耿會(huì)濤　李子豫

摘 要：針對(duì)黑崗口引黃閘除險(xiǎn)加固工程上游土石圍堰進(jìn)占施工受阻的問題，在研究和分析現(xiàn)場施工條件的基礎(chǔ)上，施工單位提出了噸袋進(jìn)占代替土工包進(jìn)占圍堰施工。進(jìn)占用噸袋經(jīng)過生產(chǎn)廠家的加固和改造處理，其在進(jìn)行的抽樣試驗(yàn)中，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合圍堰施工進(jìn)占要求，噸袋進(jìn)占法施工方案也經(jīng)專家以及主管部門鑒定通過。黑崗口引黃閘除險(xiǎn)加固工程采用噸袋進(jìn)占法圍堰施工，效果良好，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。噸袋進(jìn)占法創(chuàng)新了施工方法，可以為其他工程提供借鑒和參考，但也需要在更多水利工程中運(yùn)用和實(shí)踐，使其施工工藝更加科學(xué)和完善，力求為社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：引黃閘；噸袋；圍堰；黑崗口

中圖分類號(hào)：TV551 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）05-0073-04

Research on Application of Ton Bags in Dvancing-construction

of Cofferdam in Heigangkou Diversion Gate of Yellow River

GENG Huitao1，2 LI Ziyu3

（1.Yellow River Conservancy Technical Institute，Kaifeng Henan 475004；2.Engineering Technology Research Center of Small Watershed Conservancy Universities of Henan Province，Kaifeng Henan 475004；3. Kaifeng Yellow River Administration Bureau，Kaifeng Henan 475000）

Abstract： Based on the analysis and research on the construction conditions of the cofferdam in Heigangkou diversion gate， authors provided an application of advancing-construction by ton bags to solve the problem caused by geotextile bags and to accelerate the project of Heigangkou diversion gates reinforcement. After manufacturers redesign to leveled up the strength and material structure， ton bags passed sampling tests that all technical data matched the construction requirements. The proposal of using ton bags in advancing-construction has also been identified by experts and competent authorities. It got good effect and achieved good economic and social benefits by using ton bags advancing-construction in the reinforcement project of Heigangkou diversion gates cofferdam of the Yellow River. This breakthrough can provide reference for other similar hydraulic engineering. Meanwhile， it also needs to be promoted and completed in more practice. Authors believes the application of ton bags in the advancing-construction will strive to create greater social value.

Keywords： the diversion gate of the Yellow River；ton bags；cofferdam；Heigangkou

興水利、除水害，事關(guān)人類生存、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，歷來是治國安邦的大事[1]，國家對(duì)水利的投入也不遺余力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年到2013年，國家財(cái)政已累計(jì)投入超過1.3萬億元支持水利工程建設(shè)，完成除險(xiǎn)加固4萬多座小型水庫和300多座大中型水庫，開展147條重要支流和4 000多條中小河流治理，國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程全面建成，2 058個(gè)縣初步建成山洪災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警體系，2 144個(gè)縣級(jí)抗旱服務(wù)組織應(yīng)急抗旱保障能力得到加強(qiáng)[2]。黃河是我國的母親河，她孕育了燦爛的華夏文明[3]。但黃河流域?qū)儋Y源型缺水流域，供需矛盾突出[4]。中華人民共和國以后，尤其是20世紀(jì)五六十年代，黃河下游的沿黃地區(qū)，通過修建眾多的引黃閘來滿足當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)用水、城市用水和生態(tài)用水等需求。經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，引黃閘出現(xiàn)了不同程度的質(zhì)量問題。隨著國家“十二五”期間對(duì)病險(xiǎn)水閘的除險(xiǎn)加固，被鑒定為三、四類的水閘也陸續(xù)展開了除險(xiǎn)加固和拆除重建工作。在此期間，噸袋進(jìn)占法圍堰施工技術(shù)經(jīng)過嚴(yán)格的論證和實(shí)踐，效果良好，并取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 黑崗口引黃閘圍堰施工

1.1 工程概況

黑崗口引黃閘位于黃河右岸大堤公里樁號(hào) 77+170 處，黑崗口險(xiǎn)工 30～31 壩之間，地處開封市龍亭區(qū)水稻 鄉(xiāng)，始建于1957年，五孔箱涵，防洪標(biāo)準(zhǔn)為黃河花園口流 量22 000m3 /s，設(shè)計(jì)引水流量為50m3 /s，設(shè)計(jì)灌溉面積約 440km3，屬于1級(jí)水工建筑物。該閘于1980年接長洞身 40m，并抬升了啟閉機(jī)室，見圖1。經(jīng)過30余年的運(yùn)行，黑崗口引黃閘出現(xiàn)閘門止水老化脫落、閘室淤積嚴(yán)重、不均勻沉降、基礎(chǔ)滲水、建筑物裂縫、啟閉設(shè)備故障等問題。例如：每年汛期高含沙洪水退去后，水流攜帶大量雜草、枯樹等漂浮物不斷在閘前淤積形成漂浮物堆，造成引水困難且影響黃河防汛，即便進(jìn)行清淤，也費(fèi)時(shí)費(fèi)力。經(jīng)水閘安全鑒定，需要對(duì)該閘拆除重建。2014年，該閘啟動(dòng)了除險(xiǎn)加固工作，除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容包括：對(duì)閘室段、老涵洞段拆 除重建，對(duì)閘門、啟閉機(jī)和配電系統(tǒng)進(jìn)行更換，以及修復(fù) 沉降觀測(cè)點(diǎn)等。

1.2 圍堰施工

圍堰是導(dǎo)流工程中的臨時(shí)性擋水建筑物，用來維護(hù)基坑，保證水工建筑物能在干地條件下施工。對(duì)于水利工程施工中經(jīng)常采用的圍堰，按照其所使用材料的不同，可以分為：土石圍堰、草土圍堰、鋼板樁格型圍堰和混凝土圍堰等[5]。

在引黃閘的除險(xiǎn)加固和拆除重建工作中，其上下游的橫向圍堰較多選用土石圍堰。當(dāng)前，土石圍堰施工普遍采用土工包進(jìn)占施工，土工包進(jìn)占是利用大型“沙袋”在水深溜急的情況下進(jìn)占施工[6]，因土工包捆扎、運(yùn)輸?shù)南拗疲瑨伻胨械男螒B(tài)比較松弛，達(dá)到的穩(wěn)定坡度要在1∶2以上。黑崗口引黃閘除險(xiǎn)加固工程上游橫向圍堰設(shè)計(jì)斷面如圖2所示。

土工包進(jìn)占施工工序如下：自卸汽車到位，人工將預(yù)先裁剪好的土工包鋪設(shè)在車廂內(nèi)，挖掘機(jī)上料，人工利用縫包機(jī)進(jìn)行封口；自卸汽車運(yùn)至施工場地，推土機(jī)推包入水。因自卸汽車卸車時(shí)受到較大沖力，為保持土工包的完整性，土工包有效體積不能超過4.5m3。

1.3 土工包進(jìn)占受阻

2014年9月3日，施工單位按照施工組織設(shè)計(jì)方案，組織機(jī)械、人員對(duì)黑崗口險(xiǎn)工30壩進(jìn)行設(shè)計(jì)削坡、平整場地，之后進(jìn)行土工包進(jìn)占施工。第1天和第2天施工進(jìn)展順利，兩天共進(jìn)占10m。接下來的兩天投入相同的設(shè)備和施工人員，但每天進(jìn)占不到1m，整體進(jìn)占速度緩慢，嚴(yán)重制約工程進(jìn)度。

施工單位組織技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行探測(cè)，并對(duì)土工包施工質(zhì)量和現(xiàn)場施工條件等進(jìn)行綜合分析。經(jīng)過認(rèn)真的分析研究得出，后期進(jìn)占速度緩慢的原因主要有：①隨著占體向大河內(nèi)延伸，水深溜急，經(jīng)測(cè)量占前水深12.5m，流速已達(dá)到3.5m/s，進(jìn)占速度放緩；②土工包進(jìn)占因其體積較大，隨著可供進(jìn)占的場地逐漸縮小，機(jī)械很難將土工包運(yùn)送到指定位置，土工包傾卸的位置距進(jìn)占點(diǎn)較遠(yuǎn)，用推土機(jī)將土工包推至進(jìn)占點(diǎn)時(shí)，常將土工包推爛，這樣拋投到大河中，土工包中的土料很容易被河水沖走，因此造成后期土工包進(jìn)占受阻。

根據(jù)土工包進(jìn)占受阻和噸袋的特性，結(jié)合黑崗口引黃閘除險(xiǎn)加固工程施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，以及噸袋在溫孟灘河道工程除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用[7]，經(jīng)過科學(xué)分析和反復(fù)研究，施工單位制定了詳細(xì)的噸袋進(jìn)占法施工技術(shù)方案，并將施工技術(shù)方案報(bào)主管部門（單位）及專家進(jìn)行鑒定評(píng)審，該噸袋進(jìn)占法施工方案順利獲批。

2 噸袋進(jìn)占法圍堰施工

2.1 噸袋

噸袋也稱集裝袋，是一種柔性運(yùn)輸包裝容器，廣泛用于粉狀、顆粒和塊狀物品的運(yùn)輸包裝，因其所裝貨物一般以1t居多，所以稱噸袋，俗稱噸包。目前，噸袋所裝貨物有0.5～3t多種規(guī)格。噸袋配以簡單的施工機(jī)械，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝袋、運(yùn)輸和拋投，生產(chǎn)效率能大大提高。

噸袋主要材料為PP或PE，可作為短途、長途或遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)娜萜鳌嵈阅軆?yōu)良，安全系數(shù)為5～7.5，在結(jié)構(gòu)上具有足夠的強(qiáng)度和耐久性。此外，也可以根據(jù)用戶的要求，定制成具有防潮、防水、防塵和耐輻射等功能的噸袋，裝卸、運(yùn)輸和拋投等操作方便。

2.2 噸袋所采用的標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)包裝行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化落后于包裝業(yè)的發(fā)展，相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定與產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)際不符，內(nèi)容還停滯在十幾年前的水平，而且作為包裝用的材料缺乏統(tǒng)一、有效的生產(chǎn)和試驗(yàn)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前，集裝袋所用的標(biāo)準(zhǔn)是《集裝袋》（GB/T10454-2000）和《集裝袋 頂?shù)踉囼?yàn)方法》（SN/T4788-2017）；水泥袋采用的標(biāo)準(zhǔn)是《水泥包裝袋》（GB/T9774-2010）；編織袋采用的標(biāo)準(zhǔn)是《塑料編織袋通用技術(shù)要求》（GB/T8946-2013）、《再生塑料編織袋》（QB/T4912-2016）、《出口商品運(yùn)輸包裝塑料編織袋檢驗(yàn)規(guī)程》（SN/T0274-1993）、《出口商品運(yùn)輸包裝復(fù)合塑料編織袋檢驗(yàn)規(guī)程》（SN/T 0275-1993）等；土工布采用的標(biāo)準(zhǔn)是《工程用非織造土工布產(chǎn)品規(guī)范》（DB44/T 985-2012）、《土工布透水性測(cè)定方法》（GB/T15789-1995）、《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品無負(fù)荷時(shí)垂直滲透特性的測(cè)定》（GB/T15789-2016）等。相似產(chǎn)品在不同行業(yè)有不同的標(biāo)準(zhǔn)，尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

噸袋進(jìn)占法施工過程中使用的噸袋，必須具有一定的抗拉強(qiáng)度、抗沖刷和抗老化性能，并要求其安全系數(shù)不低于5，方能滿足進(jìn)占施工的要求。當(dāng)前，進(jìn)占用噸袋的生產(chǎn)和檢驗(yàn)尚無標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可依，其結(jié)構(gòu)、技術(shù)及檢驗(yàn)等要求參照《集裝袋》（GB/T10454-2000）和《集裝袋 頂?shù)踉囼?yàn)方法》（SN/T4788-2017）等進(jìn)行。

2.3 噸袋進(jìn)占法圍堰施工

黑崗口引黃閘進(jìn)占用噸袋材料選用PP材料，尺寸1.2m×1.2m×1m。為確保噸袋的機(jī)械裝運(yùn)及拋投安全，噸袋生產(chǎn)廠家對(duì)提帶進(jìn)行了專門加固處理，噸袋封口位置也進(jìn)行加長處理，如圖3所示。參照《集裝袋 頂?shù)踉囼?yàn)方法》（SN/T4788-2017），對(duì)進(jìn)占用噸袋進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)，其各項(xiàng)性能均能滿足圍堰進(jìn)占施工要求。

噸袋在機(jī)械裝包及運(yùn)輸過程中，內(nèi)裝土料趨于密實(shí)，整體性好，拋入水中后逐層疊加，其形狀與塊石無疑。經(jīng)過水下疊加試驗(yàn)，其疊加坡度在1∶1.5時(shí)已形成穩(wěn)定的坡度。噸袋進(jìn)占法上游圍堰實(shí)際施工斷面見圖4。

噸袋進(jìn)占法施工工序：備料→挖掘機(jī)裝包→儲(chǔ)備→裝載機(jī)吊運(yùn)→機(jī)械拋投進(jìn)占。噸袋進(jìn)占法施工現(xiàn)場布置圖見圖5。

2.4 噸袋進(jìn)占施工中的重點(diǎn)及難點(diǎn)

噸袋進(jìn)占圍堰施工在施工過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)有噸袋質(zhì)量和噸袋運(yùn)輸拋投質(zhì)量兩方面。噸袋必須選用質(zhì)量過硬的PP材料，且嚴(yán)格控制其尺寸和縫合質(zhì)量，在試驗(yàn)測(cè)試噸袋質(zhì)量滿足要求的情況下方可使用，否則不可投入使用。噸袋裝袋完成以后，在運(yùn)輸和拋投過程中要嚴(yán)格控制機(jī)械設(shè)備不能損壞噸袋，在拋投之前發(fā)現(xiàn)有損壞的噸袋，嚴(yán)禁拋投，確保拋投的噸袋均是完好的狀態(tài)。

3 施工效果

黑崗口引黃閘噸袋進(jìn)占施工的圍堰橫斷面較土工包進(jìn)占施工的橫斷面有較大的減小，經(jīng)過實(shí)際施工，節(jié)約了近1/3的占體材料，降低圍堰施工工程成本15萬余元。施工過程中，兩種進(jìn)占方法的機(jī)械、人工、一次拋投量和耗時(shí)對(duì)比見表1。采用噸袋進(jìn)占法圍堰施工成功解決了土工包進(jìn)占受阻的難題，加快了圍堰填筑的速度，縮短了工期，而且圍堰質(zhì)量得到了保證，確保了黑崗口引黃閘除險(xiǎn)加固工程如期完工。

4 結(jié)論

噸袋進(jìn)占法圍堰施工技術(shù)在黑崗口引黃閘除險(xiǎn)加固工程中得到了成功運(yùn)用，后期在柳園口引黃閘除險(xiǎn)加固工程中也得到了運(yùn)用，效果均良好，且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

噸袋進(jìn)占法為土石圍堰施工提供了一種創(chuàng)新的施工方法，可以為其他工程提供借鑒和參考，但該方法尚缺乏完整、系統(tǒng)的施工工藝，還需要在更多工程中運(yùn)用和實(shí)踐，使其施工工藝更加科學(xué)和完善，屆時(shí)其優(yōu)勢(shì)會(huì)更加凸顯，也將會(huì)為社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]江芳.除水庫病險(xiǎn) 筑安全堤防[J].中國水利，2015（24）：214-217.

[2]新華網(wǎng).上萬億元國家水利投入成效如何？——“十二五”重點(diǎn)水利項(xiàng)目追蹤[EB/OL].（2014-12-23）[2018-02-03].http：//www.gov.cn/xinwen/2014-12/23/content_2795480.htm.

[3]王力，常博.黃河下游游蕩型河段的治理方略[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（3）：128-129.

[4]程曉陶，吳玉成，王艷艷.洪水管理新理念與防洪安全保障體系的研究[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[5]袁光裕，胡志根.水利工程施工[M].6版.北京：中國水利水電出版社，2016.

[6]邢仁君，雒艷榮，栗家來.“土工包”進(jìn)占技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理，2008（12）：49-51.

[7]李懷志，劉樹利，劉志潛，等.黃河泥沙在溫孟灘河道工程除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用[J].人民黃河，2014（1）：6-7，21.