吨袋进占法在黑岗口引黄闸围堰施工中的应用研究

耿会涛　李子豫

摘 要：针对黑岗口引黄闸除险加固工程上游土石围堰进占施工受阻的问题，在研究和分析现场施工条件的基础上，施工单位提出了吨袋进占代替土工包进占围堰施工。进占用吨袋经过生产厂家的加固和改造处理，其在进行的抽样试验中，各项性能指标均符合围堰施工进占要求，吨袋进占法施工方案也经专家以及主管部门鉴定通过。黑岗口引黄闸除险加固工程采用吨袋进占法围堰施工，效果良好，并取得了较好的经济和社会效益。吨袋进占法创新了施工方法，可以为其他工程提供借鉴和参考，但也需要在更多水利工程中运用和实践，使其施工工艺更加科学和完善，力求为社会创造更大的价值。

关键词：引黄闸；吨袋；围堰；黑岗口

中图分类号：TV551 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）05-0073-04

Research on Application of Ton Bags in Dvancing-construction

of Cofferdam in Heigangkou Diversion Gate of Yellow River

GENG Huitao1，2 LI Ziyu3

（1.Yellow River Conservancy Technical Institute，Kaifeng Henan 475004；2.Engineering Technology Research Center of Small Watershed Conservancy Universities of Henan Province，Kaifeng Henan 475004；3. Kaifeng Yellow River Administration Bureau，Kaifeng Henan 475000）

Abstract： Based on the analysis and research on the construction conditions of the cofferdam in Heigangkou diversion gate， authors provided an application of advancing-construction by ton bags to solve the problem caused by geotextile bags and to accelerate the project of Heigangkou diversion gates reinforcement. After manufacturers redesign to leveled up the strength and material structure， ton bags passed sampling tests that all technical data matched the construction requirements. The proposal of using ton bags in advancing-construction has also been identified by experts and competent authorities. It got good effect and achieved good economic and social benefits by using ton bags advancing-construction in the reinforcement project of Heigangkou diversion gates cofferdam of the Yellow River. This breakthrough can provide reference for other similar hydraulic engineering. Meanwhile， it also needs to be promoted and completed in more practice. Authors believes the application of ton bags in the advancing-construction will strive to create greater social value.

Keywords： the diversion gate of the Yellow River；ton bags；cofferdam；Heigangkou

興水利、除水害，事关人类生存、经济发展和社会进步，历来是治国安邦的大事[1]，国家对水利的投入也不遗余力。据统计，2011年到2013年，国家财政已累计投入超过1.3万亿元支持水利工程建设，完成除险加固4万多座小型水库和300多座大中型水库，开展147条重要支流和4 000多条中小河流治理，国家防汛抗旱指挥系统一期工程全面建成，2 058个县初步建成山洪灾害预报预警体系，2 144个县级抗旱服务组织应急抗旱保障能力得到加强[2]。黄河是我国的母亲河，她孕育了灿烂的华夏文明[3]。但黄河流域属资源型缺水流域，供需矛盾突出[4]。中华人民共和国以后，尤其是20世纪五六十年代，黄河下游的沿黄地区，通过修建众多的引黄闸来满足当地的工农业用水、城市用水和生态用水等需求。经过几十年的运行，引黄闸出现了不同程度的质量问题。随着国家“十二五”期间对病险水闸的除险加固，被鉴定为三、四类的水闸也陆续展开了除险加固和拆除重建工作。在此期间，吨袋进占法围堰施工技术经过严格的论证和实践，效果良好，并取得了较好的社会效益和经济效益。

1 黑岗口引黄闸围堰施工

1.1 工程概况

黑岗口引黄闸位于黄河右岸大堤公里桩号 77+170 处，黑岗口险工 30～31 坝之间，地处开封市龙亭区水稻 乡，始建于1957年，五孔箱涵，防洪标准为黄河花园口流 量22 000m3 /s，设计引水流量为50m3 /s，设计灌溉面积约 440km3，属于1级水工建筑物。该闸于1980年接长洞身 40m，并抬升了启闭机室，见图1。经过30余年的运行，黑岗口引黄闸出现闸门止水老化脱落、闸室淤积严重、不均匀沉降、基础渗水、建筑物裂缝、启闭设备故障等问题。例如：每年汛期高含沙洪水退去后，水流携带大量杂草、枯树等漂浮物不断在闸前淤积形成漂浮物堆，造成引水困难且影响黄河防汛，即便进行清淤，也费时费力。经水闸安全鉴定，需要对该闸拆除重建。2014年，该闸启动了除险加固工作，除险加固的主要内容包括：对闸室段、老涵洞段拆 除重建，对闸门、启闭机和配电系统进行更换，以及修复 沉降观测点等。

1.2 围堰施工

围堰是导流工程中的临时性挡水建筑物，用来维护基坑，保证水工建筑物能在干地条件下施工。对于水利工程施工中经常采用的围堰，按照其所使用材料的不同，可以分为：土石围堰、草土围堰、钢板桩格型围堰和混凝土围堰等[5]。

在引黄闸的除险加固和拆除重建工作中，其上下游的横向围堰较多选用土石围堰。当前，土石围堰施工普遍采用土工包进占施工，土工包进占是利用大型“沙袋”在水深溜急的情况下进占施工[6]，因土工包捆扎、运输的限制，抛入水中的形态比较松弛，达到的稳定坡度要在1∶2以上。黑岗口引黄闸除险加固工程上游横向围堰设计断面如图2所示。

土工包进占施工工序如下：自卸汽车到位，人工将预先裁剪好的土工包铺设在车厢内，挖掘机上料，人工利用缝包机进行封口；自卸汽车运至施工场地，推土机推包入水。因自卸汽车卸车时受到较大冲力，为保持土工包的完整性，土工包有效体积不能超过4.5m3。

1.3 土工包进占受阻

2014年9月3日，施工单位按照施工组织设计方案，组织机械、人员对黑岗口险工30坝进行设计削坡、平整场地，之后进行土工包进占施工。第1天和第2天施工进展顺利，两天共进占10m。接下来的两天投入相同的设备和施工人员，但每天进占不到1m，整体进占速度缓慢，严重制约工程进度。

施工单位组织技术人员对现场进行探测，并对土工包施工质量和现场施工条件等进行综合分析。经过认真的分析研究得出，后期进占速度缓慢的原因主要有：①随着占体向大河内延伸，水深溜急，经测量占前水深12.5m，流速已达到3.5m/s，进占速度放缓；②土工包进占因其体积较大，随着可供进占的场地逐渐缩小，机械很难将土工包运送到指定位置，土工包倾卸的位置距进占点较远，用推土机将土工包推至进占点时，常将土工包推烂，这样抛投到大河中，土工包中的土料很容易被河水冲走，因此造成后期土工包进占受阻。

根据土工包进占受阻和吨袋的特性，结合黑岗口引黄闸除险加固工程施工现场的实际情况，以及吨袋在温孟滩河道工程除险加固工程中的应用[7]，经过科学分析和反复研究，施工单位制定了详细的吨袋进占法施工技术方案，并将施工技术方案报主管部门（单位）及专家进行鉴定评审，该吨袋进占法施工方案顺利获批。

2 吨袋进占法围堰施工

2.1 吨袋

吨袋也称集装袋，是一种柔性运输包装容器，广泛用于粉状、颗粒和块状物品的运输包装，因其所装货物一般以1t居多，所以称吨袋，俗称吨包。目前，吨袋所装货物有0.5～3t多种规格。吨袋配以简单的施工机械，就可以实现机械化装袋、运输和抛投，生产效率能大大提高。

吨袋主要材料为PP或PE，可作为短途、长途或远洋运输的容器。吨袋性能优良，安全系数为5～7.5，在结构上具有足够的强度和耐久性。此外，也可以根据用户的要求，定制成具有防潮、防水、防尘和耐辐射等功能的吨袋，装卸、运输和抛投等操作方便。

2.2 吨袋所采用的标准

国内包装行业的标准化落后于包装业的发展，相关规范和标准的制定与产品生产实际不符，内容还停滞在十几年前的水平，而且作为包装用的材料缺乏统一、有效的生产和试验、检测标准。

当前，集装袋所用的标准是《集装袋》（GB/T10454-2000）和《集装袋 顶吊试验方法》（SN/T4788-2017）；水泥袋采用的标准是《水泥包装袋》（GB/T9774-2010）；编织袋采用的标准是《塑料编织袋通用技术要求》（GB/T8946-2013）、《再生塑料编织袋》（QB/T4912-2016）、《出口商品运输包装塑料编织袋检验规程》（SN/T0274-1993）、《出口商品运输包装复合塑料编织袋检验规程》（SN/T 0275-1993）等；土工布采用的标准是《工程用非织造土工布产品规范》（DB44/T 985-2012）、《土工布透水性测定方法》（GB/T15789-1995）、《土工布及其有关产品无负荷时垂直渗透特性的测定》（GB/T15789-2016）等。相似产品在不同行业有不同的标准，尚未形成统一的规范和标准。

吨袋进占法施工过程中使用的吨袋，必须具有一定的抗拉强度、抗冲刷和抗老化性能，并要求其安全系数不低于5，方能满足进占施工的要求。当前，进占用吨袋的生产和检验尚无标准和规范可依，其结构、技术及检验等要求参照《集装袋》（GB/T10454-2000）和《集装袋 顶吊试验方法》（SN/T4788-2017）等进行。

2.3 吨袋进占法围堰施工

黑岗口引黄闸进占用吨袋材料选用PP材料，尺寸1.2m×1.2m×1m。为确保吨袋的机械装运及抛投安全，吨袋生产厂家对提带进行了专门加固处理，吨袋封口位置也进行加长处理，如图3所示。参照《集装袋 顶吊试验方法》（SN/T4788-2017），对进占用吨袋进行抽样试验，经试验，其各项性能均能满足围堰进占施工要求。

吨袋在机械装包及运输过程中，内装土料趋于密实，整体性好，抛入水中后逐层叠加，其形状与块石无疑。经过水下叠加试验，其叠加坡度在1∶1.5时已形成稳定的坡度。吨袋进占法上游围堰实际施工断面见图4。

吨袋进占法施工工序：备料→挖掘机装包→储备→装载机吊运→机械抛投进占。吨袋进占法施工现场布置图见图5。

2.4 吨袋进占施工中的重点及难点

吨袋进占围堰施工在施工過程中的重点和难点有吨袋质量和吨袋运输抛投质量两方面。吨袋必须选用质量过硬的PP材料，且严格控制其尺寸和缝合质量，在试验测试吨袋质量满足要求的情况下方可使用，否则不可投入使用。吨袋装袋完成以后，在运输和抛投过程中要严格控制机械设备不能损坏吨袋，在抛投之前发现有损坏的吨袋，严禁抛投，确保抛投的吨袋均是完好的状态。

3 施工效果

黑岗口引黄闸吨袋进占施工的围堰横断面较土工包进占施工的横断面有较大的减小，经过实际施工，节约了近1/3的占体材料，降低围堰施工工程成本15万余元。施工过程中，两种进占方法的机械、人工、一次抛投量和耗时对比见表1。采用吨袋进占法围堰施工成功解决了土工包进占受阻的难题，加快了围堰填筑的速度，缩短了工期，而且围堰质量得到了保证，确保了黑岗口引黄闸除险加固工程如期完工。

4 结论

吨袋进占法围堰施工技术在黑岗口引黄闸除险加固工程中得到了成功运用，后期在柳园口引黄闸除险加固工程中也得到了运用，效果均良好，且取得了良好的经济效益和社会效益。

吨袋进占法为土石围堰施工提供了一种创新的施工方法，可以为其他工程提供借鉴和参考，但该方法尚缺乏完整、系统的施工工艺，还需要在更多工程中运用和实践，使其施工工艺更加科学和完善，届时其优势会更加凸显，也将会为社会创造更大的价值。

参考文献：

[1]江芳.除水库病险 筑安全堤防[J].中国水利，2015（24）：214-217.

[2]新华网.上万亿元国家水利投入成效如何？——“十二五”重点水利项目追踪[EB/OL].（2014-12-23）[2018-02-03].http：//www.gov.cn/xinwen/2014-12/23/content_2795480.htm.

[3]王力，常博.黄河下游游荡型河段的治理方略[J].城市建设理论研究（电子版），2017（3）：128-129.

[4]程晓陶，吴玉成，王艳艳.洪水管理新理念与防洪安全保障体系的研究[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[5]袁光裕，胡志根.水利工程施工[M].6版.北京：中国水利水电出版社，2016.

[6]邢仁君，雒艳荣，栗家来.“土工包”进占技术在工程中的应用[J].水利建设与管理，2008（12）：49-51.

[7]李怀志，刘树利，刘志潜，等.黄河泥沙在温孟滩河道工程除险加固中的应用[J].人民黄河，2014（1）：6-7，21.