淤泥地質(zhì)條件下模袋砂圍堰水閘施工技術(shù)研究

高春媚

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州511340）

在水利工程施工建設(shè)過程中，圍堰水閘施工質(zhì)量直接關(guān)系到水利工程整體質(zhì)量工程的有效發(fā)揮，是水利工程施工質(zhì)量控制的一個重點。在圍堰水閘工程施工中，地質(zhì)條件是影響工程施工質(zhì)量的一個重要因素，而模袋砂水閘圍堰施工技術(shù)因具有機(jī)械化程度高、施工成本低、固結(jié)體強(qiáng)等優(yōu)點，在淤泥地質(zhì)圍堰施工中得到廣泛應(yīng)用。

1 淤泥地質(zhì)下水閘圍堰常用施工技術(shù)

淤泥地質(zhì)是水利工程施工建設(shè)中的常見情況，淤泥地質(zhì)條件不僅對水閘圍堰施工提出了更高的要求，而且也增加了施工難度，因此，有效運用相關(guān)施工技術(shù)施工至關(guān)重要。不同施工技術(shù)有不同優(yōu)缺點，同一種施工技術(shù)在不同施工條件下其施工效果也會有很大差異，在水利工程圍堰水閘工程施工中選擇合理的施工技術(shù)非常重要。隨著水利工程行業(yè)的不斷發(fā)展，圍堰水閘施工技術(shù)不斷得到優(yōu)化發(fā)展，為工程施工質(zhì)量提供了更有效保障。在淤泥地質(zhì)條件下，圍堰水閘工程施工中常用的施工技術(shù)主要有土石圍堰施工技術(shù)、混凝土圍堰施工技術(shù)、草土圍堰施工技術(shù)、鋼板樁圍堰施工技術(shù)、模袋砂圍堰施工技術(shù)等類型，不同類型施工技術(shù)有不同優(yōu)缺點，在實際中需根據(jù)圍堰水閘施工具體情況進(jìn)行選擇運用。

土石圍堰施工技術(shù)。該施工技術(shù)是淤泥地質(zhì)下應(yīng)用較為廣泛的一種施工技術(shù)，具有穩(wěn)定性好、安全性佳、防滲性能好及抗沖刷力強(qiáng)等優(yōu)點；主要不足是應(yīng)用范圍小、技術(shù)應(yīng)用難度大等。

混凝土圍堰施工技術(shù)。與土石圍堰施工技術(shù)一樣，在穩(wěn)定性、安全性、防滲性、抗沖刷等方面都有顯著優(yōu)勢，但也存在著施工造價成本高、施工難度大及難以達(dá)到施工要求和目的等不足，而且其施工優(yōu)點在各因素影響下經(jīng)常難以發(fā)揮出來，因此要慎重選擇應(yīng)用。

草土圍堰施工技術(shù)。該技術(shù)穩(wěn)定性較好、造價成本低，但其防滲性和抗沖刷能力較差，在淤泥地質(zhì)下一般不考慮應(yīng)用。

鋼板樁圍堰施工技術(shù)。該技術(shù)主要優(yōu)點為穩(wěn)定性和抗沖刷性能佳，但防滲性較差，同時造價成本和施工難度也較大，這也是其不能在圍堰水閘施工中得到廣泛應(yīng)用的重要原因。

模袋砂圍堰施工技術(shù)。該技術(shù)施工優(yōu)點及優(yōu)勢都較多，穩(wěn)定性、防滲性、抗沖刷力都很好，且造價低、施工操作簡單易控制，是目前水利工程圍堰水閘施工中的首選施工技術(shù)。

2 模袋砂圍堰施工技術(shù)工藝

模袋砂圍堰水閘施工技術(shù)在具體工程中主要是通過在圍堰基礎(chǔ)打入深木樁，將重力和所受的水壓力等轉(zhuǎn)移到深層基礎(chǔ)，從而達(dá)到提升圍堰承載力的目的。對于水利圍堰水閘而言，提升圍堰基礎(chǔ)承載力非常重要，圍堰承載力的提高能夠使圍堰水閘工程在水位升高的情況下不發(fā)生圍堰位移，從而確保工程安全穩(wěn)定性。在模袋砂圍堰施工技術(shù)應(yīng)用中，深木樁、圍敦等設(shè)置是要點，通常將深木樁設(shè)置在圍堰坡腳處，這樣有利于利用模袋砂對圍堰基礎(chǔ)進(jìn)行填充，從而有效提升圍堰基礎(chǔ)承載力。圍墩如果也設(shè)在坡腳處，雖然能夠在很大程度上提高其防滑性能，但由于是水上打樁，施工難度大，而且也會增加施工成本。根據(jù)實際應(yīng)用情況，淤泥地質(zhì)條件下，為增加圍堰水閘承力面積和提升工程總承載性，通常利用具有防水性和彈塑性都極強(qiáng)的牛皮砂進(jìn)行圍堰填充。另外，為確保水位上升情況下圍堰水閘抗傾覆性能，通常在圍堰水閘坡岸處5 m內(nèi)使用土工膜袋裝砂和黏土心墻進(jìn)行填充，同時設(shè)置反壓平臺。在淤泥地質(zhì)條件下，以砂主體為填充材料具有很大優(yōu)勢，其不僅能夠有效降低圍堰自身質(zhì)量造成的沉降及后續(xù)負(fù)重沉降，而且能夠提高圍堰工程防滲性，并擴(kuò)大圍堰受力面積，從而提升工程整體穩(wěn)定性。

3 淤泥地質(zhì)條件下模袋砂圍堰水閘施工技術(shù)控制要點

在淤泥地質(zhì)下運用模袋砂圍堰水閘施工技術(shù)，施工質(zhì)量控制是關(guān)鍵，而要加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，就必須準(zhǔn)確把握模袋砂圍堰施工技術(shù)要點。從施工工藝而言，模袋砂施工要點主要有以下幾方面。

3.1 科學(xué)制定圍堰水閘作業(yè)方案

在實施圍堰水閘作業(yè)時，自然因素會對其產(chǎn)生較大影響，所以在編制相應(yīng)施工方案過程中需要盡量采取有效的策略來降低該類因素對施工所產(chǎn)生的影響。不僅如此，還可以通過強(qiáng)化圍堰管理的方式來提高基坑管理水準(zhǔn)，盡量讓作業(yè)在干地上開展。在具體編制過程中可做好如下兩方面內(nèi)容：①需要全面勘查施工段的基礎(chǔ)情況以初步擬定圍堰方案；②應(yīng)當(dāng)考察近5年的情況，同時掌握周邊導(dǎo)流渠的情況，進(jìn)而詳細(xì)制定圍堰方案。

3.2 模袋砂材料選用

如上面工藝分析而言，牛皮砂是工程圍堰水閘基礎(chǔ)填筑及模袋砂充填的最佳材料，實際應(yīng)用中，對于牛皮砂的粒徑、顆粒含量、黏粒含量等都要加強(qiáng)控制，一般要求粒徑大于0.1 mm。且其顆粒含量大于等于上顆粒，模袋砂材料的黏粒含量不能大于牛皮砂。土工膜材料方面，規(guī)格為200 g/m2、斷裂強(qiáng)度28 kN/m以上、撕裂強(qiáng)度1.0 kN/m以上，且伸縮率不低于32%的腈綸紡織布是最佳選擇。另外，為滿足圍堰水閘防洪防滲要求，一般采用兩布一膜的土工膜防滲結(jié)構(gòu)，且要確保結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度在25 kN/m以上、厚度在0.5 cm以上，滲透系數(shù)也要嚴(yán)格控制。

3.3 基礎(chǔ)充填牛皮砂

這個環(huán)節(jié)中首先要對河床表面雜物進(jìn)行清基處理，清理完后采用吸抽砂船充填牛皮砂，充填厚度一般在1.5 m左右，之后在圍堰背水面設(shè)置10 m反壓平臺，牛皮砂充填厚度要保持在50 cm范圍內(nèi)。牛皮砂充填結(jié)束后就要進(jìn)行基礎(chǔ)沉降點設(shè)置，并進(jìn)行3 min左右的沉降觀測，待表面無明顯沉降后再進(jìn)行下一層充填施工。另外要注意的是，牛皮砂高度應(yīng)為水面高度與沉降觀測之和，以確保模袋砂鋪設(shè)順利開展和質(zhì)量。

3.4 模袋砂充填

在牛皮砂基礎(chǔ)充填結(jié)束后進(jìn)行的一個重要施工環(huán)節(jié)，其施工流程一般為基礎(chǔ)清理及邊坡整頓—模袋鋪設(shè)—張拉定位—模袋砂充填—防滲膜鋪設(shè)—袋縫內(nèi)填土及加高。單位模袋規(guī)則及填充控制方面，一般為寬4 m、充填厚度0.45 m以內(nèi)，并采用交錯方式進(jìn)行鋪設(shè)。另外，為確保施工質(zhì)量，一般充填兩層模袋砂后要停工2 min進(jìn)行沉降性能觀測，待其穩(wěn)定后再繼續(xù)充填。

3.5 材料充灌

通常采用高壓泵與充填管進(jìn)行模袋充填，水砂混合物配比為1∶4，充填后要留足泌水迸漿時間，確定模袋內(nèi)牛皮砂充分凝固后再繼續(xù)充填。要不斷調(diào)整和更換充填管，同時進(jìn)行人工踩踏，以保障模袋內(nèi)充填物平整性及充填飽和度，從而保證充填施工質(zhì)量。填縫材料應(yīng)同樣選用牛皮砂，以使模袋砂間接縫材料防滲性能與伸縮性能與模袋砂一致，從而保證圍堰水閘結(jié)構(gòu)整體性和抗?jié)B性。如果高壓泵的泵壓超過20 MPa而難以填實膜袋的情況下，需要采取人工灌充水砂混合物的方式來進(jìn)行。此外，還需要確保膜袋砂伸縮性能和防滲性能和膜袋砂一致，因此通常可以采取牛皮砂來作為填縫材料。

3.6 斷面處理

在具體施工時不可避免會遇到圍堰斷面的情況，如若沒能采取有效的措施對其實施管控，那么極易產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，使得工程面臨經(jīng)濟(jì)損失。因此，相關(guān)工作人員務(wù)必要全方位監(jiān)控斷面情況，并實時了解其變化，采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

3.7 圍堰沉降位移觀測

這是模袋砂圍堰水閘施工的最后環(huán)節(jié)，也是強(qiáng)化施工質(zhì)量管理的重要措施。單層模袋砂充填結(jié)束后，需按照有關(guān)技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置沉降點，并利用全站儀進(jìn)行沉降位移定期觀測。如果圍堰水閘建成至拆除時間段內(nèi)，圍堰沉降偏移均勻，最大累計沉降量與位移量都在規(guī)定范圍內(nèi)，那么說明工程質(zhì)量達(dá)到有關(guān)要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，圍堰水閘是水利工程施工建設(shè)中的一個重要施工環(huán)節(jié)，也是工程施工質(zhì)量控制重點，提高圍堰水閘施工質(zhì)量非常重要。模袋砂圍堰水閘施工技術(shù)在淤泥地質(zhì)條件下具有突出應(yīng)用優(yōu)勢，提高模袋砂圍堰施工技術(shù)在水利工程和圍堰水閘施工中的應(yīng)用具有重要意義。在模袋砂圍堰水閘施工技術(shù)實際應(yīng)用中，施工人員應(yīng)在準(zhǔn)確把握施工控制要點基礎(chǔ)上，在強(qiáng)化填充材料選擇、充填操作質(zhì)量控制等方面強(qiáng)化施工質(zhì)量管理，并結(jié)合實際情況對施工技術(shù)及工藝不斷進(jìn)行完善和優(yōu)化，以不斷提高模工程施工袋砂圍堰施工技術(shù)應(yīng)用水平，確保水利建設(shè)質(zhì)量，推動水利事業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。