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崇明东滩铺排施工方案


崇明东滩铺排施工方案

1 气候条件 崇明东滩地处北亚热带南缘,是东亚季风盛行地区,冬季盛行偏西北风,4 月份以后多东南风,年平均温 度 15.3℃,冬季因三面(东、北、南)受水面热效应的影响,气温要比该区域的西部高出 1℃,水域不冻 结。因此,气候温和有利于多种珍禽在东滩越冬。 另外,崇明东滩的年均降雨量约为 1000 毫米,无霜期达 229 天,年平均日照

2129.5 小时。因此,丰富的 降雨量、长无霜期和长日照也为东滩成为重要的湿地和候鸟的栖息地提供了有利的条件。 2 水文条件 长江口是个丰水多沙、中等潮汐强度的三角洲河口。崇明东滩又处于非正规半日浅海潮区,每日昼夜有 2 次潮汐作用。 自本世纪 60 年代以来, 最高潮位为 5.80 米, 最低潮位为 - 0.19 米。 涨潮潮差: 最大为 4.62 米,最小为 0.18 米。落潮潮差:最大为 4.85 米,最小为 0.02 米。多年平均潮差 2.43-3.08 米。农历每月 的初三、十八,崇明东滩的潮位最大,以后逐渐减小,周期在 15 天左右,每天的潮汐对鸟类的觅食和栖息 有很大的影响。

1、

软体排材料 软体排质量要求为:排体选用面布 230g/m2 的编织布与底布 150g/m2 短纤涤纶针刺无纺土工布复 合;面布上加缝宽 50mm 的丙纶加筋带。砂肋选用 200g/m2 编织布,砂肋、加肋带间距均为 1m, 砂肋 φ300mm。 充填料为料径大于 0.075mm 颗粒含量应大于 5%, 粘粒含量 〈0.005m) ( 控制在 10% 以内。相邻排体在垂直于海挡堤轴线方向上必须连续,不得分开。 龙口段砂肋软体排选用 300g 机织布+150g 无纺布。 软体排材料各项物理力学性能指标经检测必须符合设计要求。 2、软体排制作 排体采用针刺无纺土工布与编织布缝制拼接而成,排体四边采用加筋带加筋。在围堤横断面方向, 软体排整块制作,不准搭接或缝接,其尺度依所在断面结构尺度而定。在围堤轴线方向,软体排 可以搭接或缝接,单块软体排尺度依制作条件和施工条件而定。 (1) 、单块软体排的制作长度为垂直于堤轴线软体排铺设的宽度并略有余量,余量暂定为 0.5~ 0.8m。 (2) 、加工时,砂肋加工成圆筒状,直径为 30cm,每根的长度为单块软体排的宽度,一次加工成 型。在砂肋的两头分别设置充砂口、出水口。 (3) 、加筋带沿单块软体排的长度方向(即垂直于堤轴线方向)直接缝接在编织布一侧,带与带 之间的间距为 1m。缝制时,每间隔 1m,利用加筋带,缝制一个 ф280 的砂肋套,用来穿扦并固 定砂肋于软体排布上。 (4) 、单块排体土工布沿堤身轴线方向的拼接及砂肋套拼接和缝制采用包缝法拼接(二道锦纶线, 针脚间距≤7mm) ,缝制后强度不小于原织物设计强度的 70%,加筋带采用三道锦纶线(针脚间距 ≤10mm)可靠地缝制在软体排上。 (5) 、软体排加工后,沿单块软体排的长度方向,在每块软体排的排尾缝接多根连结绳,连结绳 采用 ф8 的尼龙绳,用以固定软体排用。 (6)软体排铺设时力求平整,不得有折又叠现象,在围堤横断面应有的松弛,张力不可过紧,确 保定位精度和搭接长度。 (7) 软体排展开铺设就位后, 采用可靠地固定在软体排四周定位用钢管上, 及时充填砂肋袋压载, 阻止软体排被水流、风浪作用而导致掀开移位。 (8)软体排在制作、运输、堆放和铺设过程中,注意保护,不得出现破损和老化现象,如出现则 采取补救措施

在土工织物垫上用抛石或者预制混凝土块体,或用连锁块体作为压重的结构,统称为“软体 沉排”。软体沉排用于防护土体的显著特点是具有良好的柔性,能适应地基面形状和变化, 紧贴于土面;具有良好的连续性和整体性,有比较高的抗拉强度!

土工织物软体排设计 (一) 软体排设计的内容和基本资料 (1) 根据 SL/T225—98 的规定,软体排设计内容包括:结构形式、排幅、结构稳定性校 核、护底结构及锚固方式等。 (2) 设计所需的基本资料有河势及其变化,深泓线的位置;防护区域的地形,特别是水 下地形图;防护区域的纵、横断面图;岸坡及河床土的物理力学性质;河流流速、流量、水 深、水位等。

(3) 软体排应进行下列验算:抗浮稳定;排体边缘抗冲刷稳定;抗滑稳定;软体排需要 的压载量等。 (二) 软件排的结构形式 土工织物软体排是以土工织物为基本材料作成大片排体形式的防冲护底结构。 所用的土 工织物大多是织造土工织物。目前所用的软体排主要可分为如下两类: 1.压载软体排 这种软体排是用土工织物缝接成一定尺寸的排布, 在排布上加一定的压重形成的一种防 冲结构。根据被保护基土的颗粒组成、土工织物的孔径大小、抗拉强度以及受力的大小,徘 布可以采用单层、双层、单层加网绳或双层加网绳。压载材料和形式有块石、土枕、土袋、 铁丝石笼、联锁混凝土板块、土工网格石笼、石笼网格充填土袋混合压载等。这种软体排是 目前国内应用最广的土工合成材料护底结构形式。 根据压载方式的不同, 还可将压载大致分为散抛压载软体排和整体压载软体排。 前者是 将排布沉入水中,然后抛填块石或混凝土压载;后者是压载与排布形成一体,整体沉放。由 于排布轻,在水流中沉放和准确就位有一定困难,特别是水深流急的情况下,根据现有施工 经验,散抛压载软体排宜在静水或流速较缓,水深不很大,同时水下边坡缓于 1:2.5 的条件 下应用。 2.充砂软体排 充砂软体排是以织造土工织物为基本材料制成袋体充填砂土形成的大片防冲排体。 目前 国内使用的充砂软体排的基本形式有两种: 一种是用两层织造土工织物按一定的间距缝合形 成相互成排的模袋, 通过每个模袋预留灌砂口灌人砂土; 另一种是织造土工织物缝制成长条 形封底的管袋,再将管袋并排与大片织造土工织物连结成一体,然后从袋口灌入砂土。这种 充砂软体排模袋制作简便, 砂土充填可实现机械化, 可利用排体的自重沉放, 无需另加压载, 而且充灌材料可充分利用河滩地的砂土。但在通航河道,特别是码头附近有船只抛锚停靠, 以及有流冰撞击和其他尖刺物作用等地段不应采用。 国外如荷兰在东席尔德闸墩保护中曾用 4 层织造土工织物充砂石反滤料做成软体排。 (三) 土工织物与网绳的选择 制作软体排的排布一般采用聚丙烯织造土工织物。排布应具有较高的强度、耐久性、一 定的变形能力和满足透水保土的孔径。 软体排的土工织物排布的主要功能是保土和排水, 即在铺设软体排后被保护的河床基土 不再被冲蚀,而土中的水分又能排出,因此要有适宜的孔径。由于在软体排护底的条件下, 水流与土工织物平行, 而且在排布上又有一定厚度的压载, 从而水流对河床基土的冲刷作用 将大大减弱。因此,对排布孔径的要求不像一般反滤用途中所要求的那样严格。根据辽河护 岸中所做的现场试验,护底软体排土工织物的孔径可考虑如下取值: O90≤5d90(砂性土) (4-13) 090≤10d90。(粘性土) (4-14)

土工织物的渗透系数一般大于 1×10-2cm/s,可以满足透水性要求。 排布的强度要求主要取决于施工时所受的拉力。 软体排的形式不同和施工方法不同, 排 布承受的拉力亦不同。例如,在旱地施工和压载具有整体性(如铁丝石笼、联锁板块压载)等 条件下,排布受力较小。对于用双片编织物制成的充砂软体排,采取船上放排时,所受的拉 力较大,并取决于悬吊高度和充砂排体的质量。此时,织造土工织物的强度可按下式计算: T≥Fs(h1G1+h2G2)/ι (4-15) 式中:T 为织造土工织物的抗拉强度,kN/m;hl 为船舷至水面的距离,m;h2 为沉放 点的水深,m;Gl 为单个砂袋水上部分单位长度的重力,kN/m;G2 为单个砂袋水中部分单 位长度的重力,kN/m;Fs 为安全系数,一般应大于 1.2;ι 为排体的计算宽度,m。 由于施工中除自重产生的拉力外, 还可能有水流和不均匀受力等作用, 在沉排正常运行 中也可能因局部冲刷变形产生局部集中拉力, 因此, 排布材料应选择强度较高和抗老化的产 品,这也有利于延长工程的使用寿命。为适应施工和运行过程中排体的变形,排布材料伸长 率宜大于 15%。 为加强排布承受拉力的能力, 压载软体排的排布一般在一侧或两侧设置加筋网绳。 筋绳 的间距在顺水流方向一般可取 80~120cm,垂直水流方向密些,一般取 40~60cm。其他形 式的软体排根据受力情况确定是否加设筋绳。 由于筋绳的伸长率比排布伸长率小, 故设计时 应考虑筋绳承担的荷载较大, 并以此计算网绳的直径和间距。 筋绳的材料目前多用聚乙烯绳, 直径多用 Φ6mm。排布周边的边绳一般较粗,多采用 Φ8mm、Φ12mm 或 Φ14mm 不等。网 绳与排布必须牢固地连结在一起,纵横向筋绳交叉点必须拧紧,以免窜动错位,还可采取在 排布上缝套筒将绳穿入其中的方法定位。排布结构如图 4-14 和图 4-15 所示。 (四) 排体宽度和长度的确定 排宽是指沿防护线方向的宽度。无论是哪种软体排,其总宽度都等于防护范围。由于河 岸险工段的长度往往很大,因此,沉排常常分成多块,需要确定单块排体的适宜宽度。 单块排体的宽度大小与水流条件、施工方法、排体质量、设备等有关。排体宽度大,则 排间搭接少,可以省料和加快施工速度,但施工较复杂,所需施工设备亦较多,反之则搭接 多,费料,沉排整体性较差,施工时间亦长。因此,单块排体宽度应根据具体条件确定。冰 上和滩地施工时,排宽可以大至数百米;在动水中施工的单块排宽则小些,一般在 10~50m 之间;静水中施工时排宽则可大些。各块排体之间搭接宽度的大小与水流条件、水深、沉排 就位的准确度等因素有关,一般应不小于 0.5m,在水深流条件下宜取 l~2m。设计中还须 考虑排体沉放时产生的收缩,种收缩量的大小与排型、水下地形、流速、水深、波浪、施工 位和控制因素有关,例如,江都西闸抛载软体沉排实测收缩率为 0.09~0.180①;辽河护岸 工程中得出静水条件下为 0.015~0.024,动水条件下为 0.025~0.040②。排体间的搭接应顺 水流方向, 上游徘的下游端压在下游排的上游端上。 排长是指自岸边排首至伸人河中排尾的 长度。徘体的长度由枯水位(或施工水位)以下伸入河中的长度和枯水位(或施工水位)以上与 护坡连接的长度(包括排首锚固长度)两部分组成。水下部分的长度按以下两种情况计算: (1) 主流靠近岸边时,按深泓线以上的坡面长度计算。 (2) 河床不固定时,按冲刷坑底以上的坡面长度计算,同时应满足河床发生最大冲刷时, 排体下沉后仍保持 1:2.5 的坡度。 排长的计算式为:

L=L1+aL2+L3 (4-16) (4-17) 式中:L 为排体长度,m;上 L1 为枯水位以上的连接长度和锚固长度之和,m;L2 为枯水 位以下的边坡长度,m;L3 为考虑排前冲刷的安全长度,m;H 为枯水位时深泓线或冲刷坑 底处的水深,m;m 为枯水位以下的边坡坡率;a 为考虑水下地形变化等的条件系数,按排 体的形式和现场的具体情况确定。 当采取水上或水下展铺排布再补抛压载的施工方法时, 水下排布的长宽尺寸除地形条件 外,还应考虑沉放过程中水流的冲斜,褶皱等因素,适当增加排布的尺寸,以保证最终形成 的排体满足设计要求。 丁坝的排长包括自坝脚至伸入河中末端的长度和压入坝底(或坝脚至坝坡固定点)的长 度。同时,应满足坝前发生最大冲刷的情况下坝体不受破坏。 (五) 冲刷深度计算 冲刷深度与水流和河床土质等条件有关,计算公式较多,应根据具体情况选择。一般可 按以下方法进行。 1.顺坝和平顺护岸 当水流平行岸坡时,冲刷深度为: (4-18) 式中:hB 为从水面算起的局部冲刷深度,m;hp 为冲刷处的水深,m(可取近似设计最大深 度);Vd 为主河槽平均流速,m/s;Vp 为河床面的允许冲刷流速,m/s;n 为与防护岸坡的平 面形状有关的系数,一般取 l/4。 当水流斜冲岸坡时: (4-19) 式中: △hB 为从河底算起的局部冲刷深度,m;a 为水流流向与岸坡的夹角;d 为坡角处土 的计算粒径,cm(对非粘性土,取按重量大于 15%的筛孔直径,对粘性土取表 4-9 的当量粒 径值);Vj 为水流偏斜时,水流的局部冲刷流速,m/s;g 为重力加速度,m/s2。 石笼。石笼是用铁丝或土工合成材料(土工格栅、土工网等)编制成的圆形或矩形框格,其中 充填石料而成。石笼与排布之间用尼龙绳连结。铁丝石笼的制作与以往无大异,不多赘述。 唯铁丝石笼底层的石块必须严格保证平面朝下, 严禁尖角朝下, 否则在石笼与排布问应加设 垫层。 土工合成材料石笼所用的土工格栅、 土工网材料根据所要求的网眼和强度选择, 可制成 圆形(如图 4-16 所示)或方形。后者多用土工格栅。 (4)石笼土枕组合压载。石笼土枕组合压载是在纵横向用石笼做成框格,框格内充填土 枕或土袋,如图 4-17 所示。土枕之间和土枕与石笼、排布、网绳之间应使用尼龙绳连结紧 密,形成一体,以保证良好的整体性。有的地方还采用梢捆方格充填土枕(袋)或块石。 (5)联锁板块。 这种压载是将预制的混凝土块用连接钢环和图 4-16 圆形土工格栅石笼(单 位:m)卡环或其他方式连接成排的一种压载形式,可称为铰链联锁板。板块的尺寸根据施工 条件, 如施工设备的能力、 机械施工或人工施工等确定, 但最小尺寸应满足压载重量的要求。

软体排施工最初本来是在内河有遮蔽水域使用的一种传统工艺,是用土工织物为基本材料缝接成一定尺寸 的排布形式加一定的压重形成防冲护底结构。 船铺砂肋软体排则是用土工织物作成条形砂肋袋内充灌砂土, 作为压载,利用专业铺排船进行排体的铺放。船铺砂肋软体排可实现机械化作业,工效快,利用排体自重 沉放,无需另加压载而且充灌材料可充分利用河滩地砂土,工艺简单、经济。砂肋软体排目前已是一种被 广泛应用的围堤护底形式。但在风浪、水流比较恶习劣的海域,此种工艺实施相对困难,本文针对南通洋 口港特殊的工况条件,结合南通港洋口港区陆岛通道接岛引堤工程的砂肋软体排具体施工情况,对砂肋软 体排的选型加强及铺放控制进行重点介绍。 1 工程概况 工程概况 南通港洋口港区陆岛通道接岛引堤工程 位于烂沙洋南侧的西太阳沙至岸滩围垦区之间水域,工程地点 西距小洋港约 30km 、东南距吕泗港约 50km 、西南距如东县城约 32km ,远离海岸线近 12km 。工程 水域海流的 平均流速: 大潮涨潮一般在 0.23m /s ~ 1.26m /s 之间, 大潮落潮一般在 0.28m /s ~ 1.15m /s 之间。垂线最大流速:大潮涨潮一般在 1.12m /s ~ 2.29m /s 之间,大潮落潮一般在 1.09m /s ~ 2.06m /s 之间。平均潮差 4.61m ,最大潮差 8.08m 。在非大潮情况下低潮水深 1~2m ,施工环境相当恶劣,也是 历年来被相关专家认为的海工盲区, 本工程护底软体排是采用砂肋软体排结构形式 , 排体材料采用 380g /m2 针刺复合土工布( 230g /m2 机织布 +150 g/m2 涤纶无纺布)软体排铺设总面积为 99913 ㎡。 2 砂肋软体排型式确定 2.1 排布加强处理 针对现场实计情况,参照传统砂肋排加工情况,砂肋的直径控制在 30 ㎝左右,排首砂肋布置间距约 50 ㎝,排中部肋布置间距约 150 ㎝。排首砂肋布置间距约 50 ㎝的加密段宽度 2m ,现场根据实际流速风 浪情况进行了两端各加宽 1m 左右进行处理。加筋带的缝制也相对其它施工项目保守,从排布受力均匀方 面考虑按 1m 间距进行缝制,并通过计算选择加筋带的种类。 软体排垂直向下滑动的过程中,排体受到 自身重力和水的浮力作用,卷排滚筒刹车停止,软体排下滑时将会对软体排还产生一个附加动荷载。 T=K ( G`+F+G ) g 式中 T 为每米宽上加筋带的拉力( N/M ), K 为附加动力系数取值 1.2 , G` 为排 体水上质量 N/M ),F 为动水压力的垂直方向分力 N ,G 为排体在水面船体干舷高度的质量 N/M ). ( ( 当铺排方向与水流方向呈一定角度 φ 时排体受力情况见图 1 。 2.2 排布选型基理 当铺排方向与水流方向相反呈一定角度 90 °≤φ≤ 180 °,软体排将受水流的顶托作用,当流较小时动水压 力垂直向上方向分力 N 小于软体排浮重时,软体排每米宽上加筋带的拉力比在静水中小,随流速增大, 动水压力垂直向上方向分力增大,当增大至一定程度时动水压力垂直向上方向分力大于软体排浮重,软体 排将不能沉落水底,且当流速达到一定程度也会出现撕排现象。因此尽量避免在水流速度大时,铺排方向 与水流方向相反。

图 1 排体受力图

当铺排方向与水流方向一致呈一定角度 0 °≤φ≤ 90 °,软体排将受水流的下压作用,动水压力垂直向下方 向分力 N 与铺排船的滑板阻水,铺排船吃水,海流流向、流速,波浪、潮位等有关,因此它的准确计算 非常复杂, 这里仅按最不利情况经验取值, 考虑本工程特殊的工况条件, 软体排加筋带 最不利受力情况, 考虑铺排方向 与海流方向完全一致, 软体排受水流的下压作用, 每米宽上加筋带的拉力是为在静水中 1.5 倍。因此 T=K ( G`+F+G ) g= 1.5*K ( G`+G ) g ,忽略排布重量,仅考虑砂肋重量。 T=1.5*K ( G`+G ) g =1.5*1.2* ( 3.14*0.15^2* ( 5+4 ) *9000+3.14*0.15^2*1*18000 ) =12.59KN/M 5 ㎝宽丙纶加筋带的拉伸负荷可达 16KN, 因此选择 5 ㎝宽丙纶加筋带 按 1m 间距在排布上进行缝制。 根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》 ST/T225-98 )附录 D 对该型式软体排进行抗掀起核 ( 算。 当水下流速不大于按式( D.2.1 )算得的临界流速 Vcr 时,排体将是稳定的

( D.2.1 )

式中

系数按表 D.2.1 取值

=1.4

G 重力加速度, m/s2 rr 护坡(砂肋)浮相对容重 rr=0.836

护坡(砂肋)厚度

=0.3m

大潮涨潮垂线最大流速 2.29m/s ,故 软体排 存在 掀起 可能,铺排后及时压排就本工程来说,是这种 工艺能否成功实施的关键点之一。 排布加工见图 2 。

图 2 软体排加工示意图 3 投入的施工机械设备 (见表 1 ) 测量仪器、 测量仪器、检测设备及船只配置表 表 1 序号 1 2 3 4 5 设备名称 双频 RTK 接收机 单频测深仪 旋桨式高流速仪 铺排工作船 运砂船 型 号 中海达 HD6000T 中海达 HD-27 LS20B 900t 300t 数 量 4 台 1 台 1 台 1 艘 1 艘 备 注

4 软体排的铺设

根据本工程离岸远、潮差大、浪大流急的特点,软体铺设定位、铺放是控制的重点和难点,尤其是铺设 定位,是确保搭接长度、确保按设计要求位置铺放是各项控制的最关键环节,是确保成功实施、确保施工 质量的前提。以下以铺排定做为重点介绍软体排铺设在洋口接岛施工方法及要点。 4.1 工艺流程图(见图 3 )

4.2 施工要点 (1) 排布加工。 单块软体排的制作长度 L 为垂直于引堤轴线按设计图纸铺设长度取值, 富余量为 0.8 m ; 宽度 B 主要根据铺排船的滚筒长度确定, 本铺排船为 30m 。 制定尺寸后对软体排铺设位置进行里程编号。 砂肋加工直径为 30cm ,加工的砂肋袋长度要比软体排的宽度长 1.5m , 因为考虑在排体两侧砂肋袋口绑 扎,要有富裕长度。 ( 2 ) 抛锚定位。 在铺排船上选择适当的位置安置两台 GPS 接收机天线。用全站仪测出 GPS 两个 天线与滑板前沿点( 1 )、( 2 )与滚筒中点( 3 )的相互关系。铺排时 GPS 仪器输出其天线的实时 坐标值, 并输入到电脑中。 电脑根据设计坐标, 通过软件在屏幕上显示出施工区域与铺排船的相互关系。 计 算机显示施工船舶动态船位图形,移船人员根据 GPS 定位软件显示铺排位置,将铺排船移动至铺排起始 位置,当电脑显示偏差值和位移值达到允许误差范围内,表示施工船舶已经到达设计位置。位置定好后,

用起锚艇拖锚去适当位置抛锚,要控制铺排方向锚的锚位与铺排方向夹角不超过 70 度,而且锚位不能抛 在已铺设好的软体排上,铺排船定位示意图见 4 。

图 4 铺排船定位示意图 ( 3 )卷排上滚筒。用吊机将排布吊至甲板上,操作工人在吊机协助下将排布展开,将排尾拉环和滚筒 上钢缆相系,启动滚筒开关将排布自动卷入滚筒,直到排头布平展在翻板前沿,关滚筒开关。在卷排期间, 操作工人站在滚筒边,用人力绷紧排布,使滚筒上排布无皱折,平铺在甲板和翻板上的排布,用人力拉平、 拉直,防止排布皱折、收缩。 ( 4 ) 砂肋充灌。 自航式运砂船从取砂地点抽砂运到沉排地点, 靠在沉排船边。 充灌时用 1 台 22KW 冲 砂泵从运砂船上抽砂进行充灌。充灌时辅助以人力踩踏砂肋,使砂流畅通。充灌砂肋从一头充灌,严禁双 向对冲。要注意砂水比和充填密实的程度,保证沙肋袋充盈率不小于 80% 方能扎紧袋口。 ( 5 )放排与测量控制。排首三米范围内为砂肋加密区,且受波浪力影响较强,其定位至关重要。软体 排的铺设考虑铺排移船会将排布往铺排方向带动,因此其排头在水下着地点位置应比设计位置提前 1.5m 左右,排首下排时船位也将视海流方向与铺排方向关系、流速、潮位具体而定。考虑的因素较多,因此前 期铺排有潜水员配合下确定下排时的铺排船船位,通过一段时间的数据收集,掌握一定的参数后可不需要 潜水员配合,但水下铺排质量情况仍需潜水员探摸。排首下排示意见图 5

逆流、 图 5 逆流、顺流铺排排首放排示意图

图 6 软体排铺设定位示意图 待首次要沉放的砂肋冲灌好后,根据定位软件显示的船体与排体的相对位置关系,调节主工作点、辅工 作点与排头线起点、终点位置,使其重合。在沉排过程中,根据定位软件显示的主工作点、辅工作点与排 体设计边线的位置关系,实时的调节船体,使偏差值在允许的范围内(见图 6 )。上述定位方法的缺点是 只能显示滑板上的两个工作点与排体设计位置的关系,由于滑板两个工作点间的距离始终不变,故此种方 法只能显示排体宽度不变的情况,反应不出排体的实际收缩。因此,在沉排过程中,采用背包 GPS 辅助 定位软件进行定位。在沉排时,将排体设计边线的起点与终点的坐标输入手簿中,进行直线定向,这时手 簿中就会显示背包 GPS 所在点与排体设计边线的关系,那么将背包 GPS 置于排体实际边线,就可以显 示排体的收缩量。实际操作是直接用两台背包 GPS 在滑板的两侧进行直线定向,以实时调节船体,用定 位软件进行校核。 首次沉排长度根据潮位、流速确定,本工程一般控制为 5m 左右。软体排首次沉排后,船体位置保持不 变,待下一次沉排时,船体同步移动。后续的每次放排就一个砂肋间距( 1.5m )为准,因为这样工人操 作可以形成循环作业,使整个过程不间断,船体移动速度也与之相适应。通过用背包 GPS 的直线定向模 式确定工作点与设计排头的距离(背包 GPS 有显示)和实际沉排长度(因砂肋间距是一定的,由已沉放 砂肋数量可知)做比较,控制排体沉放长度与移船距离是否相一致。循环作业,直至排体沉放结束。为确 保排尾沉放准确,沉放时,要用绳将丙纶加筋圈穿好,并在铺排船上将绳的尾端固定好。如水深较大时, 则要适当增加加筋圈的个数以及尾绳的直径,能确保尾部拉直。放完尾部时,要慢慢拉出尾绳,以免拉动 或拉翻排尾。 5 结束语

本文通过南通洋口港接岛引堤项目的实施,在传统砂肋软体排施工方法的基础上,结合洋口港的实际工 况条件,对排体选型通过一定的理论计算,对其排首排尾加密区的宽度及加筋带的选择做了进一步加强, 并且根据具体工程的实际工况及加强的效果对其稳定性进行进一步校核。同时,为了确保施工质量及成功 实施,采用了 GPS 及其定位软件为砂肋软体排准确定位起到了重要作用,该工艺在洋口港的成功实施为 类似恶劣工况环境下有相当的借鉴作用。

本发明涉及一种水下软体排铺设工程船及水下软体排铺设工艺, 包括工程船船体, 其特征在于: 在船体甲板上沿船体纵向有卷筒, 卷筒由电机带动,在卷筒一侧船上甲板有一与卷筒平行放置的导梁,在卷筒另一侧靠船体边缘的甲板上有滑板,滑板由转轴与船 体连接,滑板的外侧下面有浮筒,滑板的外侧有拉索经甲板上的立柱顶端的滑轮与甲板上的卷扬机连接,利用水下软体排铺设工 程船进行水下软体排铺设工艺,其特征在于:将安装在卷筒上的软体排拉出绕导梁半周后拉至滑板上,校对船位,放下滑板,缓 慢放卷筒,将放置在工程船上的混凝土联锁块连接到软体排上,放下软体排经滑板入水;在软体排上的砂肋管中充灌砂,工程船 缓慢后移,直至软体排尾部。本发明的优点是能快速准确地将软体排平整地铺设至水下。? 主权利要求: 水下软体排铺设工程船,包括工程船船体,其特征在于:在船体甲板上沿船体纵向有卷筒,卷筒由电机带动,在卷筒一侧船上甲 板有一与卷筒平行放置的导梁,在卷筒另一侧靠船体边缘的甲板上有滑板,滑板由转轴与船体连接,滑板的外侧下面有浮筒,滑 板的外侧有拉索经甲板上的立柱顶端的滑轮与甲板上的卷扬机连接。

船机设备

船名 船舶型 宽 排体宽 度 船体结 构

麦翔 1 号 11m 28m

船舶类 型 船舶型 深 作业水 深

铺排船 2.8m 10m 500kw

船舶总 长 作业吃 水 抗风等 级 铺排定 位系统 船舶总 长 作业吃 水 抗风等 级 铺排定 位系统 船舶总 长 作业吃 水 抗风等 级 铺排定 位系统

50m 1.5m 7级 1+2RTK GPS 定 位软件 65m 1.8m 8级 1+2RTK GPS 定位 软件 70m 1.8m 9级

混合骨架 装机总 结构 功率 船舶类 型 船舶型 深 作业水 深 装机总 功率 船舶类 型 船舶型 深 作业水 深 装机总 功率

船名 船舶型 宽 排体宽 度 船体结 构

麦翔 6 号 12m 40m 混合骨 架结构

铺排 船 3.2m 15m 1000k w 铺排 船 4.0m 20m 1500k w

船名 船舶型 宽 排体宽 度 船体结 构

翔铺 8 号 20m 40m 混合骨架 结构

1+2RTK GPS 定 位软件 该船为我公司新造铺排船,具有高智能化,可实现全 自动控制作业,能在水深 1.5-20m、流速 0-2.5m/秒的条件 下铺排作业

船名 船舶型 宽 排体宽 度 船体结 构

苏宝鑫 工6号 18m 40m 混合骨 架结构

船舶类 型 船舶型 深 作业水 深 装机总 功率

铺排 船 4.0m 18m 1200 kw

船舶总 长 作业吃 水 抗风等 级 铺排定 位系统

68m 1.8m 8级 1+2RTK GPS 定 位软件

船名 船舶型 宽 排体宽 度 船体结 构

苏鑫工 26 号 17m 40m 混合骨 架结构

船舶类 型 船舶型 深 作业水 深 装机总 功率

铺排 船 3.5 18m 1200 kw

船舶总 长 作业吃 水 抗风等 级 铺排定 位系统

67m 1.8m 8级 1+2RTK GPS 定 位软件

船名 船舶型 宽 装机总 功率

麦翔 15 船舶类 型 13 船舶型 16m 深 生产能 950kw 力

抓斗挖 泥船 3.5m 500m3/ h

船舶总 长 最大挖 深 斗容

46m 50m 3m
3

船名 船舶型 宽 装机总 功率

麦翔 18 号 15m 1500kw

船舶类 型 船舶型 深 生产能 力

绞吸挖 泥船 3.8m 1350m3/h

船舶总 长 最大挖 深 抗风等 级

65m 18m 8级

船名 船舶型 宽 装机总 功率

绞吸工 1 船舶类 型 5号 船舶型 18m 深 生产能 3000kw 力

绞吸挖 泥船 3.8m 1750m3/h

船舶总 长 最大挖 深 抗风等 级

69m 25m 8级

长江航道铺排船自动监控系统

1、项目简介 、
长江航道铺排船自动控制系统是为实现长江航道铺排船及类似工程船的自 动化施工作业而开发的一套系统,是目前国内同类工程船舶中技术要求最高,也 是最先进的一个系统。 在该套系统中应用了工业控制计算机、GPS(全球定位 系统) 、多通道测深仪、PLC(可编程序控制器)网络控制、风速风向仪、四角 吃水仪等多种先进设备,辅以先进的控制手段及多媒体计算机动态监视等技术, 将所测得的数据进行综合处理,获得航道铺排的最佳操作指令,指挥船舶施工作 业。该系统不仅可为传统手动作业提供多样的现场采集数据图形化显示,以协助 操作者更好地完成作业,根据需要打印出实时和历史数据、曲线等资料,也可实 现全过程的自动铺排作业。 铺排船自动控制系统的运行可使铺排误差精度控制在 1.5-2.0m范围内。 长江航道铺排船主要由移船绞车机构、卷筒机构、滑板机构和其它附属机构 等组成。本船设计的施工作业系统的驱动可采用液压或电动驱动方式,具有三种 (2)远程集控作业; (3)自控联动作业。在 铺排作业方式: (1)机旁手动作业; 通常施工情况下可以采用机旁手动操作,也可采用远程集控和自控联动作业方 式。在远程集控操作方式下,操作人员可以集控台上的计算机显示的数据作业参 考,直接操作集控台上的手柄、按钮等装置进行施工操作。而自控联动作业方式 则是直接通过自控系统设置的测量系统、 PLC 控制网络和上位自动监控软件在基 本无人干预的情况下,自动完成软体排铺排作业,并可绘出铺排完工图纸、操作 日志报表、报警历史报表等多种资料。

2、市场前景 、
随着长江流域经济的快速发展,长江黄金水道的建设也受到社会的高度重 视,国家和沿江省市政府加大了对长江重点航道整治的力度,将在接下来的17 年内投入160亿元用于治理长江干线航道,并对技术先进,功能齐全的航道施工 铺排船的需求极其旺盛和紧迫。

3、系统配置 、
1) 、集中控制操作台 2) 、硬件系统 3) 、软件系统:①PLC 控制程序;②综合作业监控程序;③定位控制程序; ④控制参数修正功能程序;⑤人机友好界面。 4) 、信号检测系统:①船位坐标系统;②水深检测系统;③四角吃水检测系 统;④滑板角度检测系统;⑤卷筒负载检测系统;⑥卷筒计数检测系统;⑦缆绳 拉力检测系统。

4、应用情况 、
本船主要用于长江水域软体排铺设施工作业, 可铺设土工布砂肋软体排或砼联 锁块软体排。 已经在长江航道局 “渝工排一号” 以及武汉航道局铺排船上得到应用。

5、实施条件 、
长江口深水航道整治工程是在宽达数 10km,水深 7 米左右的河口江面上进 行,施工受风、浪、潮、流等多种不利自然条件的严重影响,江底河床冲淤多变, 工程量巨大,这些条件决定了用于该工程的铺排船能在 6 级风,0.8m 波高以下 正常工作,具有较强的抗风、浪能力;在远离岸边的施工点,能精确定位,保证 铺设质量。 本项目所研究的铺排船用于长江中下游航道治理,相对长江口航道治理而 言,施工水深约在 5 米左右,一般为沙质河床较平整,风、浪强度较弱。可以说 施工条件比长江口深水整治工程要稍好,但要求自动化程度高,即实现自动铺排 作业。

6、经济效益分析 、
该船投产按 3000 方/天,20 天/月, 月/年, 6 平均单价 30 元/方,毛利润 50%计, 每年完成产值 1152 万元,实现利润 576 万元,故静态投资回收期仅为 4380/576 =7.6 年。


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