

参考图2所示，施工区域10设有施工区边线12和施工区中线11，皮带船8在施工区域10内以施工区中线11为标准沿S型路径行进，皮带船8在施工区域10内往复抛洒，如图2所示的第一次行进路线13和第二次行进路线14，结合两次行进抛洒，完成施工区域10内的抛填工作，根据实际需要，抛填过程还可以设置多次抛填路径，以达到对泥面1进行充分抛填为准。

皮带船8在S型行进路径下，通过调整抛填起始点及交叉多次抛填达到在区域内黄砂均匀分布的目的。抛填时，在距离设计断面边线范围预留一定距离，利用海水涨落潮流冲刷，达到黄砂满布及自动找平的效果。

艉锚9可有效控制船舶行进速度，使得船舶在进行S型路线横移抛填施工时容易操作，抛填至边线时因船速较慢，可以适时转向，避免皮带端头伸出设计断面边线以外，减少废方。

皮带船8的传送带5的带宽约1m，传送带5由船舱底部运输黄砂并打砂入海后可近似形成一条宽约1m的砂柱。黄砂入海后受海水阻力及托浮作用将分散形成为一锥形体，并散落在施工区的泥面1上。通过控制传送带5的运输速度及船速，达到控制单位时间内输砂量的目的，对抛填高度给予精确控制。

皮带船8的装载方量大、抗风能力强，能快速投入施工，皮带船8装载黄砂到达指定施工区域10后，可不借助大型定位船等辅助船舶进行自行抛填，实现单船全机械化作业，提高施工效率，节省成本。

施工前测量，测量过程可以选用闭合导线法或GPS静态测量法，测量施工区域10的水深和泥面高程，确定是否满足皮带船8满载施工要求；同时根据设计图纸等资料，掌握施工区域10潮流流向、流速。施工区域10的砂垫层抛填施工，施工准备阶段，根据业主给定的控制点建立施工平面及高程控制网，经复核无误后按照二级导线测量或三四等水准测量的标准引测施工基线及水准点。

施工前要对施工区水深及原泥面高程进行复测，经与设计图纸比对符合要求后，报监理工程师验收，若施工区原泥面高程与设计图纸出入较大，应及时报告业主、监理单位，并查明原因，必要时进行处理。

其中，高程，指的是某点沿铅垂线方向到绝对基面的距离，称绝对高程，简称高程。某点沿铅垂线方向到某假定水准基面的距离，称假定高程，同理，泥面高程是指，以设计高程基准面为零点，泥面相对于基准面的高度。高程控制网是大地控制网的一部分，高程控制网用水准测量方法建立，一般采用从整体到局部，逐级建立控制的原则，按次序与精度分为一、二、三、四等水准测量。

皮带船8定位，皮带船8提前进场后在指定区域锚泊，项目部技术人员及监理工程师登船打方、取样、送检，符合要求后完毕材料报验手续。皮带船8在施工区中线11位置定位，调整好船舶姿态，使船身与设计断面垂直。抛锚漂定位

皮带船S型路径重复抛填，皮带船8在艉锚9的阻力作用下，皮带船8的船速可按照施工要求调整，船头S型路径抛填时，随时注意掌控船身在施工中线上的位置。

皮带船8返航装船，当船舱中黄砂即将运输完毕时，皮带船8驶出施工区域10，返回原料产地装船。

皮带船8可以设置若干条，若干条皮带船8可以同时作业，也可以交替作业，第一条皮带船8抛填完毕后，其他皮带船8按照计算工程量按照前述步骤继续施工，直至抛填方量满足施工要求。

抛设定位锚漂，施工区域10内的施工量完成后，皮带船8施工终点位置抛定位锚漂标记位置，作为后续施工船舶上线定位的起点或终点。

抛填后测量，皮带船8施工完毕后，测深仪进行测量，检查抛填后施工标高，经与施工原泥面标高对比，是否满足设计要求。若局部位置存在砂量不足的现象，进行定点补抛。

进一步的，皮带船S型路径抛填时，交通船引航；交通船行至皮带船8船头，皮带船8以交通船为航行目标，交通船上的操作人员与皮带船8上的操作人员保持通讯。

交通船航行至皮带船8头，与皮带船8的操作工人、驾驶室舵手等相关人员用高频电话沟通无误后，按照控制船速及预订S型路径航行，注意与皮带船8保持一定安全距离。交通船在航行时要注意与皮带船8充分沟通，行至边线时注意观察黄砂入水位置是否符合施工要求，及时告知皮带船8调整位置。当皮带船8中黄砂即将运输完毕时，及时与交通船报告，便于交通船提前做好抛设定位锚漂的准备。

在皮带船8前辅以交通船指引，交通船亦采用S型路线，使之成为皮带船8掌握航向、施工距离等的参照物。同时，在皮带船8抛填起点、终点处抛设定位锚漂，定位锚漂可以有皮带船8抛出，还可以由交通船抛出，利于船舶定位和后续船舶施工。

皮带船8上设有测深仪，探测仪实时测量泥面高程，以核算得到抛填深度；测深仪还可以设置在交通船上，也可以设置在专用的测量船上，测量船上还可以设置其他测试设备，如测距装置、环境监测装置等。

进一步的，施工前测量时，施工区域10范围的边线和中心安装标示物，标示物设为标示杆或泡沫浮子。标示杆可以选用钢管与彩旗配合的结构，钢管插固在泥面1上，彩旗插接在钢管上，要保证彩旗伸出水面2，以便工作人员参考。泡沫浮子可以设为尼龙绳与重物连接的线状浮子，还可以是泡沫连接成的线状浮子，还可以是漂浮状态的竹竿，具有定位功能、能够漂浮的结构均可以定义为泡沫浮子。

进一步的，施工区域10的边线上间隔分布有若干个标示杆，施工区域10的中线上设有泡沫浮子。施工区边线12、施工区中线11按照设计断面线间隔50m左右距离安插标示杆，标识出砂垫层的抛填施工范围。标示杆可选择直径20mm钢管，泡沫浮子可选择绑扎泡沫的浮子及绑扎彩旗的竹竿，竹竿底部按照水深情况使用尼龙绳与重物连接。施工区边线12、施工区中线11的标志物可用不同颜色或不同形状的区分，但一定要醒目。标示物使用除钢管外的其他材料，要考虑高低潮位时彩旗是否能够露出水面2或倾斜过大导致定位失效。

船头操作工人注意比对船头摆至施工边线时黄砂入海位置与标识旗距离，超出施工范围时向舵手报告，便于及时调整船头摆动方向，必要时停止传送皮带，停止打砂入海。

进一步的，皮带船8上连接的艉锚9，水中艉锚9与皮带船8的船尾距离不小于50m，使艉锚9的锚链与皮带船8形成的夹角更大，艉锚9的抓力更好，同时皮带船8的作业半径更大。皮带船8自带挂机将艉锚9拖带至船后50m以上距离抛设艉锚，船艉通过绞车收紧来固定。

进一步的，艉锚9设为单锚，结构简单、成本低。艉锚9还可以选用八字锚，遇有复杂水流时，可在船头一侧或双侧抛八字锚，并利用皮带船自带的绞车控制船头方向。

进一步的，皮带船8在平潮期施工，有利船舶掌控航向，提高施工精度。平潮，是指潮汐过程中，海水上涨到最大高度后，短时期内保持的不涨也不落的现象。

本发明SA砂垫层抛填施工工法，在围堤类工程中已成功应用，在码头基槽开挖后的砂垫层抛填施工中也可参照使用。施工过程的质量控制效果好，施工后的抛填垫层4的平整度好，一次验收通过率高，掌握好施工区风、浪、流的特点，借助皮带船8自身携带的测深仪、GPS等设备，可在往复施工、顺序施工中及时调整缺陷部位或超抛部位抛填量，可以很好的控制抛砂位置和标高，保证质量。交通船作为施工过程中的必须船只，作为皮带船8的引航船，并不增加施工成本。

采用皮带船8进行基础砂垫层抛填施工，无需辅助设备，运量大、定位快，施工效率高，施工损耗小。皮带船8由交通船引航，省去定位方驳，节省船机设备投入，降低施工成本。皮带船8抛填施工时移动作业，占用水域小，不影响周围水域其他施工船舶及机械作业。同时对施工水域适应性好，仅对施工区域10水深做要求。施工时满足分段施工、流水作业的组织形式，对加快工程施工进度有明显作用。由于皮带船8抛填的全机械作业，改善施工作业条件，机动灵活，因而可以极大的提高施工效率，缩短施工工期，降低施工成本，发挥巨大的经济效益。

黄砂规格满足设计要求，主要在含泥量及砂粒径方面控制；施工区水深满足船舶满载作业吃水要求，按照皮带船8吨位，水深一般应在4.5m以上；施工区原始泥面1应较平坦，不存在大范围块石、树根等有碍艉锚9运行的障碍物，如果泥面1存在障碍物，在抛填之间开展清除工作，以保证泥面1平整。

验收过程包括自检和监理验收两部分。自检过程，施工完毕后待经历1-2个潮水后使用测深仪进行自检，抛填垫层4的平整度受往复潮流冲刷将有较大改善。检查断面线间距、测点间距等参数，根据测量的抛填垫层4水深数据，绘制检测断面图，与设计断面比较，合格后报请监理工程师检验。监理验收，自检合格后，按照程序报监理工程师检验。

应用实例

天津南港工业区二期东隔埝南侧延伸工程

天津南港工业区二期东隔埝南侧延伸工程为堤心充填袋、外护块石护面的斜坡式围埝结构。施工区为淤泥地质，围埝南北向，施工区原始水深自北向南为-0.9～-0.3m，低潮时为浅滩，高潮时水深约3.5m。基础处理为抛填砂垫层，采用中粗砂，基础处理全长2448.95m，抛填厚度1m，宽度38m，抛填方量约17万m3。

施工效果：实际施工时，考虑施工区水深较浅，故投入皮带船8舱容选择1000m3左右并在高潮位施工，避免船舶搁浅。施工完毕检测显示，中粗砂坐底成型好，抛填范围及平整度控制效果好，较计划提前10天完成施工。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种SA砂垫层抛填施工工法，其特征在于：步骤包括，

施工前测量：测量施工区水深、泥面高程，建设施工平面和高程控制网，并标示施工区域范围，测量施工区域的潮水流向、流速、施工区理论基准面水深；

皮带船定位：皮带船在施工区的中线位置定位，皮带船的船尾连接艉锚，艉锚伸入到水下泥面；

皮带船S型路径抛填：传送带在皮带船的船头伸出，皮带船上装载抛填物料，传送带向水中输送抛填物料，皮带船的船头以S型摆动状态沿施工区的中线位置行进；

皮带船返航装船：皮带船上的抛填物料抛填完成后，皮带船再次装载抛填物料，继续以S型路径抛填；

抛设定位锚漂：皮带船完成施工区内一定长度区域的施工，在施工区域的起点、结束位置抛设定位锚漂；

抛填测量：测深仪对抛填深度测量；

验收。

2.根据权利要求1所述的SA砂垫层抛填施工工法，其特征在于：皮带船S型路径抛填时，交通船引航；交通船行至皮带船船头，皮带船以交通船为航行目标，交通船上的操作人员与皮带船上的操作人员保持通讯。

3.根据权利要求2所述的SA砂垫层抛填施工工法，其特征在于：交通船以S型路径航行。

4.根据权利要求1所述的SA砂垫层抛填施工工法，其特征在于：施工前测量时，施工区域范围的边线和中心安装标示物，标示物设为标示杆或泡沫浮子。

5.根据权利要求4所述的SA砂垫层抛填施工工法，其特征在于：所述施工区域的边线上间隔分布有若干个标示杆，施工区域的中线上设有泡沫浮子。

6.根据权利要求1所述的SA砂垫层抛填施工工法，其特征在于：皮带船上连接的艉锚，水中艉锚与皮带船的船尾距离不小于50m。

7.根据权利要求1所述的SA砂垫层抛填施工工法，其特征在于：艉锚设为单锚。

8.根据权利要求1所述的SA砂垫层抛填施工工法，其特征在于：皮带船在平潮期施工。