袋裝砂結(jié)構(gòu)在水利工程應(yīng)用上的優(yōu)缺點(diǎn)及展望

朝昶陽　程振雷

摘 要：綜合袋裝砂構(gòu)造技術(shù)在很多水利項(xiàng)目建筑中的運(yùn)用，講述了袋裝砂技術(shù)的長處和不好的地方以及其使用范疇，從科學(xué)的角度解析了袋裝砂技術(shù)使用過程中注意的問題以及發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：袋裝砂工藝；水利工程；優(yōu)缺點(diǎn)；展望

1 引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速前進(jìn)，國內(nèi)東部沿海區(qū)域人口激增，伴隨著人口的持續(xù)激增以及人類生活水準(zhǔn)的持續(xù)提升，對(duì)水利設(shè)備的需求也在持續(xù)提升，如：伴隨著上海人口數(shù)量的激增以及用水的持續(xù)增多，原來的水庫要一直的擴(kuò)張重新建設(shè)，并且人們對(duì)用水的品質(zhì)需求也日益提升，之前的城市供水布局已經(jīng)不能夠滿足人們的使用，要建設(shè)新的供水地，都需求大規(guī)模水利項(xiàng)目建筑。但是以往的水利項(xiàng)目構(gòu)造方式大多是土石方構(gòu)造抑或混凝土構(gòu)造的，這種構(gòu)造對(duì)根基需求很高，并且對(duì)原料的依附性很高，例如上海這種是由泥沙沖擊堆積的城市，地基根本達(dá)不到建設(shè)大規(guī)模水利項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)這種區(qū)域內(nèi)一般都缺少黃沙、石料甚至是沒有，要在這種位置中建筑大規(guī)模水利設(shè)備，會(huì)使用大量的資金，并且構(gòu)造也不是很安穩(wěn)。根據(jù)資料顯示，美國、日本、荷蘭、馬來西亞、菲律賓、中國臺(tái)灣等都存在運(yùn)用充砂土工織物袋或者長管袋的項(xiàng)目案例。上世紀(jì)七十年代，袋裝砂構(gòu)造進(jìn)入我國。第一次出現(xiàn)是在江浙區(qū)域被普遍使用在河海堤壩項(xiàng)目，有著很好的成果，并且最近幾年伴隨著袋裝砂構(gòu)造在河北曹妃甸建筑、長江出口深水航道建筑、洋山深水港建筑、天津臨時(shí)港、南港發(fā)展建筑等很多港口航道項(xiàng)目中成功使用，在很大程度上治理了以往構(gòu)造樣式中對(duì)地基的高需求，對(duì)一些普通物料的依附性高的毛病。

2 袋裝砂工藝的優(yōu)點(diǎn)

2.1 就地取材，工程造價(jià)低。使用袋裝砂構(gòu)造，主要是使用砂石，擁有根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r因地制宜的特征，能夠在很大程度上減少項(xiàng)目成本，尤其是在石料十分緊缺的區(qū)域這種優(yōu)點(diǎn)更加顯著，使用袋裝砂構(gòu)造能夠在很大程度上使用項(xiàng)目地區(qū)周圍砂源，運(yùn)送距離短，同時(shí)能夠開展水上工作。按照相關(guān)項(xiàng)目真實(shí)狀況，如果能夠就近選取砂石，袋裝砂構(gòu)造要比拋石構(gòu)造節(jié)省百分之三十到一半的成本，如果購買砂石的位置是在一百千米的距離內(nèi)，能夠節(jié)省百分之十到百分之十五的成本。

2.2 構(gòu)造建議，建筑迅速。尤其是針對(duì)堤心砂進(jìn)行綜合的袋裝砂建筑，能夠在很大程度上減少建筑時(shí)間；針對(duì)水深的項(xiàng)目，袋裝砂的填實(shí)能全部使用水上建筑，降低了拋石堤由于建筑工程臨時(shí)道路而需要進(jìn)行的準(zhǔn)備活動(dòng)以及時(shí)間；針對(duì)防止?jié)B漏需求不高的項(xiàng)目，因?yàn)榇b砂相比拋石的堤心擁有很好的防止?jié)B漏的功能，不需要建立防止?jié)B漏的物體，簡單化了建筑程序，圍堤建筑到一定高度就能夠開展堤心砂回填建筑；現(xiàn)在的排護(hù)底比之前的更擁有物料生產(chǎn)工廠化、輸送集約化、建筑設(shè)備化、大范圍增快建筑的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 可塑能力強(qiáng)，全體機(jī)能優(yōu)。袋裝砂擁有很好的集體性以及柔軟性，對(duì)地基形狀的變化擁有很好的適應(yīng)能力；袋裝砂構(gòu)造對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的重力分布勻稱，能夠在很大程度上提升項(xiàng)目建筑階段的安穩(wěn)性；除此之外，土工袋體還擁有加筋體的性能，有助于提升堤壩的安穩(wěn)性，在地質(zhì)情況比較不好的軟土質(zhì)上建設(shè)堤壩時(shí)能夠使用。

2.4 江海建筑，助于防臺(tái)風(fēng)防洪澇。在江河和大海連接的位置建筑，就怕會(huì)遇到臺(tái)風(fēng)亦或者洪澇，假如防范措施沒有做好肯定會(huì)帶來很嚴(yán)重的虧損。并且伴隨著袋裝砂技術(shù)的持續(xù)成熟，袋裝砂每一袋的重量都到了幾十噸或者幾百噸，擁有很強(qiáng)的抵抗浪潮的性能，填充袋體能夠迅速的變成阻斷洪澇的斷面，有助于阻止臺(tái)風(fēng)、洪澇，在很大程度上降低了建筑期間的成本。

3 袋裝砂技術(shù)的不足

3.1 受砂源作用大。伴隨著袋裝砂在項(xiàng)目上大量的運(yùn)用，使用的砂日益增多，砂源區(qū)域的經(jīng)濟(jì)利益日益顯著，在各個(gè)方面帶來的矛盾日益激增，給項(xiàng)目建筑帶來不良作用。

3.2 受水深作用大。當(dāng)前狀況下袋裝砂中使用的砂都是粉細(xì)砂，如果把陸上這種種類的砂再運(yùn)送到建筑場(chǎng)所使用的成本會(huì)增多，并且盡管深水拋袋技術(shù)已經(jīng)有了一定的成果，不過還會(huì)出現(xiàn)破損的狀況，對(duì)防止?jié)B漏標(biāo)準(zhǔn)高的項(xiàng)目就不能夠滿足，所以袋裝砂技術(shù)比較適合在淺水位置使用。

4 袋裝砂技術(shù)使用中要關(guān)注的事項(xiàng)

4.1 科學(xué)布置加載速度。袋裝砂在建筑程序中一定要操縱其加載速度，防止因?yàn)樗俣冗^快，對(duì)大堤的安穩(wěn)產(chǎn)生不良影響。袋裝砂是分階段建筑的，第一階段陵體上下構(gòu)造的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)上是不能比三天少，第二第三階段陵體上下構(gòu)造的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)是不能比七天少，禁止上下結(jié)構(gòu)持續(xù)建筑，每一層五十厘米，不過在真實(shí)建筑程序中，能夠使用沉降位移視察信息來指揮項(xiàng)目的執(zhí)行，科學(xué)適宜的布置加載速度。

4.2 拋填砂袋堤身的密實(shí)性直接。充填砂袋自身的密實(shí)性和項(xiàng)目品質(zhì)以及安穩(wěn)有著直接的關(guān)系，一定要增強(qiáng)建筑過程中對(duì)密實(shí)性的操縱。按照之前的建筑經(jīng)歷、綜合砂源條件等，選用比拋填速度更好的大規(guī)模板船側(cè)翻拋袋進(jìn)行填充的建筑形式，每天最多能夠拋出二千立方米。建筑中使用船載定位系統(tǒng)以及專用定位程序開展定位，拋填的準(zhǔn)確性高。當(dāng)把砂袋拋進(jìn)水中在進(jìn)入水之后砂袋會(huì)存在一定的移動(dòng)，進(jìn)而對(duì)水下的堤壩自身形狀產(chǎn)生不良的影響。在拋填時(shí)在砂袋上系能夠懸浮的方式開展砂袋移動(dòng)實(shí)驗(yàn)，能夠檢測(cè)出一樣的水深環(huán)境下各個(gè)類型的砂袋在漲落急時(shí)移動(dòng)的大體情況，按照檢測(cè)到的結(jié)果對(duì)拋袋的建筑數(shù)據(jù)開展相關(guān)的調(diào)節(jié)。同時(shí)經(jīng)過測(cè)驗(yàn)移動(dòng)距離以及潛摸測(cè)驗(yàn)真實(shí)拋出方位以及拋出的重量，立即對(duì)堤身斷面開展檢測(cè)，了解水下袋裝砂會(huì)形成的形狀，以便能夠指揮現(xiàn)場(chǎng)建筑，確定是不是還要繼續(xù)拋填，在什么位置拋填，保證水下堤壩的形狀品質(zhì)。

4.3 做足龍口合攏準(zhǔn)備。袋裝砂工藝的龍口合攏是工程進(jìn)展中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也是工程成功與否的標(biāo)志性節(jié)點(diǎn)，尤其是像水庫這樣單純圍堤的合攏，比吹填圍堤的合攏更困難，風(fēng)險(xiǎn)亦更大。因此在合攏前必須作充分準(zhǔn)備，作好合攏方案，選擇合適時(shí)機(jī)一氣呵成。

4.4 拋填砂袋密實(shí)控制做好已完工程保護(hù)。為了使已建堤壩更加穩(wěn)定，施工工期更短，像有堤心砂的工程應(yīng)采用邊施工棱體，邊進(jìn)行堤心砂吹填，棱體完工后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行反濾層和干砌塊石護(hù)面的施工。

5 袋裝砂工藝在水利工程中的應(yīng)用展望

5.1 關(guān)于沖填料問題。砂袋的沖填效果與砂粒的粒徑及級(jí)配密切相關(guān)，但是否可使用施工現(xiàn)場(chǎng)的淤泥質(zhì)土通過添加一定數(shù)量的水泥（一般為4%-8%）所形成的固化土來充灌袋，這樣不僅可以解決砂源難于尋找的問題和袋裝砂在施工過程中易被風(fēng)浪沖毀的問題，同時(shí)可以解決該結(jié)構(gòu)防滲滲徑過大的問題，減小壩體斷面。近年來，隨著各相關(guān)單位在這方面開展的深入研究，模袋固化土海上圍堰堤心結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)水平、施工技術(shù)水平、施工質(zhì)量和施工進(jìn)度有了很大提高。最為重要的是天津臨港工業(yè)區(qū)灘涂開發(fā)海上圍堰在施工期間經(jīng)受住了2003年10月發(fā)生的50年罕見大風(fēng)暴潮的襲擊而安然無恙。這項(xiàng)技術(shù)在缺乏砂石料的軟土灘涂地區(qū)具有較廣泛的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

5.2 關(guān)于填充設(shè)備問題。九十年代初期開始和隨后得到普遍推廣應(yīng)用的袋裝砂斜坡堤的施工技術(shù)中仍采用大量民工進(jìn)行技術(shù)水平低下的施工方法，充灌好的砂袋在沒有得到及時(shí)保護(hù)的情況下很容易被突如其來的風(fēng)浪所沖毀。如采用流量更大的潛水泵取代目前的泥漿泵（因?yàn)楝F(xiàn)有的泥漿泵流量較低而且施工時(shí)受潮位影響較大），或使用小型絞吸挖泥船直接進(jìn)行砂袋的充灌（國外普遍使用小型絞吸挖泥船進(jìn)行施工），或?qū)⒛酀{泵流量、泥漿濃度與袋體大小集成搭配，必然可以解決技術(shù)水平低的問題。

5.3 應(yīng)用前景廣闊。伴隨著長江、珠江以及黃河三角洲的飛速前進(jìn)，人口數(shù)量的不斷激增，以往的水利設(shè)備越來越不能夠符合人們的需求，并且這些區(qū)域原來都是沒有水利項(xiàng)目主體的區(qū)域，想要建筑大規(guī)模的水利項(xiàng)目都很難完成，然而新式袋裝砂構(gòu)造，能夠放棄之前砂石料等材料，使用所建筑位置含量富饒的粉細(xì)砂，節(jié)省能源，建筑達(dá)標(biāo)的大規(guī)模項(xiàng)目。伴隨著奉賢水上中心項(xiàng)目以及青草沙水庫項(xiàng)目的順利執(zhí)行，深信在這個(gè)地區(qū)使用袋裝砂構(gòu)造能夠建筑出花樣不斷的項(xiàng)目，符合此區(qū)域的前進(jìn)。

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第一作者簡介：朝昶陽（1995，3-），男，漢族，江蘇南京人，現(xiàn)為江蘇科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)生，主要從事高分子新材料方面的學(xué)習(xí)與研究工作。