透水框架施工新工艺的研究与应用

摘要：四面六边透水框架是20世纪90年代初研制成功的一种新型护岸工程技术。因其自身稳定性好和适应河床变形能力强的特点被广泛应用在内河航道整治施工中。随着透水框架的不断推广和应用，传统的抛投工艺已逐渐不能满足其对质量、进度和安全的要求。文章描述了一种新型的抛投工艺，更加安全、更加高效、质量控制也更加容易。在航道整治施工中具有一定的推广价值。 关键词：透水框架 航道整治 施工新工艺 一、传统透水框架施工现状 1.1 透水框架传统施工介绍

透水框架是由6根长度相等的钢筋混凝土框杆相互连接组成，呈正三棱锥体。当水流通过透水框架群时，利用本身构件来逐渐消减水流的动能，减缓流速，促使水中泥沙落淤，达到促淤护滩的作用。

传统施工抛投工艺中，透水框架是利用人工或者挖机先将透水框架运至抛投船上，待抛投船抵达施工区域，然后通过水上定位方法对船舶进行固定。最后通过挖机或者人工完成透水框架水上抛投过程。 1.2 透水框架传统施工工艺

施工准备。根据设计确定抛投区域，并且对抛投区域进行网格划分。 定位船定位。定位船舶上固定5根锚缆控制船舶的定位和移动。

透水框架抛投。透水框架运输至施工现场经质检员和现场监理检查合格后， 采用机械和人工结合的方式将透水框架抛入水中。

检测和移位。 抛投时按照每个网格的设计工程量，控制抛投数量，做到定点定量抛投。定位船移动通过收缴锚缆来实现。 1.3 传统施工工艺优劣分析

（1）抛投逐架进行，施工效率低下。

（2）抛投过程中，无法对每个透水框架的落水点进行有效控制，尤其是抛投中对船舷以外2米的透水框架更无法准确控制，容易造成局部堆积的现象。

（3）采用挖机抛投，抛投最多至船舷以外两米，船舶移位频繁，造成施工效率低下。

（4）采用挖机抛投，挖机在运输船抛投，运输船的位置是参照定位船而来，二次定位，增加误差。

（5）施工采用挖机甲板作业，安全隐患突出。

（6）采用挖机抛投，透水框架装载最多只能装载2层，造成运输船不能满载，造成资料与成本的浪费，同时也是施工效率低下的又一要因。 二、透水框架施工新工艺研究 2.1 新工艺需要解决的问题 1、降低施工安全隐患； 2、提高生产效率； 3、提高抛投准确率。 2.2 群抛设备的设计与研究

采用转轴式拖勾结构，用外力使调运杆件的转轴进行一定角度的旋转，利用透水框架自身重力，脱钩抛投。

制作水平吊具，吊轴通过三组钢丝的受力变化来实现定位及旋转动作。转轴下方固定有N组抛投吊环，间隔一米。每组吊环通过一个封闭的吊环和一个“L”半

封闭吊环构成。钢丝绳的一段固定在封闭的吊环内，另外一边设有挂钩，在透水框架调运时，钢丝绳穿过透水框架，挂钩一端挂在半封闭“L”型吊环内，透水框架被调至抛投位置时，受力钢丝进行切换，实现吊轴旋转动作，“L”型半封闭开口角度随之变化，当旋转到一定角度后，钢丝绳吊环脱离，透水框架根据自身重力实现抛投。

为了方便控制，我们设置三组钢丝对吊具进行控制：一组是调运主受力钢丝，一组是旋转控制钢丝，用来控制吊具旋转抛投，一组是平面定位钢丝，控制船舶与转轴之间的角度为90°。如下图： 2.3 群抛新工艺的研究

（1）浮吊船定位：浮吊船采用GPS确定在指定抛投位置，同时采用五缆定位法对其位置固定。

（2）运输船靠位：运输船停靠在透水框架抛投的相反侧。船舶艏艉采用缆绳绑系固定，绑定后要确保浮吊定位船及运输船不会移位。

（3）透水框架挂装吊具：吊绳一端是固定在吊具上的，将吊绳的另外一段穿过透水框架，然后套入吊具的半闭合挂钩上。套入后要检查是否吊挂牢固。

（4）吊具定位：在浮吊船边缘根据透水框架的尺寸每隔1米做标线标记，吊具每次定位参照此标记。

（5）脱钩抛投：控制转动钢丝，吊具实现轴转，从而完成脱钩抛投。

（6）浮吊船移位：小范围移船通过绞、放锚缆来实现。大范围移船需要重新抛投锚缆，抛锚位置由技术人员计算确定。 三、新工艺的优劣比较 3.1 质量比较

传统透水框架抛投是通过人工或挖机水上抛投，抛投过程无法进行量化参考，容易受操作者主观影响。尤其是，传统抛投最多能够抛投到船舷边缘以外两米的距离，当抛投外层框架时，质量问题更加突出。采用新工艺最多可抛至船舷以外5米范围。每架透水框架落水均有着明确的参考位置，大大提高了透水框架抛投的均匀程度，对整治效果的实现非常有利。 3.2 安全比较

透水框架群抛施工减去了挖掘机过档和挖掘机水上操作的风险，更大程度的确定了水上安全施工系数。 3.3 进度比较

用传统挖机抛投的方式，透水框架为逐架抛投，施工效率低下，根据以往施工统计，大概每天可以施工1200架（每天8小时计算）。采用该工法，抛投施工一次性抛投十架，而且减少了船舶移位的频率，缩短了单位透水框架的抛投施工时间，大概每天可以施工3200架（每天8小时计算）。施工效率提高267%。 3.4 效益比较

采用新工艺改进后，虽然增加了浮吊船的成本，但省去了挖掘机成本。由于施工效率的大幅度提升，施工成本明显降低。抛投量为10万架的抛投成本通过测算大约为69万元，若采用传统挖机抛投，施工成本约为124万元，直接经济成本降至56%。 四、结论

传统透水框架抛投方法是通过人工或挖机甲板抛投来实现，此类施工工艺存在着抛投不均匀、人员甲板作业安全隐患突出、施工效率低下等问题。本工法在抛投施工中，提出了采用自动脱钩装置进行透水框架抛投的施工工艺，抛投施工

由原先的1架抛投改变为10架同时抛投。同时，新的施工工艺更加有力地控制了透水框架的落水点，使的质量控制更加精确。而且，新工艺避免了传统施工中出现的人员或甲板作业，大大降低了施工过程中的安全隐患。在其适用范围内，可充分保证施工质量、提高施工效率、降低安全隐患，具有非常显著的推广意义。 参考文献：

[1]王南海, 张文捷, 王玢. 新型护岸技术 —四面六边透水框架群在长江护岸工程中的应用[J]. 长江科学院院报,1999.

[3]吴龙华, 周春天, 严忠民, 等. 架空率, 杆件长宽比对四面六边透水框架群减速促淤效果的影响[J]. 水利水运工程学报, 2003.

[4]李若华, 周春天, 严忠民. 四面六边透水框架群减速效果的优化研究[J]. 水利水电快报, 2003.

[5]刘刚. 透水框架体水流特性及护岸应用试验研究[D]. 南京： 河海大学, 2006.