围堰土工膜袋水下灌砂的应用及总结

刘利

摘要：土工模袋施工是新近几年发展起来的一项新技术，多用于临时围堰工程。具体的操作，讲究一定的技巧，尤其是水下作业。本文根据湛江市鉴江供水闸坝工程一期围堰的实际施工环境，探索出适合本工程简易、高效的水下填充砂袋施工方法；并对施工工艺及施工过程中遇到的问题进行总结。

关键词：围堰土工膜袋 水下灌砂

中图分类号：TU473.5文献标识码：A 文章编号：

工程概况：

湛江鉴江供水枢纽工程是集供水、灌溉、蓄淡、挡潮、排洪、航运于一体的多功能枢纽工程，也是湛江钢铁厂的配套工程。鉴江供水枢纽工程属于特别重要工程，工程等别为Ⅰ等，工程规模为大⑴型。鉴江口闸坝泄洪流3672m³/s,主要建筑物为1级，次要建筑物为3级,临时建筑物为4级。鉴江供水闸坝枢纽工程采用分期导流方式，I、II期围堰均采用砂围堰。I期围堰全长2327.66米，堰顶高程5.8m，顶宽7.0m；迎水坡为1：3.0，背水坡为1：2.5；上下游0.0m~0.5m高程处设5m~15m压重平台，基础和堰体均采用连体搅拌桩防渗；围堰主体两侧坡脚设置护脚棱体，迎水面采用干砌块石护坡，背水面采用土工布袋内装砂土。所有棱体均为土工模袋灌砂，全断面均在水下，低潮时不出露。围堰断面结构见图1所示。

图1 围堰标准断面图

水文地质条件

工程地质条件

Ⅰ期围堰，根据地质资料，地基②-2层以粉细砂、淤泥质细砂为主，局部为中细砂、淤泥质土。③层以中砂、淤泥质细砂为主，局部夹中粗砂、淤泥。由于淤泥质粘土呈软塑状，具高压缩性，承载力及抗剪强度较低，施工时应分期填筑，控制施工填筑速度，对上部夹层淤泥须作适当处理，增强基础稳定性。

水文气象特征

本工程位于鉴江内，鉴江受海潮影响，涨潮时，海水倒涌鉴江，退潮时，鉴江水流入大海。工程所在地潮汐属于弱潮型和不规则全日潮，每日出现一次高潮和一次低潮。潮高和潮时存在着明显的日不等现象。平均潮差不大，一般在1.5米左右。但汛期潮差就比较大，根据10年统计资料，平均潮差达到3米。鉴江河流，上游为北，下游为南。涨潮遇吹南风或偏南风时，水流较急。

土工膜袋水下灌砂工艺

施工工艺流程

土工模袋水下灌砂、现场施工工艺流程大致如下图（图2）所示。

图2土工模袋水下灌砂流程图

土工模袋加工

土工模袋采用塑料扁丝编织土工布，单位面积质量不小于250g/m ，极限抗拉强度不应低于20KN/m，充填砂袋厚度为500mm，充填袋制作成筒状，尺寸以棱体断面的不同高程的尺寸加上退档尺寸，在围堰横断面方向须整块制作 纵向每袋尺寸以利于制作和施工方便为宜，一般在10～20m.袖口数量视充填袋的大小情况而定,袖口距袋边的距离控制在2.5~3.5m；多排袖口，排与排之间的袖口间距控制在3~3.5m。袖口孔径为30cm；袖口长度，控制高出水面50cm。模袋沿四周设置扣环。宽度方向每隔1米设置上下扣环（即双层，两扣环的间距为袋高（50cm））；长度方向每隔3米一个；扣环直径为30cm。模袋样图如图3。缝制模袋时，模袋四周应缝制加筋带，加筋带应采用5cm宽的丙纶加筋带，并至少缝制2道，针距小于10mm，编织布缝接方向平行于长度方向，长度方向不允许出现接缝，接缝应采用35支三股锦纶绳包缝，其强度不低于土工布强度的70%。为确保充填袋质量，由生产厂家制作成袋，一次成型。缝制好后，折叠成形，堆放于阴凉干燥处，并注明充填袋的尺寸及充填位置。

图3土工模袋大样图

土工模袋铺设

基地清理整平

为保证底层模袋能坐落在基本平整的基面上，在模袋安放之前，须对基底进行整平。根据设计提供的海底地形图，拟定对海底基面“扫平”的位置。用测深仪或打水软尺，对拟放模袋的范围的海底地形进行测量，每5~10m一个断面。绘制出实测地形断面图，做出整平方案报监理工程师批准。按监理工程师批准的方案，预先对海底地形，或吸砂，或填砂，进行基底整平处理。

模袋安装

由测量组进行测量定位，边线上插上钢管，钢管打入的位置应距离最底层模袋安装的位置宽出1.0~1.5m。将预先卷好的模袋在水上摊开；用8#铁丝或绳索绑住模袋的扣环，由数人同时拉绳索调整模袋位置，大致对准位置后先初步固定。然后，在仪器的控制下仔细调整左右、前后位置，准确后绑紧绳索。将砂袋（预先准备好的砂袋）均匀地放在模袋上，使模袋下沉到水底。然后潜水员下到水下，检查模袋的位置、将模袋摆好、拉直等工作。模袋安装示意图如图4所示。

图3模袋安装示意图

冲填机械选择与管道铺设

吹填砂袋筑堤选用小型自吸自吹式船机机械，一般仓容为300立方左右船舶，此船具有自吸自吹设备，同时船体较小，操作方便可靠，机动性强等优点。

输泥管采用6时高密塑料管架设于浮体(排架)上延伸至砂袋棱体位置。与趸船联结处由于风浪的影响采用6时橡胶软管联结，在砂袋棱体位置以上采用6时晴纶软管联结，并伸入袖口，绑扎牢固。

砂袋的充填

完成模袋安装作业之后，向模袋中灌砂。潜水员将采砂船的吹砂软管插入土工模袋的袖口中，绑紧袖口后开始向模袋中灌砂。向袋中充砂，由一头到另一头，先袋中后袋边进行。

充填砂袋时，首先沿长边方向进行充填，避免应力集中损坏袋体，并在充填过程中经常调整出泥管口方向，防止袋体在充填过程中受力不均而移位变形，待袋体固定不再发生位移时，再次充填，直至达到理想的充满度。灌砂模袋的平整度控制，主要依靠调整吹砂管的方向。吹砂一般是吹砂管出口处的地方先高。当吹砂管处的砂的厚度基本达到砂袋控制厚度时，调整管口方向。若发现原吹砂的地方高了，则站在砂袋上用脚均匀地踩调平袋面。当充灌到一定饱满度后人工踩踏袋体表面,以利于充填袋中水的排出,充填袋达到预定的充盈度后要控制好充灌压力以防充填袋破裂。

经验总结

施工过程质量控制

根据现场施工情况，填充袋定位，是本施工的难度和重点。根据围堰的控制轴线与土工模袋断面尺寸，及每层模袋厚度的关系，并准确计算出每层模袋测量控制基线点的数据。测量仪器采用全站仪。测量由专业测量人员进行，并确保读数正确。作好记录以备检查。铺袋时应尽量拉紧拉抻，定位钢管插入泥面要有一定深度，承受填充袋的拉力而不会产生位移。相邻袋体间的搭接应保持不小于1.0m。施工时，先将砂袋的一端铺放在已充填好的砂袋上，确保搭接部位的充填质量；模袋上下层之间应错缝，其长度应大于2m，以免形成“通天缝”；底层模袋安装的位置准确与否直接关系到上一层模袋的位置，底层模袋下沉后，潜水员水下摆铺好之后，应重新测量检查一次，然后再开始灌砂；灌砂过程中应控制平整度，检查密实度，密实度满足要求后再移管到另一个袖口。袋装砂的充灌压力控制在0.2～0.3MPa；充盈度一般控制在85%左右；充填砂袋边角处不易饱满，充填时应充分注意，确保边角处砂袋的厚度达到要求的厚度。砂袋充填完毕以后对袋体的位置及高程进行复测。

施工沉降量的控制

由于围堰基础以淤质细砂，淤质土为主，且淤泥质土呈软塑装，承载力及抗剪强度较低，在充填袋施工过程中,要定期对充填袋施工的沉降速率和土体深层侧向位移进行观测和监控,如沉降速率过快或侧向位移过大,均不能继续施工,应待沉降稳定后才可继续施工作业,施工过程中每天进行沉降位移观测，以指导和修正施工强度；在填筑过程中应注意观察，并控制速率，以免地基失稳，膜袋破裂。

结论

通过土工模袋水下灌砂工艺在湛江市鉴江供水枢纽工程中的应用表明: 土工模袋水下灌砂工艺的应用效果比较理想,完全满足设计要求和业主对工程的需求,由于土工模袋砂具有对软基基础适用力强、施工速度快、造价低等优点,因而可在内似工程施工中推广应用。

参考文献

1.广东省水利水电勘测设计研究院.湛江市鉴江供水枢纽鉴江口闸坝工程初步设计报告[R].2004.

2.水利电力部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册第一卷[M].北京：中国水利水电出版社,1997.

3.中华人民共和国国家标准.GB 50290-98土工合成材料应用技术规范[S].北京：中国计划出版社，1999.