深水區(qū)充填砂袋圍堰施工要點(diǎn)

李 卓

（廈門港務(wù)疏浚工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

廈門新機(jī)場(chǎng)位于廈門本島以東海域、翔安區(qū)東南方向，北與泉州南安相望，南與臺(tái)灣省金門島一衣帶水，西與廈門本島遠(yuǎn)眺，東與角嶼島相近。場(chǎng)址距廈門本島市中心直線距離約25 km，距泉州約44 km，距漳州約72 km，南側(cè)距金門島約3 km。機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)位于東經(jīng) 118°21'10'、北緯24°33'14'。 機(jī)場(chǎng)規(guī)劃用地面積約26.08 km2，其中填海造地面積約 22.61平方 km2，該工程填海造地面積約15.95 km2。

充填砂袋圍堰作為施工便道，采用雙側(cè)袋裝砂結(jié)構(gòu)型式，頂寬8.0 m，頂高程為 5.5 m（標(biāo)高85黃海高程），砂袋底部打設(shè)塑料排水板，充填砂袋內(nèi)外側(cè)坡度 1∶2，頂部設(shè)置泥結(jié)碎石路面。 深水區(qū)圍堰位于外側(cè)b12圍堰K0+550～K0+750；根據(jù)實(shí)測(cè)水深，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際底標(biāo)高為-6 m左右。

2 施工過(guò)程中重點(diǎn)控制

根據(jù)地勘資料顯示，該工程所在位置表層土質(zhì)主要為淤泥及淤泥質(zhì)土，厚度約為5 m。淤泥層主要呈深色，天然含水率非常高，壓縮性也非常高，自身強(qiáng)度及承載力非常低，常處于流動(dòng)狀態(tài)并且自然結(jié)構(gòu)十分脆弱，但是其結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度受到外力破壞后可自動(dòng)復(fù)原，淤泥層具有觸變性。在施工過(guò)程中如果砂袋充填速度過(guò)快，易造成砂袋滑移不能滿足設(shè)計(jì)位置要求。在該施工區(qū)域內(nèi)，由于受到潮流影響，斷面較窄深，流速較大，難以控制及固定砂袋的鋪設(shè)，砂袋在充填時(shí)可能出現(xiàn)被潮流沖擊導(dǎo)致折疊的現(xiàn)象，造成充填后的砂袋厚度、平整度及砂袋面積較難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此在充填過(guò)程中，需要先對(duì)沉放好的砂袋四角進(jìn)行充填起到固定砂袋的作用。

根據(jù)地勘資料及現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，充填砂袋施工劃分為2個(gè)施工段即深水區(qū)段和淺水區(qū)段。淺水區(qū)段采用人工直接在原地面進(jìn)行砂袋鋪設(shè)、固定，充填時(shí)砂袋邊線和平整度均可看到，可以隨時(shí)對(duì)砂袋進(jìn)行調(diào)整直至施工完成。深水區(qū)段施工重點(diǎn)分為以下5點(diǎn)：1）因受潮汐及水深影響造成該區(qū)段水流特別急。2）由于深度大導(dǎo)致充填過(guò)程中無(wú)法直接觀測(cè)到砂袋充填情況，因此砂袋平整度無(wú)法保證，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)經(jīng)常更換充填袖口的方式來(lái)調(diào)節(jié)砂袋的充填，可以滿足砂袋充填平整度的要求。3）采用人工與施工浮排來(lái)配合控制砂袋，確定砂袋邊線位置。4）根據(jù)抽砂泵的工作效率確定充填時(shí)間，然后通過(guò)水下探摸或用竹竿插探的方法來(lái)確保砂袋充填的標(biāo)高、平整度及邊線位置。5）需要根據(jù)潮汐的時(shí)間來(lái)調(diào)整作業(yè)時(shí)間，確保深水區(qū)段充填砂袋的質(zhì)量。根據(jù)淤泥特性嚴(yán)格控制充填砂袋的加載速度，保證圍堰穩(wěn)定。

3 深水區(qū)充填砂袋圍堰施工工藝

3.1 工前準(zhǔn)備

3.1.1 測(cè)量定位

施工前使用測(cè)量?jī)x器對(duì)充填砂袋位置的水深、邊界線進(jìn)行測(cè)定及標(biāo)記，標(biāo)記采用長(zhǎng)竹竿、鋼管或浮標(biāo)定點(diǎn)標(biāo)記，確定邊界線為搭設(shè)浮排及充填砂袋做好準(zhǔn)備。定位測(cè)量采用RTK，其測(cè)量誤差為厘米級(jí)別，土工織物充填袋筑堤軸線允許偏差為水下1.5 m，高程偏差為±150 mm[1]，滿足施工要求。水深測(cè)量采用水準(zhǔn)儀，水下部分使用一定長(zhǎng)度鋼管，上方固定塔尺進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)對(duì)地形的測(cè)量設(shè)計(jì)砂袋加工尺寸。

3.1.2 砂袋制作

砂袋按設(shè)計(jì)要求方式加工，為保證圍堰加載沉降后仍能滿足設(shè)計(jì)要求的斷面寬度，砂袋制作時(shí)在原設(shè)計(jì)斷面寬度的基礎(chǔ)上兩邊各加寬1 m，加工時(shí)預(yù)留充填砂袋高度。泵送袖口高度根據(jù)水深情況而變化，袖口間距按照2 m×2 m進(jìn)行布置，以便確保充填袋平整度，袖口材料采用砂袋剩余邊角原料節(jié)約成本。砂袋采用250 g/m2防老化聚丙烯編制土工布，土工布寬度為4.2 m。在縫制砂袋時(shí)要控制軸線方向不能出現(xiàn)接縫，即縫接方向要垂直于軸線長(zhǎng)度方向。土工布縫制時(shí)采用2塊拼接對(duì)折1次縫制1道，該道縫制完成后再對(duì)折1次縫制2道，共計(jì)縫制3道，來(lái)保證砂袋縫制質(zhì)量。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果，對(duì)每個(gè)砂袋進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照砂袋設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行加工，加工完成后對(duì)砂袋進(jìn)行檢查驗(yàn)收，合格后對(duì)砂袋進(jìn)行編號(hào)保存?zhèn)溆茫逊疟４鏁r(shí)直接將砂袋卷好，方便施工時(shí)展開(kāi)砂袋。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況提前將加工好的砂袋運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)使用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際形成砂袋圍堰工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算得出形成每立方米圍堰對(duì)編織土工布消耗量約為4.3 m2[2]。

3.1.3 施工浮排搭設(shè)

在施工前根據(jù)測(cè)量放樣確定充填砂袋邊界，并且以此為界搭設(shè)四邊形的施工浮排。施工浮排采用鋼格下方設(shè)置浮筒的形式（如圖1所示），每節(jié)浮排長(zhǎng)度為6 m，寬度為1.2 m，方便施工人員在浮排上方作業(yè)。施工浮排搭設(shè)尺寸可以根據(jù)砂袋尺寸確定，浮排采用拋錨的方式進(jìn)行固定，在四角配置小型卷?yè)P(yáng)設(shè)備以供施工人員對(duì)浮排進(jìn)行準(zhǔn)確定位，保證沉放充填砂袋邊線位置滿足設(shè)計(jì)要求。施工浮排在施工過(guò)程中起到關(guān)鍵作用：作為施工作業(yè)平臺(tái)、固定展布砂袋、邊線定位和沉放定位等。

圖1 施工浮排結(jié)構(gòu)及四角卷?yè)P(yáng)設(shè)備

3.1.4 運(yùn)送及鋪設(shè)砂袋

根據(jù)實(shí)際施工需要，將已加工好的砂袋通過(guò)船舶運(yùn)送至施工浮排上方，在施工浮排框內(nèi)將砂袋展開(kāi)，并且用繩子將砂袋與施工浮排用活口進(jìn)行連接（如圖2所示）。待砂袋鋪設(shè)完成后，重新對(duì)施工浮排及砂袋位置進(jìn)行復(fù)核，出現(xiàn)偏差及時(shí)調(diào)整，直至滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 充填砂袋

3.2.1 選擇設(shè)備

由于作業(yè)區(qū)航道較淺，無(wú)法使用泵船作業(yè)。基于抽沙泵機(jī)動(dòng)性較好，可以最大限度地靠近砂袋、縮短泵管的優(yōu)點(diǎn)，因此現(xiàn)場(chǎng)將抽沙泵置于浮箱上作為充填設(shè)備。由于砂在泵送管內(nèi)的流動(dòng)性差，施工過(guò)程時(shí)有發(fā)生堵管現(xiàn)象，縮短泵管長(zhǎng)度方便在各個(gè)袖口之間轉(zhuǎn)換，因此該施工設(shè)備可明顯增加施工效率。同時(shí)抽砂泵體積較小，完成充填后可及時(shí)撤離到施工區(qū)域外，不占用卸砂船的施工位置，減少施工設(shè)備間的相互干擾。在考慮潮水流速及充填壓力等因素后，選擇4臺(tái)功率為220 kW的柴油機(jī)帶動(dòng)泵砂管直徑為20 cm的抽砂泵，將抽沙泵放置于4 m×6 m的浮箱上并且與浮箱固定連接。

3.2.2 充填砂袋

將抽砂泵機(jī)拖運(yùn)至充填袋附近，泵砂管與砂袋袖口連接綁扎牢固，然后將砂通過(guò)泵機(jī)充填入砂袋。充填砂源通過(guò)自卸砂船卸至距施工充填區(qū)域50 m位置，供充填砂袋使用。如果砂源距離太遠(yuǎn)，會(huì)導(dǎo)致施工效率較低；砂源距離太近，則砂會(huì)自然流動(dòng)到充填砂袋區(qū)域，出現(xiàn)砂袋底部夾砂現(xiàn)象，降低砂袋之間的摩擦力，可能造成已充填砂袋整體滑移。具體施工作業(yè)流程包括以下5個(gè)步驟：1）運(yùn)輸砂袋。將砂袋按設(shè)計(jì)尺寸加工好，保證編號(hào)及位置無(wú)誤后通過(guò)船舶運(yùn)送到施工浮排上方。砂袋重量較大，運(yùn)輸過(guò)程中要注意防止磨損破壞，如果發(fā)現(xiàn)有破損情況時(shí)應(yīng)該及時(shí)修補(bǔ)，防止充填砂從破損處外漏，造成此層充填完成的砂袋厚度變小，影響砂袋圍堰整體質(zhì)量。2）施工浮排定位。利用經(jīng)過(guò)測(cè)量的定位標(biāo)記對(duì)施工浮排進(jìn)行定位控制，待定位完成后通過(guò)測(cè)量設(shè)備對(duì)浮排進(jìn)行精準(zhǔn)校核，此時(shí)使用浮排上方卷?yè)P(yáng)設(shè)備，將固定浮排錨纜拉緊鎖定，確保位置準(zhǔn)確無(wú)誤。3）展開(kāi)及固定砂袋。通過(guò)人工先將砂袋一邊與施工浮排活接綁牢，再按潮水流動(dòng)方向展開(kāi)；將展開(kāi)后的砂袋另外3邊通過(guò)繩子與施工浮排固定，保證充填砂袋平整（如圖2所示）。水下搭接長(zhǎng)度按照不小于4 m控制，水下充填砂袋軸線允許偏差為1.5 m，為保證砂袋搭接質(zhì)量，搭接長(zhǎng)度按4 m控制。4）充填砂。泵砂管與袖口連接牢固，利用抽砂泵將砂通過(guò)袖口泵填入砂袋，待充填一定量的砂后（如圖3所示），解開(kāi)綁在砂袋上的活結(jié)，令其自然下沉至指定位置。下沉過(guò)程中均勻松掉砂袋活結(jié)，保證砂袋平穩(wěn)下沉。在砂袋沉放前將泵砂管與砂袋四角位置袖口連接，待砂袋沉放至原地面后，通過(guò)四角位置袖口，先將砂袋四角位置充填足夠砂量，以此保證砂袋整體位置符合要求。通過(guò)勤換充填袖口及控制每個(gè)袖口充填時(shí)間，來(lái)保證砂袋充填完成后的平整度。5）檢查驗(yàn)收：整體充灌完畢后，通過(guò)人工探摸或插探方式確保平整度及邊線位置。如果發(fā)現(xiàn)砂袋平整度（按照±150 mm控制）過(guò)大，必要時(shí)須通過(guò)補(bǔ)填砂或沖水調(diào)整，砂袋平整度必須滿足相應(yīng)規(guī)范要求。該工程中，由于袖口設(shè)置數(shù)量較多因此施工過(guò)程中平整度均須符合要求。

4 施工質(zhì)量控制

4.1 測(cè)量控制

按照事先測(cè)量好的標(biāo)記進(jìn)行充填前的施工準(zhǔn)備，砂袋開(kāi)始充填前再對(duì)施工浮排位置進(jìn)行復(fù)核測(cè)量，保證邊線位置準(zhǔn)確無(wú)誤后才能對(duì)砂袋進(jìn)行充填沉放。

4.2 土工布

充填砂袋布采用250 g/m2防老化聚丙烯編織土工布。編織土工布具有隔離、防護(hù)、加筋等作用，適用于固灘護(hù)底工程和縫制充填袋[3]。材料進(jìn)場(chǎng)前，必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)（檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：同一材料、同一規(guī)格、同一廠家每10 000 m2為1批，不足10 000 m2也按一批來(lái)檢驗(yàn)；必須檢驗(yàn)項(xiàng)目：厚度、單位面積質(zhì)量、撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、透水性能、等效孔徑等）[1]，符合要求方能使用。加工前需要將編織土工布放置于通風(fēng)干燥處，并且防止暴曬出現(xiàn)老化降低強(qiáng)度。

圖2 砂袋固定

圖3 砂袋沉放

4.3 加工砂袋

土工布寬度為4.2 m，在縫制過(guò)程中由于縫制砂袋接縫強(qiáng)度小于自身強(qiáng)度，因此禁止沿長(zhǎng)度方向進(jìn)行縫制，縫制方向應(yīng)該垂直于長(zhǎng)度方向，以減小在砂袋接縫位置應(yīng)力。每個(gè)砂袋須按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行加工。砂袋縫制工序施工前，對(duì)縫制作業(yè)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，提高實(shí)際操作工藝水平。

4.4 砂袋展布

砂袋攤鋪時(shí)不得出現(xiàn)扭曲、褶皺、重疊的現(xiàn)象，展開(kāi)后應(yīng)該及時(shí)與施工浮排連接。由于展開(kāi)后面積增大，應(yīng)該防止潮流沖擊砂袋造成位置偏移。展布砂袋之后將泵砂管與袖口緊固連接，及時(shí)開(kāi)始充填及砂袋沉放。

4.5 充填

充填時(shí)砂袋內(nèi)壓力大且含大量的水，為防止充填過(guò)程中出現(xiàn)爆袋現(xiàn)象，必須控制砂袋質(zhì)量（原材質(zhì)量、縫制質(zhì)量）。選擇合理的充填設(shè)備。在切換袖口的時(shí)候，由于編制土工布的特性，砂袋中的水可滲透出砂袋，等到更換完袖口時(shí)砂袋多余的水已排出，再開(kāi)始充填時(shí)，砂袋內(nèi)壓力可夠滿足連續(xù)充填。充填時(shí)先對(duì)砂袋四角進(jìn)行充填，保證砂袋整體位置符合要求，并且起到固定砂袋的作用，防止邊角出現(xiàn)扭曲、褶皺、重疊現(xiàn)象。

施工過(guò)程中為確保砂袋平整度，采用分層充填的方式，砂袋充填分層厚度約60 cm。由于砂的內(nèi)摩擦角較小，分層厚度過(guò)大對(duì)砂袋壓力將隨之增大，可造成砂袋破壞；分層厚度過(guò)小會(huì)浪費(fèi)材料，增加施工成本。充填時(shí)注意防止砂袋間出現(xiàn)夾泥現(xiàn)象降低砂袋間摩擦力，影響圍堰整體穩(wěn)定。

因?yàn)橛倌鄬泳哂杏|變性，所以其結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度受到外力破壞后可自動(dòng)復(fù)原。充填過(guò)程中要嚴(yán)格控制加載速度，當(dāng)施工過(guò)程中的沉降、位移速率超過(guò)警戒值時(shí)必須停止加載，待砂袋圍堰重新穩(wěn)定后方可繼續(xù)充填。

5 施工安全管理

海上作業(yè)施工安全管理注意事項(xiàng)及措施主要包括以下5點(diǎn)：1）海上作業(yè)及時(shí)收聽(tīng)天氣預(yù)報(bào)信息，掌握天氣變化，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。2）海上作業(yè)必須佩戴安全帽，穿救生衣。3）海上作業(yè)風(fēng)力大于6級(jí)停止作業(yè)，檢查固定抽砂泵及施工浮排錨纜等設(shè)施。4）施工作業(yè)人員嚴(yán)禁向施工水域拋棄施工生產(chǎn)廢棄物、污油、污水等。5）對(duì)圍堰深層沉降、位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，超過(guò)警戒值必須停止施工。

6 質(zhì)量分析及結(jié)論

采用抽砂泵作為充填設(shè)備，機(jī)械設(shè)備間干擾少，施工效率滿足進(jìn)度要求。在深水區(qū)充填砂袋的時(shí)候，通過(guò)增加更換袖口的次數(shù)來(lái)調(diào)整充填砂袋的平整度，滿足平整度要求。通過(guò)施工浮排控制圍堰的邊線也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)淤泥觸變性嚴(yán)格控制加載速度，沉降、位移超過(guò)警戒值時(shí)必須停止加載，避免出現(xiàn)局部滑移的現(xiàn)象，確保充填砂袋圍堰整體穩(wěn)定。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)完成情況來(lái)看，充填砂袋標(biāo)高、平整度及平面位置均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)充填砂袋加載速度的控制，整體沉降、位移量也滿足要求。

形成深水砂袋圍堰后，在圍堰外側(cè)進(jìn)行拋石護(hù)面，就可以作為永久圍堰使用。既節(jié)省石材、保護(hù)環(huán)境，又能節(jié)約成本。海砂資源相對(duì)豐富價(jià)格便宜。由于充填砂袋具有排水、隔離作用且具有良好的柔性，充填完成后砂袋可與原地面緊密接觸，砂袋底部鋪設(shè)土工格柵，下方淤泥層打設(shè)塑料排水板，加強(qiáng)軟基排水固結(jié)，提高軟基與砂袋的整體穩(wěn)定性。該充填砂袋圍堰結(jié)構(gòu)整體性良好，軟基處理工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，施工效率高，具有較高推廣應(yīng)用價(jià)值。