陈磊 许金林
镇江市长江建设开发公司 江苏 镇江212000
1、施工试验基本情况
1.1工程概况
长江镇扬河段和畅洲西缘2020年度应急护岸工程已由江苏省发改委以苏发改农经发[2020]1319号文批准建设。
本次工程护岸长度1570m，护岸总面积17.68万m2，共计抛石20.75万m3，共分为四段，均采用平顺抛石形式，具体如下：
（1）CS左1～ CS右1+90
本段护岸长度190m，根据水深不同，分两个抛区：▽-15m以上（A1抛区），抛厚0.8m，宽度70～95m；▽-15m以下（A2抛区）由于水深较大，且外侧不新设防崩层，抛厚适当增加，抛厚1.5m，宽度35～60m。
（2）CS右1+90～ CS右6+10
本段护岸长度420m，外侧设置防崩层（B3抛区），抛厚2.0m，宽30m。内侧设近岸护岸，根据水深不同，分为两个抛区（ CS右1+90～ CS右4之间以▽-15m 等深线分界，CS右4以下以深水航道护岸外缘线分界）：浅水区（B1抛区），抛厚0.8m，宽度55～106m；深水区（B2抛区），抛厚1.2m，宽度50～84m。
（3）CS右6+10～ CS右11
本次工程主要对▽-20m以下岸坡实施防护，护岸长度490m，外侧设防崩层（C2抛区），抛厚2.0m，宽30m。内侧设近岸护岸（C1抛区），内缘线沿深水航道护岸外缘布置，抛厚1.2m，宽度26～62m。
（4）CS右11～ CS右15+55
该段位于和畅洲西缘中段，▽-20m以下河床自深水航道建设以来也存在较大冲刷，但冲刷幅度有所减弱，河床底高程多位于▽-35m左右。▽-20m以上岸坡深水航道已建有护岸工程，目前变化不大。本次工程主要对▽-20m以下岸坡实施防护，护岸长度455m，外侧设防崩层（D2抛区），抛厚2.0m，宽20m。内侧设近岸护岸（D1抛区），内缘线沿深水航道护岸外缘布置，抛厚1.0m，宽度56～79m。
1.2试验缘由及目的
本次工程区域位于主航道上，抛锚受限，无法使用定位船定位，本次工程采用开底驳抛投工艺，施工区域水流紊乱、外部环境复杂，可借鉴类似施工经验少，不利于施工质量、进度、安全控制。
本试抛施工目的为复核抛石落距和抛投提前量，验证施工协调性和“抛准”、“抛匀”施工效果，同时确保施工安全。
1.3试验区位置
根据图纸要求选取CS右5～CS右5+60段防崩层抛区作为抛投试验点，即第二分部第一单元至第二单元间防崩层位置（B3-215至B3-254）区格，控制点P1（X=3566395.000，Y=457671.719），控制点P2（X=3566335.000，Y= 457671.719）。试抛区域面积为1800m2，抛厚2.0m，抛宽为30m，总抛石量为3600m3。
1.4现场试验工艺
本次试验段施工采用开底驳施工工艺，即开底驳装运块石至现场，艕靠镇防壹号航行，完成精准定位后抛投。施工工艺流程见下图
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抛投试验工艺流程图
2、施工试验过程
2.1工前测量及技术安全交底
2021年1月22日，项目部委托镇江市长江测绘研究院对试验区域进行抛前水下地形测量。同日下午召开水上作业安全专项方案、开底驳试抛方案专家审查会，并通过了两个方案的。
2021年2月1日，我部对进场机械设备以及施工环境进行了安全检查，同时对现场作业班组进行了安全技术交底，并对现场班组人员进行了三级教育。
2.2开底驳计量
2.2.1开底驳装载量的确定
根据开底仓丈量尺寸将区格尺寸划为15m（顺水流方向）×3m（垂直水流方向）的标准区格及少量不规则区格，这种区格可以满足开底驳一次定位的抛投范围。根据划分的区格计算出每次抛厚相对应的设计量。针对本抛投试验区域内抛厚均为2m的规则区格，设计量为90m3/153t（按1.7t/m3的系数换算），每船的装载有效吨位为153t。因此抛投试验阶段每船装载量按照153t的±5%控制。
2.2.2首船称重
抛投试验开始前对每条开底驳采用吊磅称重法确定压载水线位置，计算出每厘米（cm）水线与装载量之间的关系。
2.2.3现场石料验收
1）抛投试验使用石料均来自句容，采用陆上运输。石料进场时要做好石料质量验收工作。每车石料运至现场均提供石料磅单，现场人员通过抽查过磅的方式验收每车石料吨位。石料外观质量验收严格按照本公司石料供应招标时供应商提供的石料样品进行验收。
2）项目部质检员在监理人员旁站监督下对装载完成的开底驳进行水线线丈量，扣除装载吨位不足和超逊径量后确定实收量。若实收量小于145.3t（153*0.95=145.3t）则该船需要继续加装。根据每厘米压载吨位继续加装至指定水线位置。
2.2.4扣除比率
现场收取的石料以日为单位作为一批次，每批次视石料进场数量做一到两次逊比试验。不合格石料的扣除，由项目部质检员联合现场监理在现场随机选取具有代表性的石料，用挖机装配合装载机，并采用装载机一斗石料做逊比试验，确定逊径扣除率。
2.3现场提前量控制
用磅秤称取块石重量，并丈量好测绳长度。用流速仪实测抛投区位置表面流速，采用落距经验公式计算提前量，并以计算提前量值初步确定定位辅助船定位位置。
将准备好的石料放置指定区域，并系上测量用的浮漂用GPS测量出块石所在坐标，将块石推入水中。抛投完成后，由监理旁站，将测绳拉直，并记录相应坐标，以两坐标之间水平距离作为漂移距离，并与理论提前量计算值进行比对。经多次数据统计和计算，以求解 S=KVH/W1/6的K值，经统计和计算，开底驳抛投顺水流落距S=KVH/W1/6，K值平均为0.8，符合经验公式，提前量抛投初始落距采用S=0.8 VH/W1/6。
2.4抛投
试抛施工采用开底驳施工工艺，即采用引导艕靠式抛投。开底驳配备中海达定位系统、华测D130测深仪、LS10流速仪。抛石施工定位系统由“海洋定位软件”和安装在船上的两台GPS组成。GPS天线安装在船艉顶部中轴线上，电脑、GPS主机及定位软件安装在船舶操控室内。
施工前，对施工船舶定位系统、测深测流系统进行调试、比测，确保定位结果的准确。“海洋定位软件”通过实时的GPS坐标计算出船体与待施工区域间的相对关系，以此指导施工。
开底驳吨位验收后，定线航行。采用区格进行定点、定量抛投，根据单元区格面积和厚度计算每个区格理论抛投量。根据抛投部位的不同确定每船装料方量的多少。
水流流向、风向基本与抛区平行时，根据预先测量计算得出的抛投提前量（配套海洋施工定位软件中设置计划线），通过中海达GPS定位系统控制船速（使船在水上处于相对静止状态）和航向（逆水流），最终确定抛投位置，引导定位船在抛区动态定位等待，开底驳在航行接近施工水域（下游约50m）朝定位船航行逐步靠拢开仓抛投。
遇涨潮、侧风、流态紊乱等特殊情况时，在拟抛区下游约50m，引导定位船等待开底驳艕靠且系缆绳，通过引导船上安装的GPS系统，调整航行线路，使其沿着抛投区格中心轴线行驶，直至行驶到抛投区格位置，开仓抛投。
抛石施工抛完一个区格立即作好记录，完成后进行下一个区格的抛投。
2.5抛后测量
施工试验完成后，委托原测绘单位对试抛区范围进行抛后水下地形测量，形成完工水下地形图和平面、断面套比成果。本次试验段共设置4条固定断面（SP1、SP2、SP3、SP4），断面测点间距为5米（每个断面测点数为7个，共计28个测点）。
3、施工试验工效分析
根据试验段装载及抛投全过程记录及分析得出：
石料装载：现场分三个装货点装载石料，平均装满一条船用时1个小时
重载航行时间：开底驳离港至上档抛投平均用时1个小时
空载返航时间：开底驳离档至码头装货点平均用时45分钟。
总体一个船次完成一个区格用时2.75小时，按每天工作8小时计算每条船能航行3个航次。按照合同工期要求，后续施工需安排10条开底驳。开底驳的总体安排及调度如下：现场上位1条，重载航行途中3条，返航途中2条，装货3条，等待1条。每条船间隔10分钟左右发船。按照试验段装载抛投效率，现场10条开底驳一天可完成30船次的抛投。按照区格划分本工程需3843个区格，总工期需要128个有效工作日。按照此工作效率，可满足合同工期的要求。
4、施工试验质量情况
根据实测成果，4条断面28个测点中，合格测点数为22个，测点合格率为78.6%，4条断面平均增厚值分别为1.67m、1.54m、1.50m、1.46m，位于设计增厚值的73.1%～83.7%。本工程处于水深流急区，综上测点增厚值满足测点增厚值≥70%设计值，断面增厚率满足断面增厚值≥65%设计值的设计要求。经过水下地形测量表明：试抛试验段抛石工程的测点增厚及断面增厚指标均满足规范及设计要求，质量处于受控状态。
对抛后测图进行套比分析时，发现四个固定断面中有连续三个断面位于工程抛护范围最外侧边缘部分的第一个测点不合格，且增厚率较低（测点增厚率分别为：13.2%、24.5%、27%）情况。
针对此情况，项目部通过施工过程及数据分析，认为可能产生的主要原因有抛区工况复杂，横向漂距影响。将在后期施工中采取如下措施，确保施工质量进一步提高。
4.1在保证单元工程抛石总量前提下，对单元内单个区格抛投量在满足设计及评定规范要求进行微调，略减少中间区格抛投量，适当提高边缘区格抛投量。即边缘区格石料船装载量按照接近抛投上限量（区格设计量的+5%）装载完成后，将船号通报至现场定位引导船施工员，在工程边缘的区格位置进行抛投。
4.2针对边缘区格的施工定位时，在计算顺水流方向的提前量时应充分考虑垂直水流方向的提前量。正常定位是以开区格中心线作为定位轴线定位，鉴于上述抛投分析数据所示成果，考虑将边缘区格的区格外边线作为定位轴线。
4.3在单元工程完工后及时采用测深仪进行固定断面测量，初步分析抛投质量。分部工程完工后及时测量水下地形，通过套比分析，全面验证上述定位方式抛投的准确性，若有必要及时做出调整，确保边缘区格的抛投质量。
5、施工试验安全措施及效果
5.1基本安全措施
施工试验前，我部对施工现场所有船机准入进行了审核，包括船籍资料、船员证书、适任证书；并对所有进场船机及人员做了全面的安全交底及安全教育。
5.2现场安全警戒
施工试验期间，我部所有的运输船均按照规定路线航行。1艘警戒船全程警戒。下午五点过后码头不再发船，以免施工现场带晚作业，影响施工安全。
5.3施工安全情况
施工试验前所有现场作业人员均配发了救生衣安全帽，并且施工期间都能按照要求佩戴，未发现违章人员。所有作业人员均能按照操作规程作业，未发生任何安全事故。
5.4施工安全控制要点
5.4.1开底驳航行安全控制
（1）开底驳船进出谏壁河口的安全控制
1）进出谏壁河口前，用高频电话发布本船航行动态，保持与进出口航船有效联系，协助避让。
2）进出谏壁河口前，了解谏壁船闸开闸情况，避开开闸时间进出口。
3）进谏壁河口，抱大弯，靠近下口进出，防止搁浅
4）与谏壁节制闸保持有效沟通，在节制闸开闸放水期间停止石料装卸作业，待水流平复后再恢复作业。
（2）开底驳船穿越航道、调头作业安全控制
1）出谏壁河口前，用高频电话发布本船航行动态，保持与上行行航船有效联系，协助避让。
2）出谏壁河口后观察上下行航船动态，在无碍他船航行时，以大角度穿越主航道，穿越主航道后及时抬头，防止抬头不及时，受水流影响漂移向浅滩。
3）抛石完毕后，沿上水航路左侧航行，虽然影响航速，但能够有效避免上行船舶影响。
4）航行至105-1黑浮附近，在无碍他船航行时择机调头，在调头过程中向南岸下水航道过度，调头完毕后择机进入下水航道，汇入下水航道时，与下水船保持足够安全距离，防止操作不当发生安全事故。
5）在谏壁船闸出口后，没有适合调头的档位，可先下行，在谏壁电厂码头附件水域调头等待，有充足档距后在划江上行。
6）在105-1黑浮调头前加强瞭望，发现无合适时机调头，慢速上行等待有机会再调头下行。
5.4.2抛投过程中的安全控制
1）开底驳船定位与抛石施工前减速慢行，用高频电话和声号通知周围航船加强注意，协助避让。
2）警戒艇尾随开底驳船航行，保持一定距离，用高频电话、喇叭喊话等一切有效手段，通知其他尾随船舶加强注意。
3）抛石定位前，两艘警戒艇在抛石船上下游约500m处保持警戒，疏导上下行交通流协助避让。
4）抛石船发现自己在大型航船航路上，而大型船舶避让困难的情况下，主动放弃作业，避让过往航船。
5）开底驳船避开尹公洲航段交通流高峰期间作业，等交通流缓和以后再作业。
6、结语
通过该试验段试抛施工情况分析，取得的结论及心得体会如下：
6.1采用的漂距公式可行
本次抛投试验进一步验证了漂距公式 S=KVH/W1/6中K=0.8，此漂距公式适用于本工程。为后续大面积施工中提前量的控制提供了数据支撑。
6.2验证了施工协调性
通过抛投试验，对施工各个环节（包括石料验收、放样定位、石料装载、现场船只调度等）进行了实际操作，对工艺流程的各工序反复试验与调整，形成了合理高效的施工流程。做到了各个环节相互协调，为后续施工打下了坚实的基础。
6.3施工质量可靠
经过试抛施工及测量成果分析，可以得出本开底驳施工工艺合理，达到水下抛石工程的“抛足、抛准、抛匀”指标要求，确保工程施工质量达到合格标准。
6.4施工进度可控
依据试抛施工工效分析，后期在保证三个过驳点的前提下可保证本工程在2021年6月底前完工。
6.5施工安全有保障
通过试抛施工安全状况分析，可以得出本工程开底驳施工安全措施到位，安全有保障。
6.6心得体会
本工程工期长，时间紧，需跨2021年主汛期，汛期工况复杂多变，建议汛期施工现场通过增加漂距试验适时修正提前量计算公式系数。
另外，试验段抛投时遇到旁风影响，定位船及开底驳上位困难，在后续施工中应充分考虑旁风的影响，船机上位时应留足提前量，防止出现定位的横向偏移。
总之，通过本次试抛施工试验，我部施工技术人员从中学到许多宝贵的经验，为后续全面施工提供了技术支撑。在后期施工中，我部人员将不断学习、不断总结，在保证施工安全的前提下，加快工程进度，提高工程施工质量，圆满完成本工程施工任务，让监理放心，建设单位满意。