浅谈充砂管袋技术在水利工程中的应用

2022-01-01杨勤良

治淮 2022年1期

杨勤良

一、工程概述

在崇明环岛防汛提标及景观道一期工程段充砂管袋堤身填筑施工组织实施中，施工单位对土工布充砂管袋各关键工序进行严格、有效的质量控制，保证充砂管袋一次成型，充砂管袋施工提前完工，并一次验收达标。本文对崇明环岛防汛提标大型充砂管袋堤身填筑工程充砂管袋施工方法、堤身加载速率及沉降位移观测等几个方面的工程施工质量控制要点作简要探讨。

二、充砂管袋施工方法

土工布充填袋制作的工艺、制作质量的好坏、尺寸的合适与否将直接影响袋体的充填质量和施工效率，因此，充填袋的制作是确保工程质量、加速施工进度、确保工期的重要环节。

（一）袋体尺寸控制

1.充砂管袋施工控制标高的确定

施工控制标高决定了袋体的尺寸，因此，首先需确定施工控制标高。该工程采用如下施工标高控制原则：

充砂管袋施工控制标高=充砂管袋设计标高+预留沉降量

2.充填袋宽度

该工程中充砂管袋顶宽为4m，其下各层袋体外侧以1 ∶2、内侧以1 ∶1.5 坡度递增。为了减小铺设偏差和充填袋膨胀造成的堰体尺寸增大，每层袋体的制作尺寸比设计图纸小20cm。

3.充填袋长度

充填袋的长度由充砂的效率结合潮水的变化确定，根据该工程砂的特性、泥面以及潮汐等实际情况，结合施工设备的性能，每袋长度以利于制作和施工方便为宜，一般控制在25～40m 之间。在保证充填质量的前提下，应尽量加大充填袋的长度，尽量减少袋体的搭接缝，且最小长度不得小于20m。同时，为了避免上下层袋体间出现通缝以及合理组织充填施工，同一层面的充填袋可制作成2～3 种不同的长度尺寸，以利施工布置的灵活性。

4.充填袋厚度

充填袋的厚度首先要能保证袋体充填的平整度；其次要避免因袋体充填压力过大而出现破损；最后应根据堤顶标高的变化调整袋体的厚度，以利于控制充砂管袋的顶面标高。一般厚度控制在为0.5～0.6m 左右。

（二）充填袋制作

充填袋材质选用透水性和保土性较好的编织土工布，土工布袋在运输、制作、施工过程中不得长时间暴露日晒，需露天放置时应及时进行覆盖。袋体裁剪尺寸应根据设计断面尺寸加上2m 富余量。裁剪好的充填袋采用工业缝纫机缝制，缝制线采用锦纶线，充填袋的接缝应采用包缝或丁缝。接缝采用二道锦纶线，针脚间距≤7mm，缝制后强度不低于原织物设计强度的70%。同时在长度方向（沿轴线方向）主要受力处不得有连接缝（除两侧边连接处）。

（三）充填袋的铺设及充填

1.工艺流程

施工准备→施工测量→铺设吹填设备→铺设充灌袋→吹砂充灌作业。

2.施工注意要点

（1）土工织物充填袋材料的指标

布袋采用防老化黑编织土工布，单位面积质量大于200g/m2。袋体内充填料应选用粉土，充填饱满度为85%，充填后的干重度应达到15kN/m3以上。

（2）充填砂袋的制作

1）砂袋制作成筒状，袋的尺寸根据棱体断面不同高度和宽度，加上退档尺寸及预留沉降尺寸缝制，长度一般在20～50m，袋的冲灌袖口（Φ30cm，L=50cm）数视砂袋的大小而定，一般4～8 个，力求吹灌砂土袋平整。

2）采用三股强度不小于150N 的尼龙线缝三道（先缝两道，折叠后再缝一道），保证缝合牢固。

3）缝合好的袋子将中线和上、下侧做好标志。

（3）定位和袋体铺放

可利用GPS 定位每层袋体位置。

1）水上铺放：GPS 定位后作出袋体位置的标记，袋体平面展开铺放后，利用钢钎固定位置。

2）水下铺放：GPS 定位，在铺设的地方打好定位桩，织物袋通过定位桩固定。

（4）充填袋的充填

1）充填袋袋体固定好后，采用抽砂船上的抽砂机组进行充填砂作业。充填前应先将充砂管插入土工袋上的冲灌袖口内并固定牢靠。进行充砂施工作业，袋体充填饱满度为85%，充填后袋体内粉土的干重度应达到15kN/m³以上。对充砂口进行有效的人工缝制，确保充填袋的完整性。

2）充填砂性土试验合格后再予以采用。

3）充填过程中上下袋体的铺设应错缝搭接紧靠，同层相邻袋体铺设时应预留收缩量，确保充填后相邻袋体相互挤紧，两端间隙用小砂袋填平。上下层袋体应错缝铺设，充填后的袋体不得形成水平通缝。袋体充填按照“充填—拼浆—二次充填”的顺序进行，每层袋体充填厚度按0.5m 控制。袋体充填完成后应对袋体表面进行检查，袋体在铺设和充填过程中若出现袋体损伤应及时修复，修复采用外覆法。

4）充填时，应根据每个充填区域工程量的大小，合理配置机械配备，确保每个砂袋的完成。

5）整个土工织物袋体的充填，采用阶梯递进的方法往前推进，相邻袋体的搭接在150cm 以上。施工时，先在已充填好的砂袋上铺设袋体，铺设完毕后，先充填搭接部位，确保土体固结后袋体不再移动，保证搭接部位的平整度、充填质量及搭接长度。上下层之间的砂袋应错缝堆叠，其搭接缝错位在3.0m 以上，以免形成通缝。如土体排水固结速度较慢，可采用拍打编织袋或人工踩踏等办法，加快透水速度。

6）砂袋的厚度及平整度控制。对砂袋的厚度控制,可根据砂袋的型号尺寸计算每个砂袋需吹填的土方量,再通过测算砂船中沙的土方量进行间接控制,同时由潜水员水下控制。施工完毕后可通过测量仪器对平整度进行测量检测。

三、质量控制要点

（一）加强沉降位移观测，合理控制施工速率，确保堤身稳定

充砂管袋工程堤身稳定性的主要隐患是堤身不均匀沉降，造成充填袋体撕裂，发生侧滑或者坍塌现象，使工程蒙受经济损失，影响堤身观感和质量。施工过程中合理控制加载速率，便可很好地预防因堤身较大的不均匀沉降而发生的侧滑或者坍塌现象。因此，在施工过程中应加强沉降位移观测，根据观测数值实时指导堤身加载速率。堤身加载应分层进行充灌，每层袋体施工完毕后，下一层袋体施工前保证适宜的间歇时间，在观测数据正常的情况下方可进行下一层袋体充灌施工，观测数据异常时应适当地延长间歇时间，必要时在堤身观测数据异常处坡脚位置进行抛石反压，确保堤身安全。

充填袋体发生侧滑或坍塌现象大多发生在袋体低潮出水之后，分析原因应与潮汐落潮后水浮托力及侧向压力骤减有关。因此，施工至低潮位置时，应加强沉降位移观测，合理控制充填袋施工进度，确保堤身稳定不发生质量问题。