淺談充砂管袋技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

楊勤良

一、工程概述

在崇明環(huán)島防汛提標(biāo)及景觀道一期工程段充砂管袋堤身填筑施工組織實(shí)施中，施工單位對(duì)土工布充砂管袋各關(guān)鍵工序進(jìn)行嚴(yán)格、有效的質(zhì)量控制，保證充砂管袋一次成型，充砂管袋施工提前完工，并一次驗(yàn)收達(dá)標(biāo)。本文對(duì)崇明環(huán)島防汛提標(biāo)大型充砂管袋堤身填筑工程充砂管袋施工方法、堤身加載速率及沉降位移觀測(cè)等幾個(gè)方面的工程施工質(zhì)量控制要點(diǎn)作簡(jiǎn)要探討。

二、充砂管袋施工方法

土工布充填袋制作的工藝、制作質(zhì)量的好壞、尺寸的合適與否將直接影響袋體的充填質(zhì)量和施工效率，因此，充填袋的制作是確保工程質(zhì)量、加速施工進(jìn)度、確保工期的重要環(huán)節(jié)。

（一）袋體尺寸控制

1.充砂管袋施工控制標(biāo)高的確定

施工控制標(biāo)高決定了袋體的尺寸，因此，首先需確定施工控制標(biāo)高。該工程采用如下施工標(biāo)高控制原則：

充砂管袋施工控制標(biāo)高=充砂管袋設(shè)計(jì)標(biāo)高+預(yù)留沉降量

2.充填袋寬度

該工程中充砂管袋頂寬為4m，其下各層袋體外側(cè)以1 ∶2、內(nèi)側(cè)以1 ∶1.5 坡度遞增。為了減小鋪設(shè)偏差和充填袋膨脹造成的堰體尺寸增大，每層袋體的制作尺寸比設(shè)計(jì)圖紙小20cm。

3.充填袋長(zhǎng)度

充填袋的長(zhǎng)度由充砂的效率結(jié)合潮水的變化確定，根據(jù)該工程砂的特性、泥面以及潮汐等實(shí)際情況，結(jié)合施工設(shè)備的性能，每袋長(zhǎng)度以利于制作和施工方便為宜，一般控制在25～40m 之間。在保證充填質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量加大充填袋的長(zhǎng)度，盡量減少袋體的搭接縫，且最小長(zhǎng)度不得小于20m。同時(shí)，為了避免上下層袋體間出現(xiàn)通縫以及合理組織充填施工，同一層面的充填袋可制作成2～3 種不同的長(zhǎng)度尺寸，以利施工布置的靈活性。

4.充填袋厚度

充填袋的厚度首先要能保證袋體充填的平整度；其次要避免因袋體充填壓力過(guò)大而出現(xiàn)破損；最后應(yīng)根據(jù)堤頂標(biāo)高的變化調(diào)整袋體的厚度，以利于控制充砂管袋的頂面標(biāo)高。一般厚度控制在為0.5～0.6m 左右。

（二）充填袋制作

充填袋材質(zhì)選用透水性和保土性較好的編織土工布，土工布袋在運(yùn)輸、制作、施工過(guò)程中不得長(zhǎng)時(shí)間暴露日曬，需露天放置時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行覆蓋。袋體裁剪尺寸應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)斷面尺寸加上2m 富余量。裁剪好的充填袋采用工業(yè)縫紉機(jī)縫制，縫制線采用錦綸線，充填袋的接縫應(yīng)采用包縫或丁縫。接縫采用二道錦綸線，針腳間距≤7mm，縫制后強(qiáng)度不低于原織物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%。同時(shí)在長(zhǎng)度方向（沿軸線方向）主要受力處不得有連接縫（除兩側(cè)邊連接處）。

（三）充填袋的鋪設(shè)及充填

1.工藝流程

施工準(zhǔn)備→施工測(cè)量→鋪設(shè)吹填設(shè)備→鋪設(shè)充灌袋→吹砂充灌作業(yè)。

2.施工注意要點(diǎn)

（1）土工織物充填袋材料的指標(biāo)

布袋采用防老化黑編織土工布，單位面積質(zhì)量大于200g/m2。袋體內(nèi)充填料應(yīng)選用粉土，充填飽滿度為85%，充填后的干重度應(yīng)達(dá)到15kN/m3以上。

（2）充填砂袋的制作

1）砂袋制作成筒狀，袋的尺寸根據(jù)棱體斷面不同高度和寬度，加上退檔尺寸及預(yù)留沉降尺寸縫制，長(zhǎng)度一般在20～50m，袋的沖灌袖口（Φ30cm，L=50cm）數(shù)視砂袋的大小而定，一般4～8 個(gè)，力求吹灌砂土袋平整。

2）采用三股強(qiáng)度不小于150N 的尼龍線縫三道（先縫兩道，折疊后再縫一道），保證縫合牢固。

3）縫合好的袋子將中線和上、下側(cè)做好標(biāo)志。

（3）定位和袋體鋪放

可利用GPS 定位每層袋體位置。

1）水上鋪放：GPS 定位后作出袋體位置的標(biāo)記，袋體平面展開(kāi)鋪放后，利用鋼釬固定位置。

2）水下鋪放：GPS 定位，在鋪設(shè)的地方打好定位樁，織物袋通過(guò)定位樁固定。

（4）充填袋的充填

1）充填袋袋體固定好后，采用抽砂船上的抽砂機(jī)組進(jìn)行充填砂作業(yè)。充填前應(yīng)先將充砂管插入土工袋上的沖灌袖口內(nèi)并固定牢靠。進(jìn)行充砂施工作業(yè)，袋體充填飽滿度為85%，充填后袋體內(nèi)粉土的干重度應(yīng)達(dá)到15kN/m3以上。對(duì)充砂口進(jìn)行有效的人工縫制，確保充填袋的完整性。

2）充填砂性土試驗(yàn)合格后再予以采用。

3）充填過(guò)程中上下袋體的鋪設(shè)應(yīng)錯(cuò)縫搭接緊靠，同層相鄰袋體鋪設(shè)時(shí)應(yīng)預(yù)留收縮量，確保充填后相鄰袋體相互擠緊，兩端間隙用小砂袋填平。上下層袋體應(yīng)錯(cuò)縫鋪設(shè)，充填后的袋體不得形成水平通縫。袋體充填按照“充填—拼漿—二次充填”的順序進(jìn)行，每層袋體充填厚度按0.5m 控制。袋體充填完成后應(yīng)對(duì)袋體表面進(jìn)行檢查，袋體在鋪設(shè)和充填過(guò)程中若出現(xiàn)袋體損傷應(yīng)及時(shí)修復(fù)，修復(fù)采用外覆法。

4）充填時(shí)，應(yīng)根據(jù)每個(gè)充填區(qū)域工程量的大小，合理配置機(jī)械配備，確保每個(gè)砂袋的完成。

5）整個(gè)土工織物袋體的充填，采用階梯遞進(jìn)的方法往前推進(jìn)，相鄰袋體的搭接在150cm 以上。施工時(shí)，先在已充填好的砂袋上鋪設(shè)袋體，鋪設(shè)完畢后，先充填搭接部位，確保土體固結(jié)后袋體不再移動(dòng)，保證搭接部位的平整度、充填質(zhì)量及搭接長(zhǎng)度。上下層之間的砂袋應(yīng)錯(cuò)縫堆疊，其搭接縫錯(cuò)位在3.0m 以上，以免形成通縫。如土體排水固結(jié)速度較慢，可采用拍打編織袋或人工踩踏等辦法，加快透水速度。

6）砂袋的厚度及平整度控制。對(duì)砂袋的厚度控制,可根據(jù)砂袋的型號(hào)尺寸計(jì)算每個(gè)砂袋需吹填的土方量,再通過(guò)測(cè)算砂船中沙的土方量進(jìn)行間接控制,同時(shí)由潛水員水下控制。施工完畢后可通過(guò)測(cè)量?jī)x器對(duì)平整度進(jìn)行測(cè)量檢測(cè)。

三、質(zhì)量控制要點(diǎn)

（一）加強(qiáng)沉降位移觀測(cè)，合理控制施工速率，確保堤身穩(wěn)定

充砂管袋工程堤身穩(wěn)定性的主要隱患是堤身不均勻沉降，造成充填袋體撕裂，發(fā)生側(cè)滑或者坍塌現(xiàn)象，使工程蒙受經(jīng)濟(jì)損失，影響堤身觀感和質(zhì)量。施工過(guò)程中合理控制加載速率，便可很好地預(yù)防因堤身較大的不均勻沉降而發(fā)生的側(cè)滑或者坍塌現(xiàn)象。因此，在施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)沉降位移觀測(cè)，根據(jù)觀測(cè)數(shù)值實(shí)時(shí)指導(dǎo)堤身加載速率。堤身加載應(yīng)分層進(jìn)行充灌，每層袋體施工完畢后，下一層袋體施工前保證適宜的間歇時(shí)間，在觀測(cè)數(shù)據(jù)正常的情況下方可進(jìn)行下一層袋體充灌施工，觀測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)間歇時(shí)間，必要時(shí)在堤身觀測(cè)數(shù)據(jù)異常處坡腳位置進(jìn)行拋石反壓，確保堤身安全。

充填袋體發(fā)生側(cè)滑或坍塌現(xiàn)象大多發(fā)生在袋體低潮出水之后，分析原因應(yīng)與潮汐落潮后水浮托力及側(cè)向壓力驟減有關(guān)。因此，施工至低潮位置時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)沉降位移觀測(cè)，合理控制充填袋施工進(jìn)度，確保堤身穩(wěn)定不發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。

（二）嚴(yán)格把控充填袋主體施工質(zhì)量，提升工程施工效益

充填袋是充砂管袋堤身主體結(jié)構(gòu)，充填袋的施工質(zhì)量將直接影響到工程整體施工質(zhì)量及施工效益，因此控制充填袋施工質(zhì)量，有效預(yù)防質(zhì)量事故的發(fā)生是充砂管袋施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。

1.充填袋浪損控制措施

（1）充填袋外露部分，因袖口綁扎不及時(shí)、袋體破損，造成已充填的砂被海浪淘刷。

（2）充填袋施工進(jìn)度不統(tǒng)一，局部形成小龍口，造成充填袋體被海浪沖刷流失。

（3）施工加載速率過(guò)快，發(fā)生袋體撕裂破損，堤身出現(xiàn)側(cè)滑、坍塌現(xiàn)象，造成充填砂被海浪沖刷流失。

（4）充填袋體外露部分在潮汐和風(fēng)浪作用下，充填砂受水流沖刷流失。

2.施工加載速率控制措施

（1）施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)管理人員嚴(yán)格控制，安排專人巡堤，對(duì)充填袖口及時(shí)綁扎，發(fā)現(xiàn)充填袋破損及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，避免不必要的流失。

（2）合理安排充填袋施工進(jìn)度，分層進(jìn)行加載，避免小龍口的出現(xiàn)。

（3）施工過(guò)程中加強(qiáng)沉降位移觀測(cè)，及時(shí)記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，指導(dǎo)充填袋施工加載速率，有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

（4）施工過(guò)程中采取合理有效的控制措施，減少充填砂的流失量。

3.合理預(yù)留施工沉降量

充砂管袋工程沉降量控制是施工中的重點(diǎn)工作，直接影響施工效益。因此，施工前應(yīng)總結(jié)以往附近區(qū)域相關(guān)工程施工沉降量的經(jīng)驗(yàn)，確定合理的施工預(yù)留沉降量。施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)沉降觀測(cè)分析，結(jié)合工程實(shí)際情況，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整最佳預(yù)留沉降量，確保工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，追求施工效益最大化。

四、結(jié)語(yǔ)

充砂管袋結(jié)構(gòu)近年來(lái)在水利工程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，采取合理有效的管控措施提高工程質(zhì)量、提升工程效益顯得尤為重要。由于工程施工差異性較大，施工組織模式差異等原因，施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管控意識(shí)，在確保工程質(zhì)量的同時(shí)，合理追求施工效益最大化■