李伟

摘 要：长江中游荆江河段航道整治工程张家湾潜丁坝中直线段28～128m范围为透水坝，透水构件在透水坝抛石基床整平完成后安装。由于透水构件安装施工期间，河段自然环境与历年有所不同，水位高，流速快，常规的透水构件安装施工方案实施效果欠佳，已不能满足施工需要。为确保透水构件安装的质量，提高功效，项目部对高流速下透水构件安装工艺进行了改进，最终保证了透水构件的顺利安装及潜丁坝总体的施工质量和功效。文章对构件安装的新工艺进行阐述。

关键词：航道整治 透水坝 透水构件 测量桁架

1.工程概况

张家湾潜丁坝位于长江中游荆江周天河段颜家台下游，周天河段位于长江中游上荆江末端，距武汉市428km，上起郝穴，下迄古长堤，全长27km。潜丁坝结构由护底、坝身、坝头3部分组成，其主体结构全部分布于水下。

护底：采用D型排护底，排上抛石，排体下游边缘抛投透水框架，排体上游边缘及靠近航道侧预留变形区边缘设置备填石。

坝身：为透水坝、钢丝网石笼筑坝和抛石坝混合型坝，其中直线段28～128m范围为透水坝段，勾头前端120m为钢丝网石笼筑坝，其余坝体采用抛石筑坝。

坝头：顶端部为直径3m的半圆，呈辐射状与河底相接；沿坝轴线向河坡坡比为1：5，向上、下游逐渐变坡比与坝身平顺衔接。

2.透水段坝体及透水构件的结构形式

透水段坝体长100m，里程为28～128m段，由下至上依次为D型排护底、抛石基床、透水构件和模袋混凝土护面。

透水构件为C 3 0钢筋混凝土结构，由底板和上部齿形体组成，高度为2 . 5 m，底板尺寸为3m×3m×0.3m，底板设20个直径160mm的透水减压孔，上部齿形体由水流方向混凝土柱墙和坝轴线方向两个悬臂胸墙组成，每个胸墙尺寸为1m×1m×1.4m。透水构件体积10.48m3，重量为26.2t，共33件。透水构件结构图见图1。

3.透水构件常规安装施工工艺

3.1透水构件常规安装施工工艺流程

透水构件安装施工工艺流程如下：施工准备→构件场内吊装→平板车场内转运→构件吊装上船→水上运输→起重船定位→工作船靠泊→运输船靠泊→构件安装→检测调整→下一个构架安装。

3.2透水构件安装施工方法及要点

（1）施工准备

构件运输、安装前，应先对构件的预制质量进行检查验收，验收合格后，方可进行出运。

新厂预制场距张家湾潜丁坝施工现场水上约12km。透水构件通过预制场自有斜坡道码头上船，码头起重船舶为现场安装构件的起重船，此方案节约了码头起重设备的费用，技术经济性较为合理。转运码头斜坡道路为碎石路面道路，由于道路受洪水浸泡时间长，构件转运前需先补充碎石，再用20T压路机进行3～5次均匀碾压，达到稳定、平整度要求，确保出运码头道路安全。

（2）透水构件场内转运

场内转运包括：构件从预制场吊上平板车、平板车运至码头。起重设备选用50T轮胎式起重机，运输设备选用长9m、宽2.5m的平板车。

每次转运一件透水构件，构件起吊前，在平板车构件放置处，预先搁置厚约2cm的橡胶垫板，平板车尾部焊制[10槽钢作为挡板，挡板内侧采用橡胶垫片进行包裹，对构件周边间隙采用楔形木方进行固定，并采用尼龙绳和手拉葫芦进行捆绑、固定防止构件在出运码头斜坡上滑落、破损。平板车倒进码头斜坡道路停稳后，采用楔形木方塞至平板车后轮胎处，防止车辆下滑。

（3）构件上船及水上运输

构件上船及水上运输采用100t起重船（50m×20m×3.6m）、600T方驳（41m×8.5m×2.5m）等设备施工。

为解决运输船甲板不平、构件碰损等问题，在600T方驳甲板上采用砂带进行底板铺平，砂带厚度为10cm。构件装驳后同样需要采取尼龙绳和手拉葫芦进行必要的固定，防止在运输过程中发生倾斜或坠落等事故，采取对称法装驳，起重船采取拖轮拖运；采用100T起重船将33件透水构件起吊至两艘600T方驳上；一艘运输船先至施工现场进行安装，另一艘在预制场临时码头等待，待安装完成一船后，再到达施工现场。

（4）现场起重船定位、运输船靠泊

起重船设有4个电动绞关，定位时抛八字锚，通过锚缆控制起重船的位置。起重船定位于潜丁坝的上游，平行于坝体轴线方向，船舷距离构件边线2m处定位，构件运输船平行停靠于起重船上游船舷。工作船在起重船下游，与起重船垂直定位。工作船主要作用为：潜水员设备堆放、构件安装拉导向绳等。

（5）构件安装

基床整平验收后，开始安装工作，安装由起重船与潜水员配合完成。

起重船精确定位后，构件运输方驳停靠在定位船下游侧，在起重船上用GPS定位出轴线位置，引导施工，起重船沿坝轴线移动。构件起吊前，起重船的吊钩先挂好构件吊环，保持一定拉力（不吊起），在构件顶部安装上采用两台GPS进行定位。为防止构件在入水过程中在水流作用下，产生旋转偏移；在构件入水前在构件两侧吊环处绑系φ20mm尼龙绳（八字绳），尼龙绳长度为30m。

每个透水构件吊装前，采用交通船在构件的4个角点处各放置一道长度为4m的竖向钢管作为测量标杆，钢管的连线呈正方形，正方形的中心坐标与构件底部的中心坐标重合，正方形的边长为5m，即钢管各角点超出构件底部各角点的距离均为1m，钢管采用GPS定位。钢管放置前其底部各焊接一块50cm×50cm×5cm钢板，钢管与钢板表面垂直。

起吊工作由专人指挥，检查无误后开始起吊。先吊离船体、稳定、提高、吊转、八字绳牵引到定位船、入水、依靠定位船与八字绳初步定位，构件慢慢入水，构件入水过程中，工作船作业人员同步放尼龙绳。当构件底距基床0.3m左右时，停止落钩，潜水員复测，量取构件每个角点与测量标杆的距离，再结合相邻构件的缝宽和边线的错台对构件进行定位，如偏差过大，重新调整定位，确保构件的角点与测量标杆的距离的差值≤5cm，相邻构件的边线错台≤5cm，缝宽≤3cm，经监理工程师认可后，方可解扣。

根据起重船性能参数，起重船在每安装6个构件后进行移位，工作船每安装完成2个，沿坝体轴线前移 6m。

4.透水构件安装施工工艺面临的困难

透水构件安装于2015年10月21日开始施工，11月20日完成。根据历年的平均水位，施工时区域水深为3～3.2m，水流速度为0.8～1.2m/s。由于上游雨水多，河段受到三峡大坝放水的影响，施工期间实测水深为6～7m，表面流速约2.5m/s，透水构件安装存在的困难如下：

（1）透水构件的高度为2.5m，而施工区域的水深为6～7m，透水构件入水后，船上的测量人员和起重船操作人员无法看到构件的方位，难以获得构件偏位的准确数据，起重船操作人员只有通过潜水员上报的数据对构件调整就位，但水下能见度低，且水上水下的信息传递效果相对欠佳，所读取数据的准确性大大降低，需多次重复起落钩才能安装就位，导致安装质量下降，同时造成效率低下。

（2）透水构件基础为抛石坝基床，基床表面形成了翻坝水流，水流对构件产生一定的冲击，增加了构件就位的难度，而安装区域空旷，潜水员在水下缺乏有效的着力点，水流的冲击使潜水员行动不便，潜水员工作效率也大大降低，需长时间停留在水下，直到构件安装就位为止，同时潜水员在不断获取数据的过程中，需长时间靠近构件，安全风险高。

（3）原计划测量标杆的高度为4m，小于实际水深，不满足施工要求，实际选用的标杆长度为8m。虽然标杆长度满足施工要求，但长度增加后，挠度也随之增大，而河段流速快，标杆放置就位后受到水流连续的冲击，标杆一直处于摆动状态，稳定性欠佳，施工过程中进一步产生偏差。

5.透水构件安装施工工艺的改进

为解决在高流速下透水构件安装面临的困难，项目部对透水构件安装的施工工艺进行了改进，采用测量桁架辅助透水构件进行定位安装。测量桁架具有一定的抗水流能力、操作简单等优点，将透水构件的水下安装施工转变为水上安装施工。测量桁架由Ф48mm×3.5mm脚手架搭设而成。桁架搭设的步骤如下：

（1）桁架共设置8根竖向立杆，每根长度为9m，立杆通过扣件对接接长，每根立杆底部分别伸入透水构件底板内侧的各8个减压孔中，立杆紧贴构件上部齿形悬臂胸墙。

（2）在悬臂胸墙的顶部和底部各设置4根纵向钢管，每根钢管长度为1.5m，钢管的方向与悬臂胸墙的方向垂直，纵向钢管和竖向立杆通过扣件连接，与透水构件的悬臂胸墙连接成整体，并确保立杆竖直。

（3）在透水构件顶部至立杆顶端6.5m的竖向范围内，共设置6层钢管加固，每层的间距为1m，即每层设置4道纵向钢管和2道横向钢管，纵向钢管每根长1.5m，横向钢管每根长3m，纵、横向钢管与竖向立杆采用扣件连接成整体。

（4）每2m竖向范围内设置1对斜撑，斜撑与每根立杆连接，设置于桁架的上、下游两侧，共需设置12根斜撑，每根斜撑长度为4m。

（5）桁架搭设完成后（见图2），从最外侧的4根立杆中任意选择3根立杆，在立杆顶部的正中心各放置1台GPS，通过3台GPS对透水构件进行精确定位。由于测量桁架立杆长度为9m，大于施工区域的水深（6～7m），施工过程中GPS完全位于水面以上。

透水构件安装前，通过每台GPS所对应的底板减压孔的位置以及每个透水构件安装的中心坐标，先计算出每个透水构件安装时3台GPS各自的理论坐标值，在构件安装过程中，测量人员能简单准确地读取安装的偏差值，给起重船操作人员提供了准确地数据，安装质量和安装功效大大提高，安装功效从0.5个/d增加至2个/d。

透水构件安装时，先确保第一个透水构件的方位准确，下一个构件安装完成后，潜水员进行复核，可确保构件的轴线偏差值≤5cm，相邻构件的缝宽≤3cm，构件的安装方位满足设计及规范要求。

第一个透水构件安装完成后，拆除悬臂胸墙底部的4根纵向钢管，将测量桁架整体吊装至下一个构件后，再将4根纵向钢管重新安装，使桁架与构件连接成整体。施工过程中，应随时关注立杆的垂直度，若立杆产生倾斜或桁架产生变形，则及时纠偏。

透水构件安装完工图见图3。

由于构件安装主要通过GPS控制，潜水员只需在构件安装落位后对构件的错台情况和线性进行复核，无需全程靠近构件读取偏差数据，大大减少了潜水员的工作量，也大大降低了人员作业的安全风险。

6.结束语

综上所述，通过对透水构件安装工艺的改进，有效地克服了高流速下常规的安装工艺面临的困难，此方法操作简单，实施更为安全，确保了构件安装及潜丁坝总体的施工质量和安全，提高了施工功效，也为类似项目提供了可以借鉴的施工经验。

参考文献：

[1]张永飞.长江中游周天河段演变分析与整治措施研究[D].重庆：重庆交通大学，2017.

[2]柴华峰.荆江河段航道整治工程新结构应用簡述[J].中国水运.航道科技，2016（01）： 43-50.

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