仇正锋
江苏省水利建设工程有限公司 江苏 扬州 225000
摘要：水下抛石护岸加固是受冲刷的河床，岸坡通过抛石覆盖，以达到防冲作用。由于该护岸形式具有施工方便、石料来源丰富、工程成本低等特点而被广泛应用，也取得了良好的效果。由于抛石工程实施于水下，属于隐蔽工程，技术性较强，本文对水下抛石施工质量控制技术做了较系统的阐述。
关键词：水下抛石数量；质量控制
前言
水下抛石护岸因其工艺简单、施工便捷的特点而被广泛应用，尤其在长江南京河段一期、二期整治工程中更是大规模实施了水下抛石护岸工程。水下抛石施工工艺流程：抛前水下地形测量→施工区域划分→测量、放样→定位船定位→装石船定位→抛投块石→定位船移位→装石船定位→抛投块石→竣工水下地形测量。水下抛石施工方法按照“划分小区，趸船定位，掌握落距，合理挂档，定量抛投，多次抛匀”的原则开展。
1、材质要求
由于受水流的长期冲刷，必须要求块石新鲜、完整，具有一定的强度、硬度和良好的水理特性。风化岩石、泥岩、以及裂隙发育岩石和片状、条状、带尖角岩石均不得使用。为把好事前控制关，必须对采石场进行实地调查，并取样进行石质性能测试。检测项目包括摩氏硬度、干湿密度和软化系数等物理力学特性指标。永济河段护脚抛石采用的5种岩石，硬度在5以上，除个别灰页岩试样外，软化系数在0.80以上，密度≥2.65g/cm3，干湿密度比≥0.99，说明这5种岩石坚硬、致密，水理性质良好，完全能满足标书和设计文件规定的抛石要求(对此，文末还将作进一步讨论)。
2、抛石尺度和级配控制
抛石护脚块石在水流冲击下，保持稳定的粒径可按下式估算:
d=V2/[2C2g×(γs-γ)/γ]
式中d为折算直径(m);d=(6S/π)1/3=1.24S1/3，S为块石体积(m3);V为水流流速(m/s);g为重力加速度;C为石块运动的稳定系数，水平底坡C=0.9，倾斜底坡C=1.2;γs为块石的密度，可取γs=2.65g/cm3;γ为水的密度。当V=3.0～4.0m/s，可得d=0.20～0.34m，从工程实际条件出发，选择抛石粒径大于0.3m是合适的。
从上分析可见，一些文献资料规定d≥0.3m，这是从抛石在水流作用下保持稳定的要求而提出的。设计上对抛石尺度的限定通常为d=0.20～0.50m，其中以0.3～0.4m为主。良好的抛石级配，既满足了抛石功能上的基本要求，还保证了最大的抗冲体抛投密度。收方时掌握好级配是十分重要的。《堤防工程施工质量评定与验收规程》SL239-1999对堤脚防护质量检测项目与标准规定“护脚坡面相应位置高程允许偏差±30cm”的这一要求可见，块石也不宜过大。大尺度块石，糙度也必然加大，过大的糙度会影响水流流态改变，这是应该防止出现的。实施船上量方时，必须同时对抛石尺度进行鉴定，对于尺度不合格的块石则必须坚决予以拒收或者扣方。此外，在实施抛投时，还必须遵循在水深流急区和接坡石区选用较大尺度石块等原则。
3、抛投程序设计
抛投前必须对各施工段进行漂距和流速测试。永济河段水下抛石施工区间水位变化不大，其中第1段、第2段(5+000～7+090)的流速比第3段(9+150～10+780)相对要小。抛石前漂距测量值见表1。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
表1 水下抛石断面漂距统计
Ⅰ区为近岸区，表中可见，漂距近岸接近于零，向江中渐大。试验时，将30～50cm，重25～40kg用绳扎紧的石块，从船上(丁抛在块石船上，顺抛在定位船上)上游做好标记的位置抛入江中。每区间测量3次，取其平均值，每次误差不超过0.3m，否则重测。抛投时按设计网格图进行精确定位，根据不同水情采用不同抛投定位方式。急流区用顺抛，缓流区用丁抛。定位船定位操作:据设计抛石网格将各控制横断面引测到岸上(以旗作标志)，据所取位置漂距，控制定位船纵向定位;据设计抛护断面，在控制桩处用视距仪或测绳控制定位船的横向位置。施工顺序为先下游后上游，由江中向近岸均匀抛投。石料一般从船舷两侧抛投，近岸浅水区，顺抛平接船(定位船、块石船平行接靠)采取单侧抛投。对抛投船需作好定位控制，为防止两侧水下石料堆积，还应及时左右平移船位。
4、计量控制
严格规范水下抛石的计量控制是搞好长江隐蔽工程质量的重要环节之一。抛投数量事关抛石工程的质量，主要是通过过程控制来进行严格把关。必须以船上量方为准，采用“平行检测A，B表制”。A表由施工方掌握计量，B表由监理方掌握计量(视监理员配备情况进行平行检测或旁站计量)。应要求施工方积极创造条件，采用集中量方办法，即由施工员和监理员在集中地点分别记录A，B表，然后由施工方统一将经过计量的载石船调度到预定的定位船抛投点抛投，并由接收员复签A，B表。具体操作如下。
(1)施工方在船上计量，监理方认证签字，有问题当场解决，既充分发挥了施工单位自身质量保证体系的作用，也充分显示了监理单位的控制作用。(2)计量过程中，船上其他人员(包括石头商和船主)不得干扰计量。但计量后数据公开，石头商可不卖，施工方也可拒收，尽量化解矛盾。如果集中量方，则更有利于统一计量尺度。由于永济段护脚工程量大，抛投量达26万余立方米，石料场就达5个，分别来自施工场地的上游和下游，而且7条定位船同时作业，监理员不足，最终采用的是在抛投点运石船上量方的办法。(3)施工方与监理方各执一表，因而也避免了修改、涂写、丢失等问题。最终计量若出现误差，则以监理方B表为准。(4)计量石块装载高度是计量关键，正常装载情况测5～6点即可，但对严重散装、架空情况，可增加高度测量点。对石块的计量，有自然方(实方)与码方之分。标书规定:石料抛填工程量以m3为计量单位，以t为单位计量时，按每1.7t/m3进行换算。由此可见，量方是以码方计。1.7～1.8g/cm3的码方密度(松散密度)是有试验基础的。
V实=(γ码/γ实)×V码≈0.64V码
式中V实、V码分别为块石实方和码方的体积;γ码、γ实分别为块石的实方和码方密度，γ码/γ实=0.64，称块石的紧密度。现实的情况是，少数石头商受经济利益的驱动，装载时肆意架空，甚至搞梅花桩式、布棋式的散装，使得计量工作十分困难，这就要求计量员有较高的素质。当然根本的解决办法是改体积计为重量计。从上式可见，通过块石重量可准确算得块石码方体积。当然按重量计，将涉及到目前抛投作业程序的改变。施工现场设置磅站等，使得抛投工序变复杂，而导致抛石单价上浮;但可根本上杜绝虚方，最终成本将大大降低。
5、抛填后的质量分析
抛投质量分析是事后控制的主要手段。施工方在接到开工指令前必须向监理方提交水下原始地形图和断面图。由于水下抛护边施工边投入运行(受水流冲刷)，完工后应立即按施工前同比例绘制竣工图，即抛护后的地形图和断面图。监理方为了进行抛投质量分析需要，可以指示施工方在监理工程师监督下进行抽检，永济河段护岸工程中所作的质量分析抽测表明，形成的单元抗冲体体积偏差和抛填厚度都在《堤防工程施工质量评定与验收规程》SL239-1999规定的“抗冲体体积允许偏差0～+10%和护脚坡面相应位置高程允许偏差±0.3m”范围之内。水下抛护45个单元全部合格，合格率100%，其中30单元达优良等级，优良率66.7%。
6、结语
水下抛石是堤防工程中进行堤脚防护和堤岸护脚常用的方法之一。方法不太复杂，但工程量大，投资额大，施工时段仅限于枯水季节。在河床水流动态条件下，如何控制其施工质量和正确评定抛石的质量至关重要。严格控制抛投块石的石质质量，保证石料质量合格;遵循设计和招标文件要求的抛投程序，作好抛投前的抛投试验;搞好单元工程和施工网格划分;做好定位船定位;严格量方和扣方，切实保证每个抛投单元工程内抛石的数量，使每个单元工程内各抛投区抛石的厚度满足设计要求且抛投均匀;在抛石竣工后及时施测水下地形及剖面图，检查其是否满足设计和规程要求，并对抛石工程质量作出综合评价，必要时提出处理意见。
参考文献
[1]陈伟.长江抛石护岸工程吨位控制方法及经验[J].江淮水利科技，2011(4):21-23.
[2]徐海涛.长江护岸工程中机械抛石的施工应用与控制[J].科技创新导报，2012(6):105.
论文作者:仇正锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/15
标签：水下论文; 施工方论文; 护岸论文; 工程论文; 密度论文; 永济论文; 船上论文; 《防护工程》2018年第30期论文;