冲砂灌袋围堰技术在桥梁施工中的应用

摘要：介绍用河沙做施工围堰的成功经验。讨论了砂袋围堰的设计、稳定性复核、施工工艺及围堰拆除技术。

关键词：冲砂灌袋围堰 稳定性计算 施工技术

Abstract: this paper introduces the construction of the cofferdam with river sand do successful experience. ShaDai discussed the design of the cofferdam, stability check, construction technology and cofferdams demolished technology.

Key words: the blasting irrigation bag cofferdam stability calculation construction skills

中图分类号：TU473.5文献标识码： A 文章编号：

一、前言：

在城市中修建跨湖大桥，通常在桥梁施工时首先设计围堰，主要用于阻水流冲刷结构物，以满足水上安全施工而采用的一种施工方案。冲砂灌袋围堰是在土袋围堰基础上的一种深化和发展，本方法具有取材方便、施工工艺简单、工期短、投资小、拆除方便不污染环境等优点。北太子湖是武汉市的景观湖泊，为确保在该湖泊上修建跨湖大桥水不污染环境，本工程在建设汉阳芳草南路跨北太子湖桥梁工程中采取冲砂灌袋围堰施工技术。

二、技术特点：

1、承载能力强、安全稳定性好。

2、施工方便、简单、快捷，机械化程度高，质量容易控制。

3、使用具备一定的强度，耐腐性、耐久性和透水性好的冲砂灌袋。

4、抗压性强、轻便美观可折装，可重复使用。

5、节省能源和资源，缩短工期和减少劳力投入。

6、对适用于河床属于软弱泥质粘土、粉砂土及各种淤泥质土、湖水深度在8米以内的河面围堰。

三、施工准备

1、料场选择

料场占地范围大约需要500m2，此处架设管道和机械设备两套，在条件允许的情况下可以上下游同时围堰施工。

2、材料与设备：

2.1主要材料：泥砂150g/m2，塑料编织袋，400g/m2复合土工膜，彩条布，装土编织袋（规格50*80cm），￠120mm木桩1.5米长￠14道钉。

2.2主要设备：

①、高压水泵采用80-50-200B型配8千瓦电机，每台配套2把高压水枪稀释砂料。

②、泥浆泵采用125-18型配12千瓦电机，ANL150-15配15kw电机吸走稀释的砂浆。

③、根据总量要求，在原配置设备同时增加2台套机组，输送砂料。

④、用70mm2带皮裸铝线架设，每300m电缆线引下接空气开关，再接进开关箱，然后用电缆线接入高压泵，泥浆泵。

⑤、施工中设备起动和停止用2.4 mm2电线及灯泡作为施工运行的信号灯线，便于机组故障及时发现，有利于安全、节电，提高工效，保护环境。

四、工艺流程和操作方法

用高压泥浆泵将砂场中的砂通过￠150mm高压输砂管冲入聚丙烯编制袋中，砂浆在砂袋滤水，边滤水边冲进砂浆至灌满后形成砂枕，靠自重分层形成堰体。

1、工艺流程

施工设计与验算 施工准备 测量定位 打桩固定砂袋 泥浆管头深入砂袋并封口 开启泥浆泵冲灌 围堰保护 围堰拆除

2、操作要点

2.1施工设计与验算

本工程采用冲砂灌袋围堰作为临时施工围堰，根据《武汉市汉阳芳草南路中环线跨线桥岩土工程勘察报告》（以下简称《勘察报告》），拟建桥址处湖底高程17.80~18.30m(黄海高程,下同)，设计围堰顶高程20.98m，围堰高最大为3.18m。因拟建桥址处湖底淤泥厚0.6~3.8m，围堰初步考虑约0.5m的沉降，因此围堰初步拟定最大高度3.7m，分为5层形成，最底层宽8.8m，高0.5m，往上每层宽依次为7.8、6.2、4.6、3.0m，层高均为0.8m。

由于围堰较长，风浪对围堰会造成一定的冲击，为减小围堰体由于风浪受到的影响，围堰体背水侧每隔150m设10×10m后戗台一个，戗台顶高初步拟定为20.50m。

冲砂灌袋围堰断南图（高程单位：m；尺寸单位：mm）

抗滑稳定复核

（1）围堰整体抗滑稳定复核

围堰整体抗滑稳定系数按下式计算：

KC= f∑G/∑H≥KC

式中: KC——抗滑稳定安全系数；

f— —基础底面与地基之间的摩擦系数，取为0.1；

∑G——作用在基底的全部竖向荷载，KN；

∑H——作用在围堰上的全部水平向荷载，KN。

（2）围堰堰体稳定复核

根据地质资料，砂沉坝填土物理力学指标为：

设计综合取C=0kpa，γ=15kN/m3，内摩擦角φ=15°。纺织袋采用150g/m2防老化编制土工布，抗拉强度设计值为T=27kN/m，W=25 kN/m，安全系数［Fs］=1.15。

①不考虑编织袋加筋效果的土坡稳定分析

不考虑纺织袋加筋效果的情况下，按圆弧滑动法计算，求得最小安全系数Fs=0.19，土体总抗滑力距MR=97.77kN，总下滑力距MD=534.36kN，滑弧半径R=4.976m。

②考虑纺织袋加筋效果的土坡稳定分析

根据滑弧计算结果，最危险滑动面通过5层编织袋，单层纺织袋的抗拉力为Tr=W=25kN/m。5层纺织袋产生的最大拉力总和∑Tr为：

∑Tr=5Tr=125kN/m

故每延米产生的抗滑力矩增量

ΔMR=∑Tr×R=125×4.976=622 kN.m

考虑纺织袋加筋效果后土坡最小安全系数Fs为：

Fs=（MR+ΔMR）/MD=1.35＞［Fs］=1.15，满足要求。

2.2输砂管线架设

本工程砂料输送，输送管采用Φ100胶管，即保证了输送压力，又能节约施工成本和提高工效。架设排泥管线时，力求平缓顺直，避免死弯，以尽量减少管线沿程和阻力水头损失和局部阻力水头损失，降低动力负荷。

输砂管管口与编织袋连接，接口要牢固，防止出现脱口。刚刚跨过围堰的输砂管，继续向前延伸。当架设输砂管有困难时，可用修筑土台、草袋装土做成垛来支承管线等措施解决。输砂管线沿地面铺设，当必须采用支架架设排泥管时，保证支架坚韧牢固。水陆管线接头规定要有一定的柔性，是为了便于水、陆管线的拼接和适应水位涨落波动。水上浮筒输砂管线要求平顺和避免死弯，是为了输砂通畅，提高输砂产量。每隔一段距离设置浮筒锚，是避免风浪使水上浮筒输砂管线打弯，甚至两管间接头处爆开，造成停工。

2.3打桩固定砂袋

为保证围堰的成型，砂袋采用江苏产克莱斯特塑料编织袋，规格150克/ m2，该编织袋主要作用是隔离、反滤与排水。其优点是重量轻、整体性好、连续性好、透水性好。砂袋首先经过人工连接、缝合，然后在湖面上将围堰线路放好，再每隔10m打一根4m长的木桩，将砂袋固定在桩上。

2.4泥浆泵吹灌

灌砂采用两台Φ100 mm淤泥泵灌注，平均每台泵一天完成灌砂500m3。围堰分五层灌注到位，当一层施工完毕后，需重新放线才可施工第二层。每层每边6 m，用Φ14长1.5 m的道钉固定，避免晃动移位。

2.5围堰拆除

（1）为保护施工安全，上下游围堰不能同时拆除，必须分两次拆除，先下游后上游，先河中后河边，同时要求将砂袋收集，不得污染环境。围堰拆除拟采用高压水泵从顶部打开，从单边开始拆除，拆除方法与填筑方法相似，淤泥泵将沙抽至原灌砂堆场后，将砂运至业主指定的堆场堆放。

（2）为保证围堰拆除干净彻底，不受外部水流的影响，我方拟采用U型钢护筒从围堰的顶端开始顺移逐步拆除。钢护筒尺寸不能过大，便于人工移动，护筒随着围堰淤泥泵移动，防止外部大量水流进入。由于此次拆除为单边一次性拆除，拆除后水就会将其淹没，施工人员就无法再进入，因此，在拆除时护筒处清除深度要达到设计要求，防止出现返工现象。

五、结束语

汉阳芳草南路跨北太子湖桥梁工程冲砂灌袋围堰施工成功，体现如下优越性：

1、就地取砂冲袋成本低，制作工艺简单，速度快，稳定性好，拆除方便不堵河道，不污染环境。

2、节省资金，本工程围堰总投资310万元。经测算，如采用钢栈桥和钢沉箱组合方式施工需资金450万元。如果采用土袋围堰施工，除季节有防洪要求，施工完后不允许留土在湖泊中，清理很麻烦。

经3种围堰方案比较，笔者认为用冲砂灌袋围堰在桥梁建设施工中具有经济性、适用性、可行性的优点。所以在砂质河床修桥采用冲砂灌袋围堰是一条有效途径。

参考文献

【1】 JTJ041-2000 公路桥涵施工技术规范【S】.北京：人民交通出版社.2000.

【2】 张书论。华国祥、河流动力学【M】.北京：水利水电出版社.1988

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。