浅谈水上塑料排水板施工工艺及数字化检测

沈勇

沈勇

上海东华工程咨询有限公司上海200434

摘要：本文以上海长兴潜堤后方滩涂圈围工程水上塑料排水板施工实际情况为例，介绍了在长江口深水区域进行塑料排水板施工的质量控制要点以及双频识别声呐DIDSON技术在水下排水板检测中的运用，为类似工程施工提供了宝贵的施工经验和技术支持。

关键词：塑料排水板；施工工艺；回带长度；双频识别声呐DIDSON技术；

塑料排水板因其施工方便、排水速率快、耐久性强等优点，在圈围工程地基处理中被广泛使用。本文以长兴潜堤后方滩涂圈围工程为例，介绍水上排水板施工质量控制以及数字化检测方法。

1工程概况

1.1工程简介

长兴潜堤后方滩涂圈围工程位于长江入海口，上海市长兴岛东南角，利用已建成的长兴潜堤对长兴潜堤后方滩涂进行圈围和吹填，开发岸线和土地资源，竣工后土地用途为建设用地，总圈围面积约1666.68亩，堤线全长3277.07m。塑料排水板施工区采用两层底部通长砂袋垫层，垫层总厚度1.5m，后在通长袋上部插打C型塑料排水板，排水板按照正方形布置，排水板施工打底部标高为-29~-31m。

1.2水文条件

长江口属浅海非正规半日潮，一日两潮，平均潮周期为12小时25分。

1.3排水板施工典型断面图

1.4工程难点

1）施工区域水流较大、施工条件恶劣

施工区域水流较急，施工过程中通长砂袋与排水板施工流水作业，施工过程中通长砂袋锚及缆绳移动可能对插板船形成扰动，导致插板重心不稳，造成排水板破裂。此外湍急的水流也会导致船体摇摆，使得排水板打设垂直度不满足要求。

2）本工程施工区域狭窄，船机管理协调难度大

在排水板施工的同时，已投入6艘专业大型铺排船舶进行施工作业，每条船舶课作业空间约500m，而排水板施工作业需要的工作面不小于200m，因此当排水板开始插打作业后，现场船舶机械布置密集，同时往来各类运输船舶及辅助船舶也较多。因此，船舶施工工程中管理协调难度较大。

3）深水插板，水下质量检测难度较大

由于本工程水深大多集中在-5~-8m左右（不含潮位），且长江口水中含沙量大，能见度极低，施工过程中插板机套管至设计插打底部共计约30m左右，并且单个断面插板数量较多，对于排水板施工质量无法直观判断，常规采用潜水员潜摸方式检查，但存在诸多弊端。

2施工质量控制

2.1施工流程

2）施工设备及定位系统

在排水板施工船舶上配备一台电脑、GPS定位接收机两台（布设在船头船尾各一台），GPS定位软件一套。施工前，调试GPS定位显示正常后，利用在显示器上显示动态船位图形。比对船位图与设计的排水板打设区域，移船调整船位至设计区域，当偏差值在允许误差范围内时，经现场确认后，即可开始施工。

3）施工方法

施工前根据所用施工船型将塑排插打区域划分为若干网格，网格内按照设计要求布设塑料排水板点位（在塑排船上做好纵横标记），每个网格作为一个船位。施工前及施工中经常性检查插板机套管的垂直度，主要依据铅垂线和钢尺，当船体垂直度超出±1.5%时，不得进行施工作业，以避免排水板垂直度不符合规范要求。

将塑料排水板从套管上部穿入，下部穿出，排水板与套管底部连接依靠桩靴将排水板卡住，起到锚固排水板的作用，套管向下捶打能够带动排水板的下移。

排水板套管向下打设深度由实时水位H和排水板设计底标高h共同决定，即打设深度=H-h。当打设至设计标高后，即上提套管，上提开始时观察回带情况，若回带超过50cm以上，在附近进行补打；若回带长度小于50cm，待套管完全露出水面，利用水下割刀将排水板割断。

2.3施工质量控制

因水上作业的特殊性，无法直接观察排水板在水下打设情况，只能借助于船上辅助设施进行检查。在施工过程中，重点对以下几方面进行质量控制：

船舶定位：为保证排水板打设垂直度，应避免在大风大浪期间施工，具体观察船上罗盘。另外，船上配备两台GPS（船头船尾各一台），用于监测船舶定位，施工前应当比对船舶位置与排水板设计位置，出现大的偏差应当及时移船。

排水板打设深度：打入深度无法直接在水下测量出来，主要依据套管下沉量来测算。在打设前，对实时水位进行测量，将水位与排水板设计底标高的差值作为套管下沉量，而套管下沉量通过套管架上的标尺读出。实际施工中，只需记录套管下沉量、实时水位、排水板设计底标高，既能计算出入土深度是否满足设计要求。

回带长度：排水板回带的原因有很多种：插板机向下振动打入套管时，使得桩靴与套管间隔增大，导致外部砂土进入套管，从而造成塑料排水板与套管壁摩擦力增大，出现回带现象；底部淤泥含水量高，导致插入的排水板与土体间的摩擦力很小，当套管上升时，土体无法夹住排水板；套管破损，有泥沙进入；桩靴与套管有间隙，外部泥沙进入管内。而回带长度的有效控制也是排水板入土深度的重要保障。对此，在排水板施工过程中要做好几下方面：底部两层通长袋施工完成两周以后，下部淤泥含水量得到一定下降，再进行排水板施工；检查桩靴与套管应连接紧密，套管壁无破损。

排水板回带现象通常发生在套管上提开始阶段，在此阶段，现场施工人员应密切注意回带情况，回带长度可通过刻度线读出，当回带超过50cm，则应在附近区域进行补打。

外露长度：本工程塑料排水板割带有套环割带和长柄镰刀割带两种，两种方式各有优缺点。套环割带：在水流较缓处，割带速率快、割带深度可达12m，但在水流湍急时，割带效率和深度就会大幅度下降；长柄镰刀割带：割带不受水流影响，但受限于镰刀长度，割带最大深度有限，不适于在水深超过3m区域作业。

排水板搭接控制：当一盘排水板将要打设结束后，需搭接上下一盘排水板。在搭接时，应当保证芯板与芯板搭接，滤膜与滤膜搭接，搭接长度大于20cm，并将滤膜缝合严密无破损，确保无泥沙进入芯板，排水通路通畅。

3水下排水板检测

水下排水板检测常规是利用潜水员潜摸，但潜摸也有诸多弊端：水下能见度低，水流急，在此条件下，很难保证准确测量；排水板数量多，而水下潜摸效率极低；水下地形复杂，加上各种暗流，给潜水员安全带来隐患。

本项目，在常规潜水员潜摸检测的基础上，还利用双频识别声呐DIDSON技术，对水下排水板的外露长度和间距进行成像检测。

3.1双频识别声呐DIDSON技术

双频识别声呐是利用声学透镜将声波聚焦形成非常狭窄的波束生成接近光学照片画质的图像，其实质就是一台水下高性能摄像机，具有较高的分辨率。

双频识别声呐具备两种工作频率（低频为1.1MHz和高频1.8MHz），在工作时，其水平视角为29°，垂直视角为14°，1.8MHz在水平方向共发射96条波束，宽度为0.3°，最大探测量程为10m，1.1MHz在水平方向共发射48条波束，宽度为0.6°，最大探测量程为40m。

3.2双频识别声呐DIDSON实际操作

本项目中的排水板上部平均水深为7m，在双频识别声呐量程范围内。利用安装支架，将双频识别声呐设备安装在交通船侧边沿，并将声呐成像实时显示在电脑中。待设备调试正常后，即安排交通船在排水板施工区域缓慢行驶。在交通船行驶过程中，声呐便开始成像工作，并将数据传输保存在电脑内。

3.3双频识别声呐DIDSON成像效果

利用双频识别声呐DIDSON成像便能直观看出水下排水板施工质量，见下图：

从图像上可以清晰测出，排水板外露长度基本达到0.5m，间距0.95m，均达到设计和规范要求。

4结束语

经过现场有效的施工组织和严格质量控制，辅助双频识别声呐成像检测效果来看，本项目排水板施工质量满足要求，也为类似工程提供了可借鉴性施工经验。

参考文献：

[1]孙仕敏，塑料排水板回带原因及处理方法探讨，《科技信息》2009（26）；

[2]程琦，张俊秋，水上打设塑料排水板外露长度控制，《中国水运》2016，第3期，第16卷；