沿海地區(qū)膜袋砂圍堰施工技術(shù)應(yīng)用

楊海標

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340）

近海地區(qū)的工程項目地質(zhì)多覆蓋較厚的淤泥質(zhì)土，并且淤泥質(zhì)土層較厚，流塑性非常強，極為軟弱，稍有荷載就會變形，承載能力非常弱。膜袋砂圍堰主要是利用模袋是不透水的一種結(jié)構(gòu)，在膜袋里面填充粉細砂等，形成一道擋水結(jié)構(gòu)，充填砂子以后，整個結(jié)構(gòu)很快就會固結(jié)，形成一個穩(wěn)定和堅固的擋水結(jié)構(gòu)，從而形成了一個圍堰，為圍堰內(nèi)的結(jié)構(gòu)施工形成了一個干施工的環(huán)境。

1 工程概況

外江水閘泵站位于廣州市南沙區(qū)的橫瀝工業(yè)園，臨近大海，3200 kW是它的總共的裝機功率，并且排澇泵站的的流量達到了56.8 m3/s，拆除了三座單孔的水閘并且進行了重建，從二涌西到四涌西的排水流量分別是25.3 m2/s、22.7 m3/s和20.2 m3/s，8.0m是這三座單孔的水閘的閘孔的凈寬度，工程所的一級建筑物有堤防、泵站穿堤、水閘等，這些都是主要的建筑物，還有一些二級的其他主要建筑物，一些次要的建筑物是三級的，例如泵站等。像那些臨時的建筑物體都是屬于四級建筑物。泵站和水閘的防洪標準是按照200年一遇設(shè)計的，排澇標準是按照20年一遇，暴雨時長1d，1d之內(nèi)排干的標準設(shè)計的。泵站的施工規(guī)模屬于Ⅱ等大（2）型工程，而這4座水閘的施工規(guī)模屬于?。?）型工程。

2 圍堰設(shè)計

2.1 圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計

我們先將河床進行一次性的攔斷，之后對它進行施工，圍堰結(jié)構(gòu)起到為河床臨時擋水的作用，穿堤箱涵和導(dǎo)流明渠相互配合起到泄水的作用。膜袋砂圍堰位于北邊和原來的堤岸共同構(gòu)成了導(dǎo)流名渠，穿堤涵洞修建在堤壩的上游位置，涵閘修建在堤壩的下游位置，內(nèi)外江的兩側(cè)就是圍堰了，內(nèi)江的水由導(dǎo)流名渠導(dǎo)流到外江。

潮水每天都潮漲潮落，一天兩次，嚴重影響了水閘工程的施工進度。內(nèi)涌圍堰、外江圍堰采用的都是膜袋砂施工。外江圍堰是按照20年一遇的標準進行設(shè)計施工的，最高的洪潮水位在2.38m左右，3.40m是堰頂?shù)淖罡叨?，向地面下延?.5m，頂部設(shè)置寬度為3.0m，坡比設(shè)置為1∶2.5。內(nèi)涌的最高水位預(yù)估在1m，因此我們設(shè)置的內(nèi)涌圍堰的高程為1m，堰頂?shù)母叨仍?.6m，底高程向下延伸3.0m，內(nèi)涌的堰頂面寬度在3.0m，坡比和外江圍堰相同。下面是圍堰斷面圖，圖1和圖2。

圖1 外江側(cè)圍堰斷面圖

圖2 內(nèi)涌側(cè)圍堰斷面圖

2.2 圍堰材料

2.2.1 土工材料

我們用聚丙烯裂膜絲機織布制作膜袋砂圍堰的膜袋，保證膜袋的厚度在0.5mm以上，我們織布采購的是150 g/m2的布袋型號，圍堰基坑一邊的模袋外露面也用聚丙烯裂膜絲機織布制作，但是具有防老化的特點。一個織布膜袋的重量為175 g/m2，丙綸長絲機織布制作土工布軟體排，230 g/m2是它的克重，碎石一般用編織袋來裝，克重保持在120g/m2。

2.2.2 碎石和拋石

我們應(yīng)該選用質(zhì)地堅硬、紋理飽和且均勻、不含鐵砂的上乘優(yōu)質(zhì)石材來進行護腳拋石以及利用擋墻的漿砌石。還要注意所選用的石材盡量無節(jié)理、無砂眼、無裂縫等，飽和極限抗壓強度大于50Mpa。

2.3 圍堰施工原理

膜袋砂圍堰的應(yīng)用相對較多，在對土工織布進行編織的時候要預(yù)留出一個位于頂層的灌砂口，用水力或機械的方式朝灌砂口灌砂。用壓力將中粗砂灌入膜袋中，多余的水可以從織布袋的孔隙中排出，并且灌砂的砂子在自重和滲水的壓力下形成比較密實的材料，與模袋交錯堆疊形成的了穩(wěn)定的圍堰結(jié)構(gòu)[1]。

3 圍堰施工技術(shù)

3.1 施工準備

施工前根據(jù)進度計劃和工效準備好施工人員梳理、材料采購和機械設(shè)備，同時完成相關(guān)的材料報批報驗工作，建立安全管理體系，編制質(zhì)量管理計劃，制定現(xiàn)場的生產(chǎn)管理規(guī)章制度，進行測量點位的布控，辦理好人員、設(shè)備和現(xiàn)場作業(yè)場地的安全施工許可證及相關(guān)的水上安全作業(yè)手續(xù)。

3.2 基礎(chǔ)面處理

在保證底部的膜袋能夠坐落在基本上平整的基礎(chǔ)面上，在膜袋安裝之前，為圍堰基礎(chǔ)面進行清平整理，或者對于凹槽地段進行找平。基礎(chǔ)清理主要采用長臂挖機進行作業(yè)，并且采用開口駁船配合清運淤泥。清理基礎(chǔ)前，根據(jù)已經(jīng)測定的控制點進行放樣，并測出清理基礎(chǔ)的范圍，在水中做好詳細的標記，表示清理的范圍，根據(jù)水下的測量成果進行整理控制。

3.3 土工布軟體排鋪設(shè)

3.3.1 軟體排的采購

軟體排的尺寸結(jié)合設(shè)計的圍堰結(jié)構(gòu)尺寸進行選擇，選擇符合要求的生產(chǎn)廠家進行專項制作，并且經(jīng)過入場驗收之后才可以投入使用，在沒有使用之前嚴禁暴曬，存放于倉庫進行保管。

3.3.2 軟體排的鋪設(shè)和砂肋灌裝

軟體排在低潮位的時候進行人工鋪設(shè)，鋪設(shè)范圍比圍堰寬2m。

1）鋪設(shè)之前完成基礎(chǔ)清理，并且整平，加工好的軟體排與圍堰的軸線保持垂直，在設(shè)定的區(qū)域內(nèi)進行鋪設(shè)，鋪設(shè)過程中保證人工繃緊排布無褶皺。

2）排布鋪設(shè)完成后隨即進行灌砂施工，采用吸沙船進行砂石采集，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場利用泥漿泵進行灌砂施工，充填的時候配備人工進行踩踏，保證砂流暢通充實，從一側(cè)開口充填，保證充盈率達到80%以上后可以扎緊袋口。

3）排布之間要按照規(guī)范要求進行搭接，滿足工程施工質(zhì)量要求。

4）排布鋪設(shè)好了之后及時檢查，保證充盈率，滿足承載力要求之后進行下一步施工[2]。

3.4 膜袋加工與布設(shè)

根據(jù)設(shè)計寬度制作膜袋，長度按照40～60m控制，并且需要考慮上下錯開接縫的長度，每只膜袋根據(jù)大小不同，設(shè)置多個灌砂的充填口，呈正方形布置。保證膜袋的拼縫垂直于圍堰堤壩的軸線，在袋體的一端設(shè)置平行堤壩軸線的接縫，拼接的強度也要必須達到設(shè)計的要求。加工好的膜袋對其進行標識牌的放置，堆存在陰涼干燥處即可。

根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況，薄膜袋的鋪設(shè)方式為人工在低潮位鋪設(shè)。袋體的袖口向上，泥漿泵口與袖口連接。根據(jù)測量和鎖定位置放置袋體。底袋用尼龍繩固定在鋼管底部。放置上袋時，用尼龍繩綁住下袋，以防止袋體在填充過程中移動。

施工期間，填料袋分層鋪設(shè)。薄膜袋的長度方向保持與圍堰軸線平行，堆放整齊，上下層錯開，袋體與袋體之間無縫隙或接縫。錯縫上下層之間的距離不小于2m，袋體之間非常嚴密，沒有孔隙。注意新填充的袋體被鋒利的石頭割裂。及時修復(fù)袋體損壞或有孔洞的填料袋。在修補時嚴格遵循使用相同的材料，接縫寬度不小于150 cm的規(guī)則。

在對薄膜袋進行施工時，將竹竿安裝在每層堰身兩側(cè)，間隔為10m，縫制膜袋的方法是包縫法（如圖3所示）。在薄膜袋的建造過程中，在薄膜袋上方打開三個孔，并用填砂船填充。首先用沙子填充中間的洞。當薄膜袋達到一定程度地膨脹時，沙子同時填充到兩側(cè)的孔中。填砂時應(yīng)在低潮時填砂。施工應(yīng)在同一位置進行，以避免高水位對施工的影響。

圖3 包縫法示意圖

3.5 灌砂

一旦砂被運到施工現(xiàn)場，一般采用泥漿泵將砂泵出，分層倒入膜袋中。灌裝袋應(yīng)分層放置，堆放整齊，排列整齊。上行李和下行李之間的搭接接頭必須錯開。填充后，袋體每層厚度應(yīng)為0.4m～0.5m厚度，當使用二次填充時，每層袋裝填充應(yīng)在高潮時進行。濾袋過濾后，可以填充濾袋的上層。橫截面方向上沒有搭接。充填程度應(yīng)根據(jù)填砂條件和現(xiàn)場試驗條件進行控制，以防止袋子爆炸并控制平整度。填充泥沙時，應(yīng)注意保持邊坡穩(wěn)定性。

為了保證下一層的施工進行和質(zhì)量的把控，需要嚴格控制同一層袋的厚度要保持相同，這無疑增強了灌裝過程中的計量工作。為了確保坡比，嚴格按照圖紙進行施工，對每層土的邊線進行測量和設(shè)置。鄰近的模袋的接縫應(yīng)擠壓緊密。當填充與另一個袋子上部重疊的袋子時，應(yīng)首先填充接縫，使袋子在沙子重力的作用下緊貼下部袋子的表面。三角形接縫出現(xiàn)在全長的底部。如果有一些三角形接縫，則應(yīng)使用袋裝砂將其緊密填充[3]。

3.6 反壓

內(nèi)江圍堰基坑的側(cè)方設(shè)置了中粗砂背壓平臺，頂?shù)膶挾葹?0m，頂高程為-0.5m，坡比控制在1∶3。

外河圍堰基坑側(cè)設(shè)中粗砂背壓平臺，平臺頂寬30m，頂高0.5m，坡比1∶3。

外江圍堰水側(cè)拋石護腳頂寬6m，頂高程-1m，坡比控制在1∶3。拋石護腳施工時，利用駁船將合格的石料運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在駁船上使用挖掘機對拋石進行傾倒。

3.7 圍堰防滲施工

為防止圍堰與路堤接縫處滲漏，需拆除路堤砌石護坡，開挖路基護坡和拋石，使模袋與路堤防滲土緊密結(jié)合。

外河圍堰上游坡面是由防滲土工膜鋪設(shè)的。土工膜向外延伸2m，但是僅限于在拋石范圍內(nèi)，地面裝載150mm厚袋裝礫石。圍堰頂部鋪設(shè)一層抗老化土工布，表面裝載150mm厚袋裝礫石。袋裝土的寬度為500mm，高度為500mm，由圍堰頂部外的河流裝載。

閘內(nèi)涌水圍堰采用與外河圍堰相同的圍堰壩體結(jié)構(gòu)和堰頂寬度。在上游邊坡上鋪設(shè)一層防滲土工膜，向外延伸2m，表面裝載150mm厚袋裝礫石。圍堰頂部鋪設(shè)一層抗老化土工布，表面裝載150mm厚袋裝礫石。

4 效益分析

沿海淤泥地質(zhì)情況加大了施工的難度，多個水利施工中應(yīng)用了膜袋砂圍堰施工工法，并且取得了明顯的經(jīng)濟收益。同時在保證膜袋砂圍堰施工安全的同時，既可以節(jié)約能耗，達到節(jié)能減排的效果，也避免了材料的浪費，提高了圍堰的施工效率，極大地縮短了項目的施工工期，為項目建設(shè)發(fā)揮最大的效益，經(jīng)濟效益優(yōu)勢較為明顯[4]。

膜袋砂圍堰施工的安全性我們可以在沿海淤泥地質(zhì)工程施工中直觀的觀察出來，但是為了最大限度的保障施工的安全，降低施工的危險性，只要圍堰施工的安全系數(shù)達到預(yù)警值，我們就需要立馬采取措施。

膜袋砂圍堰施工工法可以準確地計算膜袋砂圍堰分層填筑的時間間隔，有利于項目的施工組織和工期計劃安排，減少了施工時人力、機械等的投入[5]。

5 結(jié)語

沿海淤泥地質(zhì)條件下的水工結(jié)構(gòu)施工可以廣泛地推廣應(yīng)用，我們可以利用膜袋砂圍堰制造干施工的環(huán)境應(yīng)用在水利工程上，例如水閘、泵站等，利用膜袋砂圍堰增加圍堰的防護強度，將圍堰自身的中央路減少，同時也可以有效地控制沉降，是一種新型的、有效的圍堰結(jié)構(gòu)形式，施工速度快，經(jīng)濟效益高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以廣泛借鑒應(yīng)用。