超大水深充填砂袋圍堰施工技術(shù)分析

郭自發(fā)

（紅河縣水利水電勘測設(shè)計(jì)隊(duì)，云南紅河州 654400）

近年來，隨著工程施工技術(shù)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，催生多種圍堰修建技術(shù)，其中應(yīng)用范圍最廣泛的圍堰結(jié)構(gòu)形式為沙袋圍堰。沙袋圍堰是應(yīng)用尺寸較大的土工布將砂土包裹，以相互搭接的形式堆填。這種圍堰結(jié)構(gòu)形式具有較好的整體性、較強(qiáng)的變形協(xié)調(diào)能力，被廣泛應(yīng)用于超大水深充填項(xiàng)目施工過程中[1-3]。

1 砂袋圍堰特點(diǎn)

近年來，不斷研究使得砂袋圍堰技術(shù)工藝得到改進(jìn)和發(fā)展，比如傳統(tǒng)的土工布材料已經(jīng)變?yōu)榉览匣幙棽?，重量分為不同級別，不同重量級別的編織布具有的適應(yīng)外海風(fēng)量和日曬的要求不同。在砂袋圍堰壩體施工過程中，防老化編織布加工砂袋的使用可更好、更充分對海水進(jìn)行過濾、防護(hù)、隔離和加筋，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢[4]。

（1）防老化編織布具有較好整體性、較高強(qiáng)度，對地形適應(yīng)能力較強(qiáng)，可以在底層砂袋圍堰充分發(fā)揮其護(hù)底作用，周圍水勢發(fā)生變化不會對該編織布產(chǎn)生較大影響。

（2）防老化編織布具有極佳的透水性，透水、保水的效果極佳。

（3）該材料大多工程統(tǒng)一生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

（4）應(yīng)用該施工材料施工，施工過程簡便、造價(jià)較低、效率較高[5]。編織布具有較高的質(zhì)量品質(zhì)，施工區(qū)域的附近有砂性土源即可應(yīng)用該技術(shù)。一般情況下，為了保證砂袋圍堰施工質(zhì)量，充填沙源需滿足顆粒級配>0.1 mm、顆粒級配處于0.05～0.1 mm、顆粒級配處于0.01～0.05 mm、顆粒級配小于0.01 mm分別占總量的45%、16%、35%、4%，另外嚴(yán)格控制沙源內(nèi)的含泥量≤5%。

2 超大水深充填砂袋圍堰施工工藝及要點(diǎn)

2.1 施工工藝

開展砂袋圍堰施工，具體的工藝方法為水下充填砂袋工藝和水上拋填砂袋工藝，兩種方案對比如表1所示。

表1 充填砂袋與拋填砂袋方案對比

2.2 工藝原理

充填砂袋工藝的施工流程為將鋼管轉(zhuǎn)定位，打設(shè)在圍堰四周，定位袋體，打開吸沙泵，緩慢控制袋體下沉，直到達(dá)到設(shè)計(jì)深度，開展水下充填施工，按照施工流程逐層施工，直到袋體施工符合要求。

2.3 工藝要點(diǎn)

（1）定位樁沿著袋體四周邊線外側(cè)打設(shè)。

相鄰鋼管之間的距離40 m，現(xiàn)場加工和焊接鋼管，將其打設(shè)到水底地面以下，施工過程中所應(yīng)用的施工設(shè)備為液壓振動錘打樁，預(yù)計(jì)打設(shè)定位樁的總數(shù)為8根。

（2）為了避免原施工地面不平。

對砂袋分層的平整度造成影響，開展基床整平工作，基底面為砂利用砂泵直接進(jìn)行找平，灘面為淤泥需要采用人工方式進(jìn)行找平。

（3）袋體加工。

計(jì)算鋼管樁與袋體間細(xì)繩的長度，根據(jù)袋子尺寸定制，為了保證砂袋圍堰施工效果，盡量選擇保水性和透水性較好的編制土工布，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙施工。

2.4 砂袋充填

（1）嚴(yán)格控制袋體充填度，分層錯(cuò)縫堆疊充填袋體，保證填充袋排列有序，中間不存在任何孔隙。控制每層袋體的厚度為0.4～0.6 m。在充填砂袋的過程中，為了避免應(yīng)力過于集中導(dǎo)致袋體破壞，應(yīng)沿長邊方向開展充填，過程中應(yīng)適當(dāng)調(diào)整泥管口的方向，避免袋體在填充施工過程中受力不夠均勻最終導(dǎo)致移位變形。袋體固定、不再發(fā)生位移后，可以繼續(xù)充填直到滿足實(shí)際要求[6]。

（2）在充填砂袋的過程中，應(yīng)仔細(xì)觀察砂漿的流速、流量，及時(shí)調(diào)整輸送管方向。為了保證砂袋填充度達(dá)到要求，以人工的形式在袋體頂面來回踩踏，保證砂袋內(nèi)部的顆粒排列緊密，加速袋體內(nèi)部的排水固結(jié)速度[7]。

（3）合理控制泥漿濃度處于20%～45%，盡量控制充填飽滿度為85%，控制管路出口壓力處于0.2～0.3 MPa。

（4）充填管袋固結(jié)后相對密度必須大于0.6，為了避免布袋發(fā)生破裂，袋體充滿后控制屏漿壓力處于合理范圍內(nèi)。

（5）在合龍砂袋圍堰的過程中，保證底層的管袋處于全線貫通的狀態(tài)，充分打開工作面時(shí)保護(hù)灘地，避免繞堤流情況的發(fā)生。

（6）在鋪放上一層砂袋的過程中，綜合考慮各方面的因素，精準(zhǔn)計(jì)算砂袋的邊線位置，做好相應(yīng)的標(biāo)志，方便后續(xù)的砂袋鋪設(shè)工作[8]。

袋體定位及下沉如圖1所示。

圖1 袋體定位及下沉

3 實(shí)際應(yīng)用分析

3.1 工程概況

某水電站分為南北側(cè)兩個(gè)圍堰，其中北側(cè)擋水圍堰全長480 m，南側(cè)擋水圍堰全長525 m，兩個(gè)圍堰相距45 m，本項(xiàng)目水深1.2～4.5 m，高程2.58 m，寬度8 m。水電站所處位置上游地區(qū)，具有河谷平坦、河谷開闊以及天然落差大等特點(diǎn)，對圍堰施工技術(shù)造成影響。

3.2 水電站施工中的施工導(dǎo)流

施工導(dǎo)流分別利用分段圍堰和全段圍堰兩種施工方法，將原河道中的水引入指定的下游方向，為后續(xù)水電站的施工提供便利。

（1）施工導(dǎo)流人員根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求確定施工方案。

（2）設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)的水文特點(diǎn)合理選擇水文站，發(fā)揮施工導(dǎo)流的作用。

（3）根據(jù)所獲得的水文信息開展導(dǎo)流底孔上游引水和過水操作，避免壩底孔出現(xiàn)過流回水問題。

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目應(yīng)設(shè)置3道圍巖，其中上游2道、下游1道。

第1道設(shè)置于上游1 km處的導(dǎo)流溝邊緣兩側(cè)，主要起防洪作用；第2道設(shè)置于上游50 m處，發(fā)揮抗?jié)B作用；第3道設(shè)置在下游的50 m處，主要防止回水回流。

3.3 圍堰施工流程及施工方法

圍堰施工具體流程：測量放線→挖掘機(jī)深挖基底→填筑圍堰→圍堰內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流排水溝→鋪設(shè)土工模。

（1）測量放線。

在施工前設(shè)置施工標(biāo)注，建立測量控制點(diǎn)，確定圍堰中心軸線，控制堰體填筑范圍。

（2）挖掘機(jī)深挖基底。

圍堰堰底具有較深的水泥，為了防止堰體出現(xiàn)滑移，通過挖掘機(jī)清除圍堰基底中的淤泥，確保圍堰施工的安全性和穩(wěn)定性。

（3）填筑圍堰。

根據(jù)既有河床情況通過利用挖掘機(jī)開挖砂礫料，將其分層填筑圍堰，使用18 t壓路機(jī)進(jìn)行分層碾壓，在迎水面鋪設(shè)土工膜，土工膜要深入導(dǎo)流渠底的50 cm及以下，向渠中延伸1 m。

（4）鋪設(shè)土工膜。

根據(jù)本工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，確定土工膜的尺寸，裁剪后進(jìn)行試鋪；搭接寬度應(yīng)符合要求，搭接處保證平整、松緊有度；土工膜敷設(shè)可通過自然搭接、熱熔搭接、縫合搭接等方式完成鋪設(shè)。

4 結(jié)語

綜上所述，沙袋圍堰是一種應(yīng)用范圍最廣泛的圍巖施工技術(shù)之一，該技術(shù)具有較強(qiáng)的整體性和變形協(xié)調(diào)能力，較強(qiáng)的適應(yīng)性，在超大水深施工項(xiàng)目中可以發(fā)揮較大優(yōu)勢。本文對砂袋圍堰施工技術(shù)進(jìn)行全面介紹，為相似工程提供參考，保證國內(nèi)沿海岸線的和諧穩(wěn)定。