梁安邦

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

0 引言

汾河二壩攔河閘是一座以灌溉為主的大（Ⅱ）型水閘工程。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)30年一遇，相應(yīng)洪峰流量2220 m3/s,設(shè)計(jì)洪水位763.55m；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)100年一遇，相應(yīng)洪峰流量3140 m3/s，校核洪水位765.00 m。

汾河二壩攔河閘除險(xiǎn)加固工程由舊閘加固改造8孔、新建水閘4孔、新建啟閉機(jī)房、啟閉機(jī)制安12臺(tái)，公路橋1座、地基處理、攔河壩、上游堤防、水閘觀測(cè)、機(jī)電及金結(jié)安裝等組成。為了給攔河水閘改造創(chuàng)造干地施工條件，需根據(jù)工程施工需要分期進(jìn)行導(dǎo)流，分期施工。在投標(biāo)時(shí)考慮采用水中填土的方法進(jìn)行圍堰填筑施工，但原定土場(chǎng)的土料不符合設(shè)計(jì)填筑要求，又因外購?fù)了栀M(fèi)用較高，我們考慮采用水力吹填的施工工藝進(jìn)行圍堰填筑。相比水中填土的填筑方法，水力吹填法填筑圍堰既減少了圍堰填筑斷面，降低了施工成本，又提高了圍堰封堵的工作效率。

1 工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求

1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

工程施工前要進(jìn)行技術(shù)交底。把工程的設(shè)計(jì)內(nèi) 容 、 施工計(jì)劃和施工技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等要求詳盡地向施工人員講解交待清楚,以保證工程施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖 紙 、施工 組 織 、設(shè)計(jì)安全操作規(guī)程和施工驗(yàn)收規(guī)范等要求進(jìn)行。具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）《堤防工程施工規(guī)范》（SL260-98）。

（2）《港口及航道護(hù)岸工程設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTJ300-2000）。

（3）國(guó)家和相關(guān)行業(yè)技術(shù)規(guī)范和法規(guī)。

1.2 技術(shù)要求

（1）填充砂袋的編織袋采用長(zhǎng)方形，袋的尺寸視棱體斷面不同高度上的寬度再加上退檔尺寸縫制，長(zhǎng)度一般為20～50 m，砂袋不宜過長(zhǎng)，砂袋過長(zhǎng)不利于控制棱體的軸線，且充填時(shí)需要投入過多的設(shè)備及人員。每只袋視容積不同設(shè)置充填管口，管口直徑約12cm，長(zhǎng)40 cm。編織袋織物縫接處強(qiáng)度不低于土工織物拉伸強(qiáng)度的70%。

（2）充填前，對(duì)地基進(jìn)行整平，應(yīng)將地基有損織物的凸出物、雜物清除干凈。

（3）袋體充填應(yīng)分層錯(cuò)縫鋪放，不得有通縫。同層相鄰袋體接縫處土工織物袋鋪設(shè)時(shí)應(yīng)預(yù)留收縮量，確保充填后兩袋相互擠緊。一次吹填不滿可二次吹填，吹填過程中應(yīng)注意及時(shí)調(diào)整輸送管的方向，以免袋體受力不均而導(dǎo)致變形移位，吹填時(shí)注意控制迸漿壓力，防止袋體破裂，管路出口壓力宜控制在0.2～0.3MPa。吹填時(shí)自下而上分層依次吹填，在下層袋體濾水固結(jié)70%之前，不宜在其上部吹填另一只袋體。每層袋充填后厚度以0.4～0.5m為宜，飽滿度控制在80%。充填料宜選用粉細(xì)砂，其含泥量在10%以內(nèi)，充填后的干容重不小于14.5kN/m3。

（4）在鋪設(shè)及填充過程中，若出現(xiàn)袋體損傷，應(yīng)及時(shí)修復(fù)，縫接方法采用二道線外覆式。

（5）每層土工織物袋充填完成后，臺(tái)階用小型挖機(jī)削整為設(shè)計(jì)坡比，并應(yīng)及時(shí)鋪設(shè)砂礫料，同時(shí)進(jìn)行鉛絲石籠護(hù)腳及漿砌石的填筑。

（6）為了加快棱體施工的進(jìn)程，編織袋吹填土固結(jié)的快慢十分關(guān)鍵，編織袋有效孔徑與吹填料粒徑應(yīng)滿足保土、透水的原則：d85＞095，d15＜090。

其中：d85為限制粒徑，表示小于某粒徑的顆粒含量占總質(zhì)量的85%；d15為限制粒徑，表示小于某粒徑的顆粒含量占總質(zhì)量的15%；095為有效粒徑，表示編織袋中95%的孔徑低于該值；090為有效粒徑，表示編織袋中90%的孔徑低于該值。

1.3 材料要求

（1）充填砂袋的加工訂制

本工程充填砂袋采用防老化聚丙稀編織土工布，單位面積質(zhì)量不小于200 g/m2，向生產(chǎn)廠家直接訂制。編織布的技術(shù)指標(biāo)要求符合國(guó)家該產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。

（2）材料的質(zhì)量要求

①充填砂袋布料

充填砂袋布料采用200 g/㎡防老化聚丙稀編織土工布，它們的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示：

表1 200 g/m2防老化編織土工布技術(shù)要求

②充填砂質(zhì)量要求 由于根據(jù)本工程現(xiàn)有資源的情況，確定充填砂就地采用河道灘面含泥量不大于10%的粉細(xì)砂。

2 主要施工方法

2.1 充填砂袋棱體施工

（1）工藝流程 袋體檢查驗(yàn)收——測(cè)量定位——袋體分層鋪設(shè)——充砂至第一級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)高——第一級(jí)驗(yàn)收——同樣過程進(jìn)行第二級(jí)驗(yàn)收

（2）施工步驟

①充填試驗(yàn)：為確保施工質(zhì)量，在正式開工前，盡可能在灘地上進(jìn)行試充典型試驗(yàn)，以取得相關(guān)參數(shù)，如充填砂濃度、充灌壓力、屏漿時(shí)間、固結(jié)效果等，以指導(dǎo)正式施工。

②充填袋裝砂施工前，為防止原地面高低不平，影響砂袋分層平整度，宜對(duì)原地面進(jìn)行掃平。

③根據(jù)充填砂袋斷面尺寸及底高程，計(jì)算出每層袋的堆放邊線，鋪展砂袋時(shí)使用全站儀測(cè)量砂袋邊線位置及袋兩端中軸線位置，在鋪底層及水下充填砂袋時(shí)沿袋體四周邊線外側(cè)約1m，每隔4～6m將φ63～φ75mm長(zhǎng)鋼管（鋼管長(zhǎng)度依水深而定）插入或打入泥中固定，以便鋪設(shè)砂袋時(shí)固定砂袋。在鋪袋施工時(shí)對(duì)圍堰中軸線和內(nèi)外邊線、砂袋的起始點(diǎn)進(jìn)行校核，若超過允許偏差范圍及時(shí)調(diào)整。出水后的充填砂袋可直接在下層充填袋上用紅油漆標(biāo)記出上層充填袋的中軸線和邊線，確保每層充填砂袋的準(zhǔn)確位置。

④鋪袋：采用人工沿鋪設(shè)位置將砂袋展開、水上鋪設(shè)，展開后將砂袋四側(cè)的編織帶用繩索或8#鐵線一頭系編織袋，另一頭做成圓環(huán)，扣套在定位鋼管上，防止空砂袋受波浪影響漂移變位。充填砂袋固定后，再次復(fù)測(cè)充填砂袋位置，并檢查充填砂袋是否固定牢固。為使充砂均勻并容易充滿，充砂前可先往袋內(nèi)充水，讓空砂袋緩慢下沉就位。

⑤同層相鄰袋體接縫處應(yīng)預(yù)留收縮量1～2m，充填時(shí)應(yīng)先充填四個(gè)角位，然后向充填好的整體方向充灌，確保充填后兩袋相互擠緊。袖口系上浮標(biāo)，以保證袖口始終露出水面。

⑥充填機(jī)械選擇與管道鋪設(shè)。吹填砂袋選用高壓遠(yuǎn)程泥漿泵系統(tǒng)，此系統(tǒng)操作方便可靠，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。

輸泥管采用6吋高密塑料管鋪設(shè)至吹填區(qū)的砂袋位置，在砂袋位置采用6吋軟管聯(lián)接，并伸入袖口，綁扎牢固。

⑦砂袋吹填。開啟高壓遠(yuǎn)程泥漿泵系統(tǒng)，進(jìn)行沖挖，高壓水槍將淤泥稀釋為泥漿，泥漿經(jīng)泥漿泵口吸入，并通過管線系統(tǒng)輸送到?jīng)_砂袋（見圖1）。

圖1 砂袋吹填示意圖

充填砂袋時(shí)，首先沿長(zhǎng)邊方向進(jìn)行充填，避免應(yīng)力集中損壞袋體，并在充填過程中經(jīng)常調(diào)整出泥管口方向，防止袋體在充填過程中受力不均而移位。

在充填過程中，待充填袋沉入河底，充填高度高出水面后，在袋體頂面人工來回踩踏，使泥沙趨于緊密，加快袋體排水固結(jié)速度。待整個(gè)砂袋達(dá)到屏漿階段，應(yīng)減少充填砂袋機(jī)械或停止充填，以防砂袋爆裂，留一定的固結(jié)脫水時(shí)間。砂袋充填高度應(yīng)控制在適宜的水平上，每層充填高度控制在50 cm左右，在充填過程中如一次達(dá)不到理想高度，待砂袋稍有固結(jié)后，再進(jìn)行充填，直到達(dá)到理想的充填高度。

⑧應(yīng)控制好充填飽滿度和厚度，控制每個(gè)袋體厚度0.5m左右，不宜太薄也不宜太厚。太薄會(huì)增加袋體用量，太厚會(huì)造成局部堆積，袋體不平整影響袋間穩(wěn)定性，一般飽滿度控制在85%。充灌完成之后將袖口扎緊。

⑨充灌壓力應(yīng)掌握在0.2～0.3MPa范圍內(nèi)，壓力太低充填料易沉積，影響充填效果，壓力太大易造成充填袋爆裂。要嚴(yán)格控制吹填流量，避免吹填流量過大而“變吹為沖”，同時(shí)還應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間吹清水。

⑩充灌時(shí)自下而上分層依次充填，在下層袋體濾水固結(jié)之前，不應(yīng)在其上部充填另一個(gè)袋體。同一道圍堰棱體施工應(yīng)按進(jìn)度方向呈階梯狀推進(jìn)。

（3）施工控制

①在筑圍過程中要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)斷面、堰頂高程的測(cè)量控制。

②在整個(gè)施工過程中，要密切注意對(duì)圍堰的穩(wěn)定安全進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象及時(shí)采取措施并報(bào)告監(jiān)理工程師，必要時(shí)會(huì)同設(shè)計(jì)單位處理。

③要結(jié)合下一步的吹填，設(shè)置臨時(shí)排水口排水，降低水位，減小對(duì)填筑體的水壓力。

④充填袋體在制作、運(yùn)輸、堆放、鋪設(shè)、充填等施工過程中，應(yīng)注意保護(hù)，不得出現(xiàn)破損和老化現(xiàn)象。如有造成破損，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)袋措施，防止水流淘刷。

2.2 充填袋裝砂棱體允許偏差及檢驗(yàn)方法

在施工過程中，為了保證充填袋裝砂棱體的整體施工質(zhì)量，要嚴(yán)格控制每一層的充填質(zhì)量，具體允許偏差及檢驗(yàn)方法參照表2。

表2 充填袋裝砂允許偏差及檢驗(yàn)方法

3 經(jīng)驗(yàn)與建議

（1）采用水力吹填法宜在儲(chǔ)砂量豐富的地區(qū)，可以就地取材，且砂的含泥量應(yīng)滿足要求，無孤石等雜物。

（2）袋體的穩(wěn)定性非常重要，關(guān)鍵要清除表層淤泥。另外，圍堰與河岸的結(jié)合處，應(yīng)清除表層植被，否則會(huì)有滲水從結(jié)合處流出。

（3）由于每個(gè)水利工程都有它自身的特殊性，應(yīng)根據(jù)工程自身的地貌、地質(zhì)條件等進(jìn)行填充試驗(yàn)，在灘地上進(jìn)行砂袋試吹，在掌握了適宜的泥漿濃度、吹填壓力、固結(jié)時(shí)間等經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行大面積施工。

（4）做好施工過程中的沉降位移觀測(cè)，在填筑過程中應(yīng)注意觀察，并控制速率，以免地基失穩(wěn)，袋體破裂。

4 結(jié)論

采用水力吹填法填筑施工圍堰，利用工地現(xiàn)場(chǎng)的天然砂料，不僅節(jié)省了土地資源，而且省去了裝土、運(yùn)土、卸料、碾壓等工序，大大提高了工作效率，節(jié)省了勞動(dòng)力。另外，水力吹填施工工藝簡(jiǎn)單，成本較低，施工質(zhì)量便于控制，吹填土料泥漿沉積泌水固結(jié)后非常密實(shí)，質(zhì)量較碾壓效果好。在汾河二壩攔河閘除險(xiǎn)加固工程的施工圍堰中，成功運(yùn)用了吹填法，效果顯著（見圖2），既保證了施工質(zhì)量，節(jié)約了施工成本，又加快了施工進(jìn)度。

圖2 施工效果圖