汾河二坝拦河闸除险加固工程水力吹填法填筑施工围堰

梁安邦

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

0 引言

汾河二坝拦河闸是一座以灌溉为主的大（Ⅱ）型水闸工程。设计洪水标准30年一遇，相应洪峰流量2220 m3/s,设计洪水位763.55m；校核洪水标准100年一遇，相应洪峰流量3140 m3/s，校核洪水位765.00 m。

汾河二坝拦河闸除险加固工程由旧闸加固改造8孔、新建水闸4孔、新建启闭机房、启闭机制安12台，公路桥1座、地基处理、拦河坝、上游堤防、水闸观测、机电及金结安装等组成。为了给拦河水闸改造创造干地施工条件，需根据工程施工需要分期进行导流，分期施工。在投标时考虑采用水中填土的方法进行围堰填筑施工，但原定土场的土料不符合设计填筑要求，又因外购土所需费用较高，我们考虑采用水力吹填的施工工艺进行围堰填筑。相比水中填土的填筑方法，水力吹填法填筑围堰既减少了围堰填筑断面，降低了施工成本，又提高了围堰封堵的工作效率。

1 工程技术标准及技术要求

1.1 技术标准

工程施工前要进行技术交底。把工程的设计内 容 、 施工计划和施工技术质量标准等要求详尽地向施工人员讲解交待清楚,以保证工程施工严格按照设计图 纸 、施工 组 织 、设计安全操作规程和施工验收规范等要求进行。具体技术标准如下：

（1）《堤防工程施工规范》（SL260-98）。

（2）《港口及航道护岸工程设计与施工规范》（JTJ300-2000）。

（3）国家和相关行业技术规范和法规。

1.2 技术要求

（1）填充砂袋的编织袋采用长方形，袋的尺寸视棱体断面不同高度上的宽度再加上退档尺寸缝制，长度一般为20～50 m，砂袋不宜过长，砂袋过长不利于控制棱体的轴线，且充填时需要投入过多的设备及人员。每只袋视容积不同设置充填管口，管口直径约12cm，长40 cm。编织袋织物缝接处强度不低于土工织物拉伸强度的70%。

（2）充填前，对地基进行整平，应将地基有损织物的凸出物、杂物清除干净。

（3）袋体充填应分层错缝铺放，不得有通缝。同层相邻袋体接缝处土工织物袋铺设时应预留收缩量，确保充填后两袋相互挤紧。一次吹填不满可二次吹填，吹填过程中应注意及时调整输送管的方向，以免袋体受力不均而导致变形移位，吹填时注意控制迸浆压力，防止袋体破裂，管路出口压力宜控制在0.2～0.3MPa。吹填时自下而上分层依次吹填，在下层袋体滤水固结70%之前，不宜在其上部吹填另一只袋体。每层袋充填后厚度以0.4～0.5m为宜，饱满度控制在80%。充填料宜选用粉细砂，其含泥量在10%以内，充填后的干容重不小于14.5kN/m3。

（4）在铺设及填充过程中，若出现袋体损伤，应及时修复，缝接方法采用二道线外覆式。

（5）每层土工织物袋充填完成后，台阶用小型挖机削整为设计坡比，并应及时铺设砂砾料，同时进行铅丝石笼护脚及浆砌石的填筑。

（6）为了加快棱体施工的进程，编织袋吹填土固结的快慢十分关键，编织袋有效孔径与吹填料粒径应满足保土、透水的原则：d85＞095，d15＜090。

其中：d85为限制粒径，表示小于某粒径的颗粒含量占总质量的85%；d15为限制粒径，表示小于某粒径的颗粒含量占总质量的15%；095为有效粒径，表示编织袋中95%的孔径低于该值；090为有效粒径，表示编织袋中90%的孔径低于该值。

1.3 材料要求

（1）充填砂袋的加工订制

本工程充填砂袋采用防老化聚丙稀编织土工布，单位面积质量不小于200 g/m2，向生产厂家直接订制。编织布的技术指标要求符合国家该产品的质量标准和设计要求。

（2）材料的质量要求

①充填砂袋布料

充填砂袋布料采用200 g/㎡防老化聚丙稀编织土工布，它们的主要技术指标如表1所示：

表1 200 g/m2防老化编织土工布技术要求

②充填砂质量要求 由于根据本工程现有资源的情况，确定充填砂就地采用河道滩面含泥量不大于10%的粉细砂。

2 主要施工方法

2.1 充填砂袋棱体施工

（1）工艺流程 袋体检查验收——测量定位——袋体分层铺设——充砂至第一级设计标高——第一级验收——同样过程进行第二级验收

（2）施工步骤

①充填试验：为确保施工质量，在正式开工前，尽可能在滩地上进行试充典型试验，以取得相关参数，如充填砂浓度、充灌压力、屏浆时间、固结效果等，以指导正式施工。

②充填袋装砂施工前，为防止原地面高低不平，影响砂袋分层平整度，宜对原地面进行扫平。

③根据充填砂袋断面尺寸及底高程，计算出每层袋的堆放边线，铺展砂袋时使用全站仪测量砂袋边线位置及袋两端中轴线位置，在铺底层及水下充填砂袋时沿袋体四周边线外侧约1m，每隔4～6m将φ63～φ75mm长钢管（钢管长度依水深而定）插入或打入泥中固定，以便铺设砂袋时固定砂袋。在铺袋施工时对围堰中轴线和内外边线、砂袋的起始点进行校核，若超过允许偏差范围及时调整。出水后的充填砂袋可直接在下层充填袋上用红油漆标记出上层充填袋的中轴线和边线，确保每层充填砂袋的准确位置。

④铺袋：采用人工沿铺设位置将砂袋展开、水上铺设，展开后将砂袋四侧的编织带用绳索或8#铁线一头系编织袋，另一头做成圆环，扣套在定位钢管上，防止空砂袋受波浪影响漂移变位。充填砂袋固定后，再次复测充填砂袋位置，并检查充填砂袋是否固定牢固。为使充砂均匀并容易充满，充砂前可先往袋内充水，让空砂袋缓慢下沉就位。

⑤同层相邻袋体接缝处应预留收缩量1～2m，充填时应先充填四个角位，然后向充填好的整体方向充灌，确保充填后两袋相互挤紧。袖口系上浮标，以保证袖口始终露出水面。

⑥充填机械选择与管道铺设。吹填砂袋选用高压远程泥浆泵系统，此系统操作方便可靠，机动性强。

输泥管采用6吋高密塑料管铺设至吹填区的砂袋位置，在砂袋位置采用6吋软管联接，并伸入袖口，绑扎牢固。

⑦砂袋吹填。开启高压远程泥浆泵系统，进行冲挖，高压水枪将淤泥稀释为泥浆，泥浆经泥浆泵口吸入，并通过管线系统输送到冲砂袋（见图1）。

图1 砂袋吹填示意图

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。

在充填过程中，待充填袋沉入河底，充填高度高出水面后，在袋体顶面人工来回踩踏，使泥沙趋于紧密，加快袋体排水固结速度。待整个砂袋达到屏浆阶段，应减少充填砂袋机械或停止充填，以防砂袋爆裂，留一定的固结脱水时间。砂袋充填高度应控制在适宜的水平上，每层充填高度控制在50 cm左右，在充填过程中如一次达不到理想高度，待砂袋稍有固结后，再进行充填，直到达到理想的充填高度。

⑧应控制好充填饱满度和厚度，控制每个袋体厚度0.5m左右，不宜太薄也不宜太厚。太薄会增加袋体用量，太厚会造成局部堆积，袋体不平整影响袋间稳定性，一般饱满度控制在85%。充灌完成之后将袖口扎紧。

⑨充灌压力应掌握在0.2～0.3MPa范围内，压力太低充填料易沉积，影响充填效果，压力太大易造成充填袋爆裂。要严格控制吹填流量，避免吹填流量过大而“变吹为冲”，同时还应避免长时间吹清水。

⑩充灌时自下而上分层依次充填，在下层袋体滤水固结之前，不应在其上部充填另一个袋体。同一道围堰棱体施工应按进度方向呈阶梯状推进。

（3）施工控制

①在筑围过程中要加强对设计断面、堰顶高程的测量控制。

②在整个施工过程中，要密切注意对围堰的稳定安全进行监控，发现异常现象及时采取措施并报告监理工程师，必要时会同设计单位处理。

③要结合下一步的吹填，设置临时排水口排水，降低水位，减小对填筑体的水压力。

④充填袋体在制作、运输、堆放、铺设、充填等施工过程中，应注意保护，不得出现破损和老化现象。如有造成破损，应及时采取补袋措施，防止水流淘刷。

2.2 充填袋装砂棱体允许偏差及检验方法

在施工过程中，为了保证充填袋装砂棱体的整体施工质量，要严格控制每一层的充填质量，具体允许偏差及检验方法参照表2。

表2 充填袋装砂允许偏差及检验方法

3 经验与建议

（1）采用水力吹填法宜在储砂量丰富的地区，可以就地取材，且砂的含泥量应满足要求，无孤石等杂物。

（2）袋体的稳定性非常重要，关键要清除表层淤泥。另外，围堰与河岸的结合处，应清除表层植被，否则会有渗水从结合处流出。

（3）由于每个水利工程都有它自身的特殊性，应根据工程自身的地貌、地质条件等进行填充试验，在滩地上进行砂袋试吹，在掌握了适宜的泥浆浓度、吹填压力、固结时间等经验数据后，再进行大面积施工。

（4）做好施工过程中的沉降位移观测，在填筑过程中应注意观察，并控制速率，以免地基失稳，袋体破裂。

4 结论

采用水力吹填法填筑施工围堰，利用工地现场的天然砂料，不仅节省了土地资源，而且省去了装土、运土、卸料、碾压等工序，大大提高了工作效率，节省了劳动力。另外，水力吹填施工工艺简单，成本较低，施工质量便于控制，吹填土料泥浆沉积泌水固结后非常密实，质量较碾压效果好。在汾河二坝拦河闸除险加固工程的施工围堰中，成功运用了吹填法，效果显著（见图2），既保证了施工质量，节约了施工成本，又加快了施工进度。

图2 施工效果图