某水利枢纽工程膜袋砂围堰施工技术分析

高 晶

（广东水电二局股份有限公司，广东 广州 511340）

1 工程概况

茅龙北水利枢纽工程包括翠亨新区起步区马鞍北岛横六涌即河涌整治、新建水闸、船闸及泵站工程。其中马鞍北岛3条河涌整治，河涌中心线长度3.39 km，其中横一涌与横二涌连通涵重建，长1.05 km，连通涵横二涌出口处重建马安村内排泵站，连通涵横一涌出口现状马安村内排泵站拆除，建节制闸1座；新建3 座水闸，总净宽100 m，总排水流量346 m3/s；新建茅龙北船闸，净宽12 m，通航级别Ⅷ级；新建茅龙泵站1座。

外、内河侧修筑围堰挡水并封闭基坑进行干地施工。内围堰断面设计：围堰中心线总长212.73 m，用土工布袋充填砂构筑，充填砂料采用中粗海砂，堰顶高2.50 m，宽5.00 m，基坑侧和迎水侧边坡坡比1∶4，高0.50 m处设一级马道，宽5 m，迎水侧边坡坡面铺设一层复合土工膜，并压50 cm厚袋装土条带。

2 膜袋砂围堰施工技术分析

2.1 施工工艺

由土工格栅铺设、吹填砂垫层和膜袋砂充填等工序构成膜袋砂围堰施工流程。

2.2 膜袋分层分区、基面处理、土工格栅铺设及吹填砂垫层

2.2.1 膜袋分层分区布置

据膜袋砂围堰横断面显示，桩号N0+60-N0+90段，先对围堰中轴线右侧低洼处，以小尺寸膜袋分层、分块铺设至高程-0.50 m 处，再全线（桩号N0+00～N0+240 段）使用大尺寸膜袋填筑。据膜袋砂围堰纵断面显示，总体上地形起伏不大，桩号N0+120～N0+170 段有底部高程-4.30 m 的洼地，宽63 m，与围堰底宽一致，用大尺寸膜袋层层填筑。分层分区横断面图、分层分区平面图（此略），膜袋分层分区尺寸表（此略）。

2.2.2 围堰基础面清理

①将面层上的浮泥、垃圾等用水陆两栖反铲沿围堰结构边线刮除，堆放岸边装运。②以多台水陆两栖反铲接力“后退法”挖槽，第一台反铲先将挖槽的泥土丢弃其后，第二台反铲则接着将泥土挖除再丢其后，以此类推，直至最后一台反铲接力将挖槽泥土装载岸边15t自卸汽车，运至约500 m外弃土场。③水陆两栖反铲接力由岸边至深坑运送吹填砂回填至原河床面。

2.2.3 凸结点钢塑土工格栅铺设

2.2.3.1 土工格栅铺设工艺流程

2.2.3.2 船舶双GPS定位

①把土工格栅在围堰平面图上划分成条形区段，并在角点标设坐标；②两船上各设置一台连接计算机的GPS移动站，实时监控船体位置，并铰锚移船作业。

2.2.3.3 土工格栅水下铺设

把土工格栅一端固定在铺排船卷筒上，另一端固定在平板驳上；铰锚移船，卷筒匀速转动。一卷铺后，按同样流程持续铺设下一卷，并使每幅土工格栅间搭接最小1 m。

2.2.3.4 吹填砂垫层

基础面用吹填砂铺厚0.50 m 垫层并整平。事前抛浮漂标识吹填砂范围，满底泥驳船把吹填砂由拖轮运至现场，吹泥船经排泥管送至仓面内吹填，水陆两栖长臂挖机整平。

2.3 膜袋砂施工技术

2.3.1 工艺流程

膜袋砂施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图

2.3.2 材料设计要求

防老化裂膜丝机用土工布制作膜袋，出厂合格证和检测报告齐全；单位面积质量≥250 g/m2，经纬向断裂强度≥42 kN/m。自然暴露水面上2年后强度不小于原强度80%。

2.3.3 施工方法

2.3.3.1 膜袋制作

砂袋横向方向为整体，充砂袋加工成长方形，纵向尺寸大于横向，一般制作宽度超过设计3%，长20～50 m 取整。随上层充填袋断面的变小，纵向长度相应增大。充填袋按设计尺寸统一在厂家加工，进场取样监测合格后用于施工。充填袋加工时应选用较宽布幅，缝截处折叠宽约100 mm 三层，用锦纶线缝三道。拼接缝相邻间距大于2 m，断面成型后的外露部分不设拼接缝；充灌袋纵向层错缝≥1.50 m，每层制作异型袋以便错缝。充灌口直径30 cm，进砂袖口长≥500 mm 且高于水面，最外围袖口距袋边3 m，袖口间距4 m。

2.3.3.2 膜袋砂平面布置

桩号N0+70～N0+170段地形起伏-0.50～-2.50 m，横向起伏较大，区域较小。以小尺寸膜袋分层填平，绘制平面图（此略）。

2.3.3.3 膜袋砂充灌

①按每层膜袋砂平面图，由地面从低到高布置，中粗海砂充填。砂船就位后，两台泥浆泵开动高压水枪冲水到砂船舱内混合后，再开动泥浆泵充灌膜袋。②低潮位时人工现场铺排膜袋，袖口朝上与泥浆泵管口连接。测量放样，底层袋四周用尼龙绳绑钎在地下钢管固定，上、下层用尼龙绳绑定。③先充灌四边各灌口20 cm 厚，再由中间向四边各灌口充灌，当袋体逐步充满后，注意充填压力，防止布袋破裂。④3 d后固结度达到70%可进行上一层施工。拉筋控制砂袋厚0.40～0.50 m，达到理想的充填厚度和平整度。调整管口方向。在袋体顶面来回踩踏，待整体达70%饱满度时，即可适当减少充填机械，并经固结脱水后再充灌。直至充满度85%以上，干总重14.50 kN/m3以上。⑤分层铺设，呈阶梯状上升；上、下层交错排列，错缝间距≥2 m，严禁袋体间留有空隙、通缝。禁止有利刃块石堆压新充袋体，原则上孔洞修补要用相同材料，且缝接宽≥150 cm。

2.3.4 膜袋砂沉降加高处理

围堰完成后会一直固结，具体时间拟参考西海堤陆域5.00 m高吹填砂，固结排水时间180 d。因此180 d内沉降超过0.50 m，需再次吹填膜袋砂至堰顶2.50 m高程处；反之，则以袋装土填至堰顶高。围堰左右岸备好袋装土，以备大潮时加高，不均匀沉降区域用袋装土人工补平到设计高程。用膜袋相同材料缝补沉降撕裂，横向预留2～3 m沉降量。

2.4 铺设围堰迎水面复合土工膜

①铺设围堰迎水面防渗复合土工膜，注意膜条带搭接≥1 m。坡脚顺围堰轴线开挖底宽1 m 齿槽，槽内埋入土工膜与岸坡“刺墙”接头，分别向两端岸坡里侧各开挖1.50 m，伸入土工膜，再用袋装土压紧回填。②土工膜铺设后，覆盖袋装土。

3 围堰抗滑稳定分析

计算参数：γ砂=15 kN/m3，摩擦系数f=0.3，γ水=9.8kN/m3。按单宽1 m计算，计算简图见图2。

图2 围堰稳定计算简图

据《水利水电工程围堰设计规范》，围堰工程抗滑安全系数k≥1.3；按抗滑稳定公式经计算：①单宽围堰自重W自：W自=γ砂·A1=15×107=1 605.00（kN）；②单宽围堰斜面上水荷载W水：W水=γ水·A2=9.8×35=343.00（kN）；③竖直方向总重：W总=W自+W水=1 948.00（kN）；④水平向荷载：P=（γ水·h2）/2=（9.8×4.15×4.15）/2=84.40（kN）；⑤堰体抗滑计算：K=（W·f）/P=（1 948.00×0.3）/84.40=6.924。经计算，十年一遇潮水位2.15 m抗滑稳定系数K=6.924，大于1.3，因此围堰抗滑稳定满足《水利水电工程围堰设计规范》要求。

4 结语

综上所述，熟悉工程概况，确定膜袋砂围堰施工流程；重点从膜袋分层分区、基面处理、土工格栅铺设及吹填砂垫层、膜袋砂施工技术和铺设围堰迎水面复合土工膜等方面分析膜袋砂围堰施工技术；同时对膜袋砂围堰结构抗滑稳定分析。