潮汐河段深水袋裝砂施工的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

劉志華

摘 要：在目前的水運(yùn)和水利工程中，袋裝砂在導(dǎo)堤、圍堰、丁壩的形成中得到廣泛的運(yùn)用。袋裝砂作為堤芯，有效的解決了在缺乏石料供應(yīng)區(qū)域拋石斜坡堤塊石供應(yīng)不足的難題，并有效的降低了施工成本，而且在有防滲流要求建筑物的形成中，它有拋石壩所不具備的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵字：袋裝砂 工藝 探索

根據(jù)以往的實(shí)踐和資料，在沿海圍海造地中，圍堰采用袋裝砂堤芯壩施工，袋裝砂的施工基面一般在當(dāng)?shù)乩碚撋疃然鶞?zhǔn)面-1m左右。在導(dǎo)堤、擋水導(dǎo)流壩的施工中，一般水深在-2～-3米左右，在這樣的淺水區(qū)，袋裝砂都是采用人工（小船配合）布袋，充砂，形成堤芯。

當(dāng)水深再加深，人工無(wú)法布袋，要形成袋裝砂堤芯，以往多是拋枕（充灌小砂枕，體積一般不大于10m3）施工，加上后來(lái)本質(zhì)上類(lèi)同于拋枕的滑枕施工形成堤芯。這種方法形成的堤芯，相比陸上袋裝砂施工的方法，用料多，密實(shí)性差，且袋體落位難以控制。

2010年在長(zhǎng)江下游福姜沙航道整治工程中，設(shè)計(jì)兩條壩體北順堤和南順堤，主要是要起到擋水、導(dǎo)流、防止竄溝進(jìn)一步發(fā)育的作用。在北順堤長(zhǎng)3880米的堤身上有軸線長(zhǎng)度2300米的袋裝砂堤芯，在南順堤長(zhǎng)7851米的堤身上設(shè)計(jì)有軸線長(zhǎng)度1500米的袋裝砂堤芯。

自然條件

1、潮流特點(diǎn)

該河段南北跨度大且主要受長(zhǎng)江口潮汐影響，河段落潮平均流速大于漲潮平均流速，以落潮流為主。從季節(jié)變化來(lái)看，各汊道洪季落潮平均流速明顯大于枯季；漲潮流速相對(duì)較小，中小潮期間部分?jǐn)嗝嬷秀糠譄o(wú)漲潮流，或漲潮流出現(xiàn)時(shí)間較短。從流速沿?cái)嗝娣植伎?，流速表現(xiàn)為深槽處落潮流最大，邊灘或岸灘漲潮流較大的特點(diǎn)。

2、流速、流向

依據(jù)設(shè)計(jì)文件及現(xiàn)場(chǎng)觀察，流速在1.0米以下時(shí)間較多，在不同的時(shí)間、不同的位置、不同的高程，流速都不一樣，在急漲、特別是急落潮時(shí)，當(dāng)施工上層袋體平面高程較高時(shí)，由于已做的袋體表面有局部不平整，形成類(lèi)似龍口時(shí)，觀測(cè)到最大流速有1.5米左右；依據(jù)設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，本次施工區(qū)域的流向和擬形成的堤壩軸線有很大夾角，流向大多在70o～85o之間。

3、水深

水深對(duì)袋裝砂施工有較大的影響。本工程最大施工水深，南順堤在11m～12m之間，北順堤在14.5m～15.5m之間。

施工船機(jī)

一個(gè)完整的袋裝砂施工生產(chǎn)線包括：40米沉排船一艘，吸砂船一艘，運(yùn)砂船1～2艘，絞錨艇一艘。對(duì)沉排船的主要要求是卷筒長(zhǎng)度、充灌砂的設(shè)備系統(tǒng)配套、精確的定位軟件。本次施工，經(jīng)計(jì)算，水深最大的地方，壩體底寬最大為41米左右，為提高施工效率，砂袋沉放為平行軸線方向。本次施工船舶橫在水流里，對(duì)船舶的錨系系統(tǒng)就有較高的要求，相應(yīng)的對(duì)錨艇就有較高的要求。

填充材料

填充材料大部分的情況下都已在設(shè)計(jì)文件里有明確的要求。一般而言，以細(xì)砂為好。粗砂雖然固結(jié)快，粘粒少，但對(duì)充砂泵要求高，磨損大，運(yùn)送距離很短；粉砂含粘粒多，固結(jié)慢，從砂袋孔流出的多。設(shè)計(jì)根據(jù)所使用的袋體布指標(biāo)來(lái)對(duì)充填料做出要求，當(dāng)然也要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的自然資源狀況。本工程的充填料指標(biāo)如下：袋裝砂堤心充填砂料選用粉、細(xì)砂。粒徑小于0.005mm粘粒的含量小于10%，粒徑大于0.05mm的含量大于70%。

砂袋的充灌和沉放

施工時(shí)間的選擇。順利沉放袋頭和袋尾是關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)多次不同的施工開(kāi)始時(shí)間的選擇，最終選擇在高平潮前1～2個(gè)小時(shí)開(kāi)工，這時(shí)漲潮的力量已很小，接近尾聲，這個(gè)時(shí)候放袋頭，成功率較高，有效充灌時(shí)間較長(zhǎng)。具體每天的開(kāi)始時(shí)間還是要現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，看是大潮還是小潮，它的根本原因還是流速的影響，所以最好能有一個(gè)流速儀在現(xiàn)場(chǎng)。

施工流向的選擇。本次施工，經(jīng)過(guò)順漲潮流施工、逆漲潮流施工、順落潮流施工的多次實(shí)踐，最終證明順落潮流施工為最佳。

當(dāng)沙袋在甲板上展平，經(jīng)檢查無(wú)誤時(shí)，將沙袋卷上滾筒，卷上滾筒時(shí)，兩側(cè)由人工將沙袋拉伸，以求砂袋無(wú)皺褶收縮地卷在滾筒上。當(dāng)砂袋頭部正好在甲板邊沿（或有一點(diǎn)在翻板邊）時(shí)，停止卷袋，在砂袋的一側(cè)從頭部開(kāi)始用標(biāo)尺在袋體上每2米劃一道標(biāo)記，量水深做到心中有數(shù)。將充砂管頭插入砂袋的第一排袖口，最好出砂口要超過(guò)袖口根部，否則容易將袖口根部沖壞。第一排袖口插入充砂管是很容易和方便的，因?yàn)榇w還沒(méi)有處于受力狀態(tài)，后面的每一排要想把充砂管頭插入袖口時(shí)超過(guò)根部是有點(diǎn)費(fèi)力的，袋體處于受力狀態(tài)，上下兩層袋體布緊靠在一起。但這時(shí)不能怕麻煩和馬虎了事，要盡量做到最好。這個(gè)過(guò)程還要注意在插入充砂管時(shí)，麻木蠻干，充砂管頭部是硬的，太大力又不注意的情況下，會(huì)把下層袋體布戳破。

在整個(gè)的袋裝砂施工的過(guò)程中，很小不起眼的一件小事——在充砂時(shí)的袖口綁扎十分重要。很多次由于袖口綁扎不好，對(duì)充砂過(guò)程或質(zhì)量產(chǎn)生影響。當(dāng)在甲板上充砂時(shí)，綁扎不好可以重來(lái)，只是影響充灌效率；當(dāng)在水下充灌時(shí)就沒(méi)有辦法來(lái)從新插管，從而影響充灌質(zhì)量。充砂管從袖口滑出，一是綁扎不好，一是管內(nèi)壓力太大—--反作用力大。主要是綁扎質(zhì)量問(wèn)題。水下充灌時(shí)綁扎不好，不能水下自動(dòng)解開(kāi)，就可能強(qiáng)制拉壞袖口，在袋體上留下一個(gè)大洞。袖口的綁扎不是高科技，但一點(diǎn)也不可輕視。袖口的綁扎只是需要認(rèn)真和技巧。

第一排袖口充灌的是袋體的頭部，有隔艙，就是將隔艙基本充滿(mǎn)規(guī)定的厚度，沒(méi)有隔艙，就需要施工人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)施。袋頭沖灌量以袋頭能不能下放到理想的位置為原則，滿(mǎn)足這個(gè)原則，袋頭內(nèi)沖的越少越好。所以，隔艙的大小也不是一成不變的。袋頭充灌好以后要一次放到泥面，不可以袋頭懸掛在水中進(jìn)行第二排袖口的充灌，否則袋體容易破袋。袋頭的下放，再一次校正好精確的船位。以盡可能慢的速度下放；在下放的過(guò)程中，沒(méi)有特殊情況，中途不可以停頓，一次下放到泥面。下放速度快，當(dāng)袋頭接觸泥面時(shí)，受到泥面的作用力大，可能會(huì)產(chǎn)生炸袋的現(xiàn)象，線縫或袋體布會(huì)炸開(kāi)；中途停頓，袋體布受到一個(gè)較大的動(dòng)載荷，也會(huì)產(chǎn)生炸袋的現(xiàn)象。endprint

砂袋施工中處理好下放的袋體長(zhǎng)度和移船距離的關(guān)系以及盡可能的提高充灌的效率。袋體下放的長(zhǎng)度一般要結(jié)合充砂袖口的位置，三米四米都關(guān)系不大，但究竟一次下放了多少心中要有數(shù)，可以根據(jù)在袋體布上做的記號(hào)準(zhǔn)確了解到，因?yàn)檫@還關(guān)系到這一次移船大概要沖多少方砂，移船的距離一般小于等于放袋的長(zhǎng)度，也可以不一次性放到位，中途時(shí)刻關(guān)注加筋帶或袋尾牽拉繩的受力情況。充灌過(guò)程中，袋體太松，不能抵擋橫向水流作用，太緊，易拉壞袋體。每一排袖口剛開(kāi)始充灌時(shí)袋體也許是處于受力不大的狀態(tài)，但隨著不斷的充灌，水下袋體內(nèi)泥砂不斷增多，袋體的受力就不斷增大，所以要時(shí)刻關(guān)注，駕駛臺(tái)要時(shí)刻準(zhǔn)備調(diào)整船位。

袋尾的下放和充灌。剛開(kāi)始，袋尾在甲板上充灌，很難成功，也很難保證袋尾的充灌砂量。特別在水深很大的情況下，甲板到泥面的高差大于15米。后來(lái)在充灌袋尾時(shí)就水下充灌。最后一排袖口全部是雙層袖口，充砂管在甲板上插入袖口，綁扎好，一要保證充砂時(shí)不脫出袖口，二要保證充灌結(jié)束能在水下順利解開(kāi)。把袋體全部放入水中，充砂管不受力的狀態(tài)下隨袋體下沉水下，不要一次將袋體放到泥面，在袋尾離泥面1～2米高的狀態(tài)下充灌，讓泥砂向前面袋頭十幾米的地方?jīng)_跑一跑，，觀察大繩的受力情況，當(dāng)受力很大時(shí)，再將袋尾放到泥面，充灌較長(zhǎng)的時(shí)間，一般是前面一排袖口的4～5倍時(shí)間。

對(duì)充灌效率的提高要注意的是要有備用充砂泵，控制充砂濃度，不可以堵管，分工明確，協(xié)調(diào)配合；

袋裝砂堤芯的質(zhì)量控制及與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的差異

充填料、土工材料的質(zhì)量要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

袋體的加工規(guī)格尺寸要仔細(xì)計(jì)算好，形成的堤芯輪廓線不能大于設(shè)計(jì)斷面線。

施工船舶定位用專(zhuān)用軟件，并用移動(dòng)GPS-RTK隨時(shí)測(cè)量袋體沉放軌跡，系浮漂的方法只能參考，不可能大量全程采用。

最難控制的每層袋的充灌厚度只能大概把握，一是通過(guò)每排袖口控制的面積，大概的砂量，每個(gè)充砂口的每小時(shí)充灌砂量來(lái)確定每排袖口的充灌時(shí)間，間接控制，但由于每個(gè)充砂口的單位時(shí)間內(nèi)的流量和濃度不是不變的，所以單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)袖口的出砂量是不等的；二是通過(guò)每一個(gè)砂袋的總的充砂量來(lái)控制，所以要控制砂袋的充灌厚度是困難的，明知已充灌結(jié)束的砂袋內(nèi)的砂是高低不平的，沒(méi)有有效的手段去把它整平，砂袋的表面的平整度也是沒(méi)有辦法控制的。

目前所能采用的辦法施工船砣測(cè)水深、測(cè)深儀測(cè)量水深、潛水員探摸都不能從根本上徹底的解決問(wèn)題。袋體在水下剛充灌時(shí)，砣測(cè)、測(cè)深儀測(cè)是可以知道所測(cè)的這一點(diǎn)的深度和位置，但一兩天后測(cè)量，因?yàn)榇w內(nèi)的砂的固結(jié)，上層袋體有時(shí)是漂浮的，就不能真實(shí)反映堤身的高程，潛水員探摸點(diǎn)少，砂袋內(nèi)的極細(xì)小的粘粒析出袋體，袋體上十分滑，潛水員操作很不便，再說(shuō)潛水員的裝備（如鉛鞋）等也容易把袋體布損壞。

對(duì)于不出水的大型深水砂袋壩（潛壩），在現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝條件下，砂袋壩體軸線是比較可以滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的，坡度指標(biāo)只能勉強(qiáng)做到，其他標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)較難做到。

結(jié)束語(yǔ)

目前，袋裝砂施工工藝在深水筑堤中的應(yīng)用技術(shù)并不十分成熟，還需要從施工中不斷摸索、實(shí)踐，并不斷調(diào)整、完善施工工藝，形成較為成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，建立一套更為完整的施工理論。我們也將通過(guò)此工程不斷地總結(jié)，為以后的類(lèi)似工程提供成熟的理論依據(jù)和成熟經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆澎旺等，長(zhǎng)江口深水航道治理二期工程地基土弱化特性的試驗(yàn)分析（J）.中國(guó)港灣建設(shè)，2003，12：1-14；

[2]中華人民共和國(guó)交通部專(zhuān)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：《長(zhǎng)江口深水航道治理工程整治建筑物工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（送審稿）》（2002年2月）（S）；

[3]長(zhǎng)江下游福姜沙水道航道治理雙澗沙守護(hù)工程設(shè)計(jì)文件；

[4]許四發(fā)，長(zhǎng)江口深水航道治理工程軟基處理研究（D）；

（作者單位：長(zhǎng)江南京航道工程局）endprint