(1.湖北凱耀宏建設(shè)工程有限公司，湖北 潛江 433100；2.湖北省漢江河道管理局，湖北 潛江 433100)

1 工程概況

湖北省仙桃市漢江鄢灣險(xiǎn)段(位于漢右樁號(hào)123+470～124+840處)，為漢江迎流頂沖歷史險(xiǎn)段，全長1370m，堤頂高程為34.70m，堤外無灘且堤身岸坡均由松散—稍密的砂性土層和黏性土層構(gòu)成，巖性以粉質(zhì)壤土、壤土為主，局部有砂壤土、粉細(xì)砂，此險(xiǎn)段是漢江下游干堤重點(diǎn)險(xiǎn)段之一。

2017年，漢江發(fā)生較大秋汛，外江最高水位32.56m，超警戒0.54m，持續(xù)時(shí)間長達(dá)1個(gè)月，漢江長時(shí)間高水位運(yùn)行。2017年11月22日鄢灣險(xiǎn)段(漢右樁號(hào)124+030～124+076處)干砌石平臺(tái)發(fā)生長約40m、寬10～15m的垮塌，垮塌處塊石已全部塌落至漢江深泓線，岸坡垮塌深約15～20m，河床發(fā)生了較大變化。2018年1月9日，鄢灣險(xiǎn)段(漢右樁號(hào)123+920～123+980處)干砌石平臺(tái)及拋石區(qū)發(fā)生長約60m、寬10～15m的垮塌。隨后對崩岸現(xiàn)場樁號(hào)123+930～124+076進(jìn)行了水下拋石和拋沙袋的應(yīng)急處置方案。

2 工藝原理

2.1 作用機(jī)理

通過使用沙袋拋投沖刷部位上蓋塊石保護(hù)拋壓，減緩水流對岸灘的沖刷，以達(dá)到護(hù)岸除險(xiǎn)的效果(見圖1)。

圖1 沙袋拋投沖刷部位上蓋塊石保護(hù)作用機(jī)理

2.2 裝袋拋投機(jī)構(gòu)的組成

機(jī)構(gòu)由裝料抓斗、上料斗和下料斗三部分組成(見圖2)。上料斗用型鋼和鋼板焊制，用液壓裝置控制料斗的開啟；下料斗(見圖3)底部布置翻式卸料底門，通過卷揚(yáng)機(jī)和滑輪控制進(jìn)行卸料。

圖2 上料斗和下料斗側(cè)視圖 (單位：mm)

圖3 下料斗平面圖 (單位：mm)

2.3 裝袋拋投機(jī)構(gòu)的使用

航船利用自帶FQ822起重抓斗在指定河道挖沙，裝載于貨艙區(qū)；通過事先試驗(yàn)(計(jì)算)的漂距用GPS定位，航行至護(hù)堤腳、航道整治工程作業(yè)處拋錨；用沙裝袋拋擲加固堤腳及沖坑。使用時(shí)用起重抓斗將沙裝載到貨斗內(nèi)；用編織袋周圍卷邊、灌拉緊繩，鋪裝在料斗內(nèi)；通過液壓控制斗門灌裝于料斗編織袋內(nèi)；拉緊編織袋緊口繩，系牢；最后通過卷揚(yáng)機(jī)打開下料斗口翻板，沙石袋拋擲到整治處。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程為：水下地形圖測繪→拋投網(wǎng)格劃分→航船取沙→航船根據(jù)漂距用GPS定位拋錨→拋沙袋→檢測→拋石船拋石壓重→檢測。

3.2 水下地形測量

水下地形測量采用中海達(dá)HD-310超聲波測深儀結(jié)合GPS系統(tǒng)進(jìn)行。

水下地形監(jiān)測的測點(diǎn)位置嚴(yán)格控制在斷面線上。陡坡、轉(zhuǎn)折或水下地形變化較大處測點(diǎn)應(yīng)加密布設(shè)。斷面線宜垂直于堤身軸線的方向，斷面線的間距按4～5m執(zhí)行，斷面水下測點(diǎn)間距按4～5m執(zhí)行。

定位:通過水深斷面圖(斷面間距為10m)，計(jì)算拋填的層數(shù)(每層按100cm考慮)、每層排列個(gè)數(shù)和充沙袋排列組合方式，控制拋填工程量。將拋填區(qū)域按縱斷面6m、橫斷面4m間隔繪制網(wǎng)格，形成DXF文件導(dǎo)入GPS移動(dòng)臺(tái)電子手簿，施工時(shí)根據(jù)沙袋漂移距離控制施工船定位位置。隨時(shí)根據(jù)坡度斷面尺寸搭配不同長度的沙袋與層數(shù)。

該工程沙袋拋投使用GPS及北斗雙定位，在實(shí)施過程中根據(jù)施工圖紙上的拋投位置(考慮沙袋漂距)，引導(dǎo)工程船到達(dá)指定的拋投位置，用船錨控制船體位置。

3.3 航船取沙定位拋錨

袋裝沙施工用船為具有錨泊、定位、充灌、吊裝及儲(chǔ)存等系統(tǒng)的專用施工船舶，并配備交通船。施工船舶配備GPS、北斗雙定位設(shè)備和軟件，施工過程中能實(shí)時(shí)顯示船舶平面位置。施工前對船舶GPS、北斗系統(tǒng)進(jìn)行校核。

3.4 裝沙袋的制作

裝沙袋采用聚丙烯編織布，重量為280g/m2。單個(gè)袋體尺寸為5m×5m。袋布拼接用錦綸線縫制，拼接處折疊3層，寬度約5～10cm，縫3道線?？p制線應(yīng)松緊一致，針腳間距為12～13針/10cm，禁止出現(xiàn)跳針。封口繩用滌綸繩。

袋裝沙土工織物材料及成品袋體在運(yùn)輸過程中采用避光包裝，注意保護(hù)；進(jìn)場后應(yīng)存放于遮光處，防止老化，并注意防火。

充灌沙袋前應(yīng)檢查袋體加工質(zhì)量，如遇問題應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或更換袋體。

裝沙袋加工前應(yīng)檢查布體外觀質(zhì)量，檢測布體內(nèi)在質(zhì)量。布體外觀質(zhì)量檢查內(nèi)容應(yīng)包括斷紗、雜物、豁邊、破損、稀路等缺陷，每卷不允許存在重缺陷，輕缺陷每200m2不應(yīng)超過5個(gè)；布體內(nèi)在質(zhì)量檢測內(nèi)容應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和有關(guān)規(guī)定。

3.5 沙袋拋投

3.5.1 拋投試驗(yàn)

用中海達(dá)HD-310超聲波測深儀、測桿或重錘測定水深，用流速儀測定流速，用4m3沙袋拋投測出的漂距和方向，掌握沙袋在水中運(yùn)行的規(guī)律，作為施工船定位的依據(jù)。

3.5.2 拋投網(wǎng)格劃分及拋投工程量計(jì)算

根據(jù)拋投施工船只長度劃定20m×20m為一拋石區(qū)格，計(jì)算各區(qū)格的拋投工程量并繪制施工示意圖，并做好各項(xiàng)施工記錄、驗(yàn)收記錄以及簽證單。

3.5.3 沙袋的拋投

袋裝沙充填料選用沙性土，粒徑大于0.075mm顆粒含量大于50%。

首先，關(guān)閉裝袋機(jī)構(gòu)底門，放置沙袋。其次，將抓斗吊放至泥駁艙中，抓取沙料投入裝袋機(jī)構(gòu)中，每袋裝沙七至八成，用力拉系口繩，系緊袋口。最后，按計(jì)算拋距和試驗(yàn)拋距綜合確定拋距進(jìn)行網(wǎng)格拋投。

沙袋拋填前，對現(xiàn)場流向與流速進(jìn)行觀察，掌握流向與流速變化規(guī)律。根據(jù)流向與流速變化規(guī)律，指導(dǎo)施工船定位，預(yù)留出沙袋漂移距離。同時(shí)在拋填過程中，不斷測量沙袋在不同流速下的漂移距離，不斷調(diào)整施工船位置，保證沙袋落點(diǎn)位置準(zhǔn)確，減少流失。

3.5.4 表面拋石保護(hù)施工

采用拋沙袋船只的自帶抓斗進(jìn)行拋石作業(yè)。

根據(jù)拋投尺寸和石料運(yùn)輸船實(shí)際裝石平均長度，按照20m×20m一個(gè)斷面，由內(nèi)向外分組排列。每組分4個(gè)擋位，將各組的拋石量平均劃分在4個(gè)擋位上按量拋石。

水上拋石按照先上游后下游、先深槽后淺水(即先外后內(nèi))的順序分區(qū)進(jìn)行，每一橫向區(qū)格拋石量完成后，移至下一個(gè)區(qū)格順序拋石。

4 質(zhì)量控制

根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(SL/T 255—98)、《堤防工程施工規(guī)范》(SL 260—2014)、《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)——堤防工程》(SL 634—2012)的要求，對該工法實(shí)施工程的質(zhì)量進(jìn)行控制。

拋填袋袋體的質(zhì)量和規(guī)格應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位、監(jiān)理單位全部檢查。檢驗(yàn)方法：檢查施工記錄并觀察檢查。

充灌袋裝沙的飽滿度應(yīng)控制在70%～80%。檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位抽查5%；監(jiān)理單位應(yīng)旁站見證并平行檢驗(yàn)，平行檢驗(yàn)的次數(shù)為施工單位抽檢次數(shù)的5%，且不少于3次。檢驗(yàn)方法：檢查施工記錄并觀察檢查。

袋裝沙斷面平均輪廓線不得小于設(shè)計(jì)斷面、坡面坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。檢驗(yàn)方法：檢查斷面測量資料，并輔以水下探摸。

沙袋制備和拋投質(zhì)量執(zhí)行《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)——堤防工程》(SL 634—2012)(見表1、表2)。

表1 土工袋(包)防沖體制備施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表2 防沖體拋投施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié) 語

沙袋護(hù)岸除險(xiǎn)施工工法，直接利用天然河道的沙來代替人工開采的塊石，施工期間也不會(huì)產(chǎn)生破壞生態(tài)的行為，能夠很好地保護(hù)施工場地的生態(tài)環(huán)境，節(jié)約了社會(huì)資源，社會(huì)效益顯著。

拋沙機(jī)構(gòu)由1臺(tái)抓斗配合6名裝袋普工即可組成一個(gè)作業(yè)組；每批6袋(每袋4m3)所需時(shí)間僅為10min,每小時(shí)生產(chǎn)效率可達(dá)144m3；如用傳統(tǒng)人工裝袋、人工拋投6名工人配合每小時(shí)只能裝、拋20m3,拋沙機(jī)構(gòu)是人工施工效率的7.2倍。