河道生态石笼施工工艺改进及效率分析.docx

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河道生态石笼施工工艺改进及效率分析

河道生态石笼施工工艺改进及效率分析

摘要：

在水利水运工程施工生产过程中经常会发生一些典型事件，如施工方法或技术的创新、难点问题的攻克、工艺流程的优化改进等，为了使施工组织经验在企业内沉淀及流转，需要进行案例分析，提炼一种通用高效的管理方法。

以河道生态石笼施工工艺改进为例，通过对背景信息、问题挑战、方案选择、结果影响、应用评估等方面的梳理与分析，形成一个解决工程问题的通用方式。

关键词：

工艺改进；河道生态石笼；高效；管理

改善河道生态环境，打造河道滨水景观，展现滨水城市水文明，是目前诸多城市的建设重点。

根据国家大力提倡进行生态文明建设[1]，结合中小河流治理项目，提出自然、生态、人水和谐的水生态文明建设的理念。

生态格宾石笼作为实现城市河道水体修复的重要手段之一[2]，能够较好地服务于水利建设、流域治理、护坡护堤、河岸加固，并具备操作简单、耐腐性强、稳固结实、生态修复性强、透水性好、生态效益高、造价低等优势[3]，近年来在城市河道治理工程中运用较多。

生态石笼施工条件各异，且施工细节多、难以把控。

因此，对于不同石笼工程，施工方法存在差异。

本文依托某河道治理项目，针对现场复杂施工状况及施工问题，尝试改进石笼施工工艺、总结方法，拟达到提高石笼工程施工效率、为类似工程提供方法论支持的目的。

图1石笼岸墙及石笼护坡

1工程背景

1.1石笼工程

依托工程为某河道治理项目，石笼工程是项目主体工程之一，工程费用占比高达35%。

因此，石笼工程建设进度和建筑质量对整个工程的经济效益和技术储备产生不可估量的影响。

探索石笼工程工艺改进，对该项目具有重大意义。

该项目主要存在3种石笼形式，分别为护坡、石笼岸墙和防渗工程（石笼保护层），工程量见表1。

护坡工程设计为上游段为1:

2坡度堤防，迎水侧护坡采用500mm厚格网石笼防护，防护高度至设计堤顶，基础采用宽1m、高1.5m的格网石笼护脚。

岸墙工程以重力式石笼岸墙为主，临水侧为高1m、宽0.5m的石笼错台，背水面铅直，墙高1.5～5.0m，基础埋深不小于1.0～1.5m，墙顶宽1m，底宽2.0～2.5m。

根据基础的不同可分为2种：

以碎石垫层为基础的石笼岸墙和以箱涵为基础的箱涵岸墙石笼。

防渗工程结构依次为：

500mm厚的格网石笼柔性防冲层、500mm回填土、复合土工膜。

工程典型结构设计见图2～5。

表1石笼工程工程量及结构特点

图2城区段河道横断面

图3护坡工程结构横断面（高程：

m；尺寸：

mm）

图4城区段岸墙典型横断面（单位：

mm）

图5防渗工程结构细部

1.2问题分析

在组织石笼工程施工的初期阶段，遇到以下问题，并针对这些问题从重要程度、紧急程度、影响程度、困难程度方面分析（表2）。

1）工序。

石笼工程与其他工序存在先后关系，如石笼岸墙、基础处理、箱涵等均为紧前工序，而土工膜、土方回填为交叉工序，需要同步施工。

2）作业方式及效率。

石笼工程对该河道治理工程总产值占比大，且该工程依赖大量的人工作业，机械仅辅以块石倒运、递送等，施工效率低。

3）外观要求。

该项目的石笼均有外露面，对外观质量要求较高，而网箱属于半刚性材料，易扭曲，形成不规整形态，尤其在挖掘机倒运、递送块石时易损坏网箱。

4）施工细节。

城区段岸墙石笼施工时，绑扎石笼的绑丝朝向要求为向内（朝向为没有复合土工膜的方向），但由于施工人数多，难以全部把控。

5）含泥量。

挖掘机卸石料的速率过快，导致块石堆含泥量较大。

6）施工安全。

岸墙石笼和护坡石笼施工时，作业高度可达6m，存在施工安全隐患。

表2石笼工程存在的问题

2工艺改进与效率提升

针对投入人工多、效率低的问题，采取机械化施工为主，人工施工为辅的作业方式提高作业效率，即采用挖掘机投料、人工平整的方式进行作业，工艺改进见图6。

且在施工前科学合理地进行机械、人工配置，达到资源最大化利用。

人员配置及典型施工安排见表3。

表3石笼工程典型施工段选取与人员、机械和工期安排

图6投料作业流程

典型施工段施工完成后，进行施工效率分析，得知：

护坡工程工人施工效率为5.12m3

（人·d），挖掘机适配工人数为30人

台；岸墙工程工人施工效率为4.96m3

（人·d），挖掘机适配工人数为28人

台；防渗工程工人施工效率为5.06m3

（人·d），挖掘机适配工人数为32人

台，见表4。

表4石笼工程典型施工完成情况

3石笼工程工艺深度发掘与确定

3.1初步方案存在的问题

采用初步更改后的方案后发现以下问题：

1）破坏石笼网箱规整度，且不易修复。

采用机械投放石料时，石料会在网箱内发生滚动，对网箱侧壁形成一定的冲击力；且主槽河底石笼网箱材料为机编网石笼，网箱强度较低，投料产生的冲击力容易破坏网箱的规整度。

投料完成后，石料间作用力较大，对不规整的网箱修复工作造成很大影响，容易产生质量问题。

2）集中投料易破坏石料平整面。

为尽量避免破坏网箱规整度，往往集中于网箱中心进行投料，造成投料点过于集中，石料堆积高，石料内部作用力大，破坏石料平整面。

石笼工程要求石笼表面平整，故集中投料会隐形地增大施工难度、易导致工程不合格。

3）石料滚动、崩飞，形成安全隐患。

集中投料往往会破坏石料，形成崩飞的小石子，并造成石料内部势能的突然释放，造成施工安全隐患。

4）石料堆积多，人工搬运困难。

集中投料会形成较高的石料堆，较多的石料堆积会导致人工搬运摆放困难，降低施工效率。

3.2工艺改进

考虑施工效率及现实状况，机械化施工为主、人工施工为辅的方式不容易更改，但须克服机械化投料时可能产生的施工质量隐患。

考虑网箱变形是由于石笼网箱刚性不足而导致的，拟采取通过选用辅助工具增强网箱刚度的方法，消除施工质量隐患。

具体做法为：

选用一种刚性模具保护网箱，吸收块石投料时产生的冲击力，以达到保护石笼网箱的目的。

在机械投料工序的前后增加摆放模具和拆模具两道工序。

由于岸墙石笼采用不锈熔接网，网材强度相对较大，因此先从护坡、保护层等机编网箱实施工艺改进。

工艺改进流程见图7，工艺改进后施工效果见图8。

图7护坡石笼工艺改进流程

图8工艺改进后的施工效果

3.3工艺深度发掘及工艺完善

1）施工问题深度发掘。

初试该工艺后，又发现如下问题：

①采用刚性模具后，无法按技术要求在网箱内部穿插拉筋，技术要求如图9所示；

②模具组装及细化程度低，施工效率低下。

注：

石笼高0.5m，在H

2处设置内部拉筋。

图9石笼网箱及拉筋设置

2）工艺细化完善。

针对石笼模具的问题，对该模具工艺进行细化完善。

以工程中通用石笼规格为例，由于石笼尺寸为4m×3m×0.5m，且延长度方向每隔1m设置1道隔片，故每个块石单元尺寸为3m×1m×0.5m。

因此，模具尺寸设计为3m×1m×0.5m、材料为厚5mm的钢板。

在相对的2个侧壁上焊接有吊装及拆除框体用的吊环及钢丝绳，以便于模具的安装和拆卸；且模具侧板下方设有开口，用以穿插拉筋，如图10所示。

图10模具

4工程效果分析

该模具加工方便、经济实用、整体性好、便于拆装，能提高施工效率、保证施工质量、增加工程效益。

1）保证施工质量。

钢板本身和拉筋预留孔的设置使石笼网箱免受石料挤压破坏；制作3～5个填料装置即可用于石笼网箱的连续填料，在保证填料速率的同时保证与网箱的平整度，消除了施工质量隐患。

2）提高施工效率。

工艺改进前，为避免机械投料时块石冲击引起的施工质量隐患，不得已降低施工投料速度，测定人均效率约为5.05m3

d；工艺改进后，有效避免了因块石冲击而形成的施工质量问题，可充分利用机械化施工、快速投料，使得施工效率提高，人均效率可达到7.49m3

d，效率提升高达48.32%，见表5。

表5石笼工程工艺改进施工效率对比

3）增加工程效益。

该工程防渗工程量约7.96万m3，护坡工程量约1.45万m3，总计约9.41万m3。

经计算工艺改进后可节省人工6071工日。

砌石工人薪资按照200元

d计算，共计可节省人工费121.42万元。

经过现场经验统计，工艺改进后，每台挖机配合约20人为最经济的配合方式，可节省304台班，挖机台班费按照1500元

台班计算，共计可节省机械费用45.6万元。

综上，能产生的直接效益为167.02万元。

5结论

1）根据现场典型施工，总结施工效率，设置合理的施工配置，避免了资源浪费，同时为公司同类工程预算编制以及工程现场管控提供实践依据。

2）针对由于石笼网半刚性材料性质引发的施工效率和质量问题，研发并完善了石笼施工模具，经现场施工检验，有效保障了施工质量、提高了施工效率、增收了工程效益，为石笼类工程施工提供了技术储备。

3）分析总结石笼工艺改进过程，提取工程施工工艺改进思路，凝练工程施工工艺改进方法，为此类工艺改进提供了方法论支持。