充砂管袋技术在砂性基础围堰防渗封堵中的应用*

张 磊，陈 思，苗新锋，王国祥

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

在水利水电工程项目中，围堰工程对工程建设的顺利进行有显著影响[1]。特别是在许多大型水利水电工程施工中，围堰工程对保证整个工程的施工质量尤为重要，如三峡工程一二期围堰[2-3]、溪洛渡水电站上下游围堰[4]、乌东德水电站围堰[5]、双江口水电站围堰等[6]。因此，应因地制宜，选择合适的围堰形式，就地取材，保证围堰的安全性及防渗性，否则极容易因渗漏而影响围堰安全[7]。

渗漏是围堰施工中的常见问题，其不仅干扰施工环境，而且影响围堰的稳定性。因此，渗漏发生与否是围堰建成后需首要关注的问题[8]。以北支江综合整治上游水闸、船闸工程中围堰施工为例，分析该围堰渗漏情况，并总结围堰防渗施工技术。

1 工程概况

北支江上游水闸、船闸工程主要包括上游水闸、船闸，工程范围内的堤防工程及上、下游围堰等临时工程，其周边环境如图1所示。

图1 周边环境

本工程导流建筑物级别为4级，上游围堰按上堵坝上游断面5年一遇洪水位8.900m设计，顶高程取10.000m；下游围堰按5年一遇洪水位8.630m设计，围堰顶高程取9.200m。上游围堰采用上堵坝作为围堰挡水，同时上堵坝上游侧及改线道路布置高压旋喷防渗墙以增强防渗性；上游围堰全长402m，顶高程10.000m，改线道路顶宽8m，上、下游坡比1∶1.8～1∶2.0。下游围堰采用充砂管袋围堰挡水，同时布置高压旋喷防渗墙，左岸与已建的补水泵站出口挡土墙衔接，右岸与东洲岛岸坡相连；下游围堰全长437m，顶高程9.200m，顶宽6m，上、下游坡比1∶1.8 ～1∶2.0，河道中间区域塘泥达2.9m，考虑围堰稳定性，围堰中心100m底宽适当加宽3m；围堰合计约13.16万m3，其中充砂管袋约10.70万m3，填芯砂1.79万m3，黏土0.67万m3。

围堰土源首先考虑河道取土，如河道取土不能满足围堰施工工程量要求，则其余部分考虑在距下游围堰下游侧2～3km河滩地防护林地取土，施工时需先进行防护林砍伐。根据地质资料及现场实地探挖，表层1～2m为杂填土，以下为粉细砂，取土前需先进行清表及表层土开挖，地下水位高。高压旋喷防渗墙孔距0.7m，穿过粉细砂层≥1.5m，上游围堰高压旋喷施工平台高程为8.000m，下游围堰高压旋喷施工平台高程为7.000m。

2 围堰施工特点

1)根据进度安排，围堰应尽早施工，工程工期紧、赶工难度较大。

2)围堰施工在汛期进行，充砂管袋只能采用水下充填施工，铺设定位存在一定难度。

3)下游围堰施工工期短，加载速率较大，表面塘泥厚度为0.5～2.9m，易产生滑移和沉陷，需清理塘泥，并采取相应的抗滑固袋措施。

4)左岸相邻标段泵站出水口距离围堰较近，易对围堰产生冲刷和旋流冲损，该区域围堰需按设计要求做好防淘、刷等防护工作。

5)围堰布置区域河床淤泥较厚，在围堰施工前需对该区域淤泥进行水下清淤或高压水清理。

6)上游围堰防渗轴线范围内块石等障碍物较多，施工工作面窄小，为保证防渗效果及施工顺畅，围堰施工前需对该区域进行清障。

7)下游围堰右岸2km处区域现状为防护林，树木较密，地下水位较高。需根据现场实际情况采用井点降水后进行旱地开挖作业，并需在上、下游围堰附近修建临时中转场。

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3 围堰总体施工方案

围堰结构采用充砂管袋护面填芯砂结构，围堰防渗采用双重管高压旋喷桩防渗墙结构。吹填土源开采方案选择河道取土(淤砂)。

根据地质资料，塘泥厚度0.5～2.9m，较厚塘泥主要分布在河床中间区域，考虑到围堰稳定性，防止产生滑移和沉陷，在围堰管袋施工前利用浮筒将高压水枪插入塘泥进行冲散，再进行底部管袋施工。管袋施工总体顺序为由右岸向左岸逐层加载，先管袋后填芯砂分层施工而成。待堰体填筑至高压旋喷桩施工平台高程后，进行高压旋喷桩施工形成防渗结构，而后继续加载至围堰设计高程。

4 施工关键技术

考虑下游围堰距取料点较近，为节省投资，可暂不考虑设临时砂库，直接自取料点充填至围堰施工区。上游围堰距取料点较远，考虑在右岸设置1座临时砂库，施工流程如图2所示。

图2 施工流程

4.1 管袋制作

1)首先需根据坝宽、滩面高程、堤坡及沉降量等综合指标确定合理的袋体宽度，同时需考虑上下错缝。

2)袋体为筒式，采用280g/m2防紫外线抗老化土工布，断裂强度60kN/m。

3)由于袋体的容积存在差异，设置充填管口时也应有所不同。一般要求充填作用区相等，同时保留2～3对袖管状充砂口于布袋的上片。袋体可选用35支三股锦纶线缝制，为使线缝平顺均匀牢固，建议缝3道。

4)每30～40m2设置1个管口，管口直径为12cm，长40cm。1个充砂管袋通常设3～4个管口，呈梅花形均匀布设。充填完成后及时用绳子将吹砂管口扎紧，防止管袋中土方流失。

4.2 管袋铺设

上、下游围堰均采用水上铺设，铺设前先进行铺设范围内清障，防止刺破管袋。施工时在拟铺设区域的两端用GPS定位，采用浮筒或小船人工进行钢管桩定位，然后与利用缆绳将四边拉环钢管桩连接，人工拖拉，将管袋拖至铺设区域，再通过收放锚绳调整管袋位置，直至符合设计要求，随后打入长6m、间距2m的钢管桩进行定位，防止管袋在充填过程中发生漂滑移位。由水上作业人员将吹填进浆袋口与进浆袖口固定，先期充填时需控制充填速度，待管袋基本稳固后再正常充填。

4.3 充砂管袋施工

1)为确保工程质量，在大面积充填之前，在下游料源附近进行试充，其目的是通过试充得到相关参数，并对后续大规模的管袋充灌进行指导。

2)管袋充灌采取交通船与人工铺设袋布相结合的施工方式，首先利用人工将袋体摊铺就位，做好固定及管口连接，需要注意的是编织布袋的缝合线应与轴线垂直。随之启动泥浆泵进行充填工作，充填时留意泥浆的流量、流向和流速，并随时调控输送管口的方向，避免发生因袋体受力不均而导致变形移位。

3)水下充灌管袋中土体时难以固结成型，充灌砂袋的成型取决于取砂区域的级配，当淤泥含量超标时不能一次成型，因而水下充灌所用砂土颗粒要粗，尽量采用中砂，含泥量<10%，此种砂土排水固结快，具体技术指标根据现场试验确定。

4)充砂管袋棱体施工时，在上游围堰右岸附近暂考虑设置1个临时砂库，上游围堰填筑需采用泥浆泵自临时砂库输送至围堰施工面；下游围堰可自取料点直接输送至围堰施工面。

5)当袋体逐渐充满时，需特别注意对屏浆压力的控制，以防袋体破裂。充灌结束后需绑扎袖口，防止漏砂。

6)袋体的充填高度由充填试验和土料情况综合确定，袋体的厚度控制为每层≤80cm。袋子面积较大时，厚度可稍稍增加，必要时可采取二次充填。施工时应控制同一层袋体的厚度基本相同，以方便下一层袋的施工并保证施工质量。

7)施工过程中，需分层铺设编织袋充填棱体，并平行或垂直于围堰的轴线，上、下层交错排列，不留通缝，且袋体间不能存在空隙。

8)袋体滤水后，方能在袋体的上部进行其他袋体的充填工作。

9)下层管袋应尽量平整，否则将用袋装砂或袋装碎石固定，以避免上层管袋在吹填时发生水平位移。另外，棱体在固结前可踩袋，但要禁止无目标走动。

10)吹填后，要做好棱体的保护工作，特别是平台以下，外坡可临时选用土工布覆盖保护的方式，在土工布上铺袋装碎石，同时用块石压重，避免外棱体破坏。

4.4 填芯砂施工

吹填砂与充砂管袋交叉施工，相互形成依托。在围堰两侧充砂管袋砂棱体形成后，即可进行吹填施工，直接从储砂池中取料进行吹填。

4.5 高压旋喷防渗墙施工

围堰堤身形成后即开始高压旋喷防渗墙施工。高压旋喷防渗墙采用旋喷套接，确保防渗效果。高压旋喷孔距为0.7m，采用双重管法施工。

5 围堰防渗效果

北支江上游水闸、船闸工程中围堰结构采用充砂管袋护面填芯砂结构，围堰防渗采用双重管高压旋喷桩防渗墙结构。经检查，该工程围堰稳定，安全性较高，施工质量良好，未发生渗漏情况。

6 结语

在北支江上游水闸、船闸工程中，根据地质情况及工程特点，最终采用砂性基础围堰，并确定了砂性基础围堰的施工总体方案，从管袋制作、管袋铺设、充砂管袋施工、填芯砂施工及高压旋喷防渗灌浆等方面严控施工质量。围堰施工完成后，对防渗效果进行检查，未发现渗漏，说明该砂性基础围堰防渗效果良好，可为类似水利工程施工中的围堰施工提供参考。