楊海標(biāo)

（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(xiàng)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(qiáng)，極為軟弱，稍有荷載就會(huì)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(xì)砂等，形成一道擋水結(jié)構(gòu)，充填砂子以后，整個(gè)結(jié)構(gòu)很快就會(huì)固結(jié)，形成一個(gè)穩(wěn)定和堅(jiān)固的擋水結(jié)構(gòu)，從而形成了一個(gè)圍堰，為圍堰內(nèi)的結(jié)構(gòu)施工形成了一個(gè)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(jī)功率，并且排澇泵站的的流量達(dá)到了56.8 m3/s，拆除了三座單孔的水閘并且進(jìn)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(jí)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(jí)的其他主要建筑物，一些次要的建筑物是三級(jí)的，例如泵站等。像那些臨時(shí)的建筑物體都是屬于四級(jí)建筑物。泵站和水閘的防洪標(biāo)準(zhǔn)是按照200年一遇設(shè)計(jì)的，排澇標(biāo)準(zhǔn)是按照20年一遇，暴雨時(shí)長(zhǎng)1d，1d之內(nèi)排干的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(jì)

2.1 圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我們先將河床進(jìn)行一次性的攔斷，之后對(duì)它進(jìn)行施工，圍堰結(jié)構(gòu)起到為河床臨時(shí)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(lái)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(yán)重影響了水閘工程的施工進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)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?cè)O(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(jī)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(gòu)的是150 g/m2的布袋型號(hào)，圍堰基坑一邊的模袋外露面也用聚丙烯裂膜絲機(jī)織布制作，但是具有防老化的特點(diǎn)。一個(gè)織布膜袋的重量為175 g/m2，丙綸長(zhǎng)絲機(jī)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(lái)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(jiān)硬、紋理飽和且均勻、不含鐵砂的上乘優(yōu)質(zhì)石材來(lái)進(jìn)行護(hù)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(wú)節(jié)理、無(wú)砂眼、無(wú)裂縫等，飽和極限抗壓強(qiáng)度大于50Mpa。

2.3 圍堰施工原理

膜袋砂圍堰的應(yīng)用相對(duì)較多，在對(duì)土工織布進(jìn)行編織的時(shí)候要預(yù)留出一個(gè)位于頂層的灌砂口，用水力或機(jī)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(shí)的材料，與模袋交錯(cuò)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(zhǔn)備

施工前根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃和工效準(zhǔn)備好施工人員梳理、材料采購(gòu)和機(jī)械設(shè)備，同時(shí)完成相關(guān)的材料報(bào)批報(bào)驗(yàn)工作，建立安全管理體系，編制質(zhì)量管理計(jì)劃，制定現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)管理規(guī)章制度，進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)位的布控，辦理好人員、設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)場(chǎng)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(jìn)行清平整理，或者對(duì)于凹槽地段進(jìn)行找平?；A(chǔ)清理主要采用長(zhǎng)臂挖機(jī)進(jìn)行作業(yè)，并且采用開口駁船配合清運(yùn)淤泥。清理基礎(chǔ)前，根據(jù)已經(jīng)測(cè)定的控制點(diǎn)進(jìn)行放樣，并測(cè)出清理基礎(chǔ)的范圍，在水中做好詳細(xì)的標(biāo)記，表示清理的范圍，根據(jù)水下的測(cè)量成果進(jìn)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(gòu)

軟體排的尺寸結(jié)合設(shè)計(jì)的圍堰結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行選擇，選擇符合要求的生產(chǎn)廠家進(jìn)行專項(xiàng)制作，并且經(jīng)過(guò)入場(chǎng)驗(yàn)收之后才可以投入使用，在沒(méi)有使用之前嚴(yán)禁暴曬，存放于倉(cāng)庫(kù)進(jìn)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(shí)候進(jìn)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(jìn)行鋪設(shè)，鋪設(shè)過(guò)程中保證人工繃緊排布無(wú)褶皺。

2）排布鋪設(shè)完成后隨即進(jìn)行灌砂施工，采用吸沙船進(jìn)行砂石采集，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)利用泥漿泵進(jìn)行灌砂施工，充填的時(shí)候配備人工進(jìn)行踩踏，保證砂流暢通充實(shí)，從一側(cè)開口充填，保證充盈率達(dá)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(jìn)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(shí)檢查，保證充盈率，滿足承載力要求之后進(jìn)行下一步施工[2]。

3.4 膜袋加工與布設(shè)

根據(jù)設(shè)計(jì)寬度制作膜袋，長(zhǎng)度按照40～60m控制，并且需要考慮上下錯(cuò)開接縫的長(zhǎng)度，每只膜袋根據(jù)大小不同，設(shè)置多個(gè)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(qiáng)度也要必須達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。加工好的膜袋對(duì)其進(jìn)行標(biāo)識(shí)牌的放置，堆存在陰涼干燥處即可。

根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(cè)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(shí)，用尼龍繩綁住下袋，以防止袋體在填充過(guò)程中移動(dòng)。

施工期間，填料袋分層鋪設(shè)。薄膜袋的長(zhǎng)度方向保持與圍堰軸線平行，堆放整齊，上下層錯(cuò)開，袋體與袋體之間無(wú)縫隙或接縫。錯(cuò)縫上下層之間的距離不小于2m，袋體之間非常嚴(yán)密，沒(méi)有孔隙。注意新填充的袋體被鋒利的石頭割裂。及時(shí)修復(fù)袋體損壞或有孔洞的填料袋。在修補(bǔ)時(shí)嚴(yán)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(duì)薄膜袋進(jìn)行施工時(shí)，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(guò)程中，在薄膜袋上方打開三個(gè)孔，并用填砂船填充。首先用沙子填充中間的洞。當(dāng)薄膜袋達(dá)到一定程度地膨脹時(shí)，沙子同時(shí)填充到兩側(cè)的孔中。填砂時(shí)應(yīng)在低潮時(shí)填砂。施工應(yīng)在同一位置進(jìn)行，以避免高水位對(duì)施工的影響。

圖3 包縫法示意圖

3.5 灌砂

一旦砂被運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，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(cuò)開。填充后，袋體每層厚度應(yīng)為0.4m～0.5m厚度，當(dāng)使用二次填充時(shí)，每層袋裝填充應(yīng)在高潮時(shí)進(jìn)行。濾袋過(guò)濾后，可以填充濾袋的上層。橫截面方向上沒(méi)有搭接。充填程度應(yīng)根據(jù)填砂條件和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件進(jìn)行控制，以防止袋子爆炸并控制平整度。填充泥沙時(shí)，應(yīng)注意保持邊坡穩(wěn)定性。

為了保證下一層的施工進(jìn)行和質(zhì)量的把控，需要嚴(yán)格控制同一層袋的厚度要保持相同，這無(wú)疑增強(qiáng)了灌裝過(guò)程中的計(jì)量工作。為了確保坡比，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行施工，對(duì)每層土的邊線進(jìn)行測(cè)量和設(shè)置。鄰近的模袋的接縫應(yīng)擠壓緊密。當(dāng)填充與另一個(gè)袋子上部重疊的袋子時(shí)，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(zhǎng)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(tái)，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(tái)，平臺(tái)頂寬30m，頂高0.5m，坡比1∶3。

外江圍堰水側(cè)拋石護(hù)腳頂寬6m，頂高程-1m，坡比控制在1∶3。拋石護(hù)腳施工時(shí)，利用駁船將合格的石料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，在駁船上使用挖掘機(jī)對(duì)拋石進(jìn)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(hù)坡，開挖路基護(hù)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(gè)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(jì)收益。同時(shí)在保證膜袋砂圍堰施工安全的同時(shí)，既可以節(jié)約能耗，達(dá)到節(jié)能減排的效果，也避免了材料的浪費(fèi)，提高了圍堰的施工效率，極大地縮短了項(xiàng)目的施工工期，為項(xiàng)目建設(shè)發(fā)揮最大的效益，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)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(lái)，但是為了最大限度的保障施工的安全，降低施工的危險(xiǎn)性，只要圍堰施工的安全系數(shù)達(dá)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(zhǔn)確地計(jì)算膜袋砂圍堰分層填筑的時(shí)間間隔，有利于項(xiàng)目的施工組織和工期計(jì)劃安排，減少了施工時(shí)人力、機(jī)械等的投入[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

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(hù)強(qiáng)度，將圍堰自身的中央路減少，同時(shí)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(jì)效益高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以廣泛借鑒應(yīng)用。