充填袋装砂斜坡式围堤结构在围海造地工程中的应用

摘要: 本文结合正在实施的围海造地工程的实例,重点介绍充填袋装砂斜坡式围堤结构特点、技术要求、施工工艺、施工安全监测方法等。

关键词：土工织物编织袋；围堤结构；施工控制；施工监测

中图分类号：TU992.05文献标识码：A文章编号：

前言：

编织袋装充填砂技术,是将编织布缝制成一定尺寸的膜袋,顶层预留充砂口,采用水力或机械方式,以一定的压力取砂充填入膜袋形成充砂袋,多余水可从土工布孔滤出,粉细砂在自重和渗水压力作用下形成比较密实的砂料，由砂袋堆叠成堤;外筑防护层构成的一种堤坝结构。

1.工程概况

湛江市东海岛某围海造地工程位于广州湾内湛江港规划的东海岛北岸港区。该工程为围堤及陆域形成项目,围堰总长22881.3m，其中围堤总长18113.2m，分隔围堰2946.5m，临时围堰1821.60m。围堤采用聚丙烯编织袋装充填砂斜坡式围堤结构。聚丙烯编织袋底层最宽45 m,堤顶宽度为6.0m, 每层厚度为50cm~70 cm。分层充填至顶标高+ 7. 0 m,迎海面围堤底高程最深为- 5.50 m, 而在陆域侧围堤底高程最浅为+2.5米，本工程所在水域滩地有丰富的粉土和砂土可供采用。

2.主要结构形式

围堰堤心结构采用袋装砂斜坡堤结构，护面坡度为1:2，内侧1:1；外侧护面块体采用2t扭王块和3t扭王块，护面块体和堤心袋装砂之间依次设150~300kg块石垫层、二片石垫层、混合碎石倒滤层和土工布。压脚块石分二级，第一级为60~100kg块石，第二级为250~300kg块石。

（图一）围堰典型断面图

3.技术要求

3.1编制袋的技术要求

表（一）编制袋规格性能表

3.2充填砂袋的制作、堆存和运输

（1）充填砂袋编织布拼接或缝制采用35 支三股锦纶线，拼接采用包缝法。缝制后强度不低于原织物强度的70%。

（2）砂袋充填中细砂，符合下述规定的细砂及以上规格的砂料（不得含有砾砂）。容重不小于17kN/m3，含泥量

（3）充砂袋在制作、运输、堆放等施工过程中，应注意保护，不得出现破损和老化现象。如有其它原因造成的破损，应及时采取补袋措施，避免水流淘刷砂被。

3.3 充填砂袋的铺设、填充

（1）充填砂袋（填充）厚度不应小于0.5m，但也不宜大于0.7m。袋体之间应紧靠、挤密，不得在袋体间出现通缝。

（2）充砂袋在铺设、填充等施工过程中，应注意保护，不得出现破损和老化现象。如有其它原因造成的破损，应及时采取补袋措施，避免水流淘刷砂被。

（3）对已铺设完成的砂袋应注意保护，防止施工船舶、机械等对袋体的破坏。

（4）处于低水位下的充砂袋设质量需进行潜摸检验。检验项目：平面位置，通缝宽度，厚度；检验频次：接缝数的10%。

（5）充填砂袋在围堰横断面方向应尽量少分袋。在引堤轴线上袋体宽度则以利于制作和施工方便为宜，一般不小于16m。

（6）充填袋应垂直于堤轴线方向铺设，上下袋体应错缝排列，铺设后的外形应满足设计要求。

4.施工控制

4.1施工工艺流程

图（二）充填砂袋施工流程图

4.2施工方法

由于本工程部分围堰充填砂袋处于施工水位以下，根据施工经验，水位下的充填袋采用水上施工方法，施工时，用GPS定位，打钢管将预先加工好的充填编织袋固定在设计平面位置上再用砂泵进行充填，水位以上充填砂袋采用陆上施工方法，测量放样后，铺设预先加工好的充填袋并用钢管固定，采用泵砂船直接充填。

图（三）编织袋充填砂施工

（1）编制袋的制作

配料

充砂袋采用300g/㎡丙纶长丝机织土工布（要求掺有抗老化剂），其技术指标要符合技术规格书的要求。

拼幅

工厂生产好的定尺排布经检验合格后，即可放样进行加工生产，根据设计要求进行配料，首先丈量单幅排布，然后进行幅与幅的拉接缝制。袋布拼接选用锦纶线缝制，拼接处折叠3层，宽度约5~10cm，缝3道线；或采用粘结剂粘结，粘结部分宽度为10cm，粘结部位的各项强度指标大于袋布强度的90%。充砂袋的制作在工厂制作。

打捆

将缝制好后的模袋检验合格后打捆，打捆时沿充袋轴向并使袖口面向上卷成一捆，然后用无纺布包裹以防损坏。打捆后的模袋要编号入库或出运到施工现场。

聚丙烯编织物经紫外线长期照射强度会老化降低，故要求袋布具有一定的抗老化能力，其阳光下3个月内的强度指标不低于80%，原材料在运输和储存过程中避免紫外线照射。

出运

模袋运输到现场是利用车或船舶运送模袋到充砂施工处。

（2）测量放线与模袋定位

模袋放线由由全站仪定位，将模袋搬运到围堰轴线上，并使模袋摊滚方向为围堰轴向。模袋紧靠当层前一模袋放置，然后由工人剪掉线绳，拔去包捆用的无纺布，并沿轴线摊铺，摊铺时，使模袋中心点稍微向前一模袋偏移50cm，保证充灌时的预留收缩量，使充灌后，相邻两袋能够相互贴紧，不得出现涌缝，层与层之间必须错缝施工，相邻两个砂袋搭接不得少于1.5m。

第一级围堰充填袋位于水下，采用木桩或钢管桩固定，桩间距一般为3米，沿充填袋两侧进行布置，木桩采用GPS定位、人工施打，充填编制袋在水上摊铺后，用绳子将充填袋两侧系绑在木桩上固定。如下图4-9所示：

图（四）砂袋定位图

（3）试冲灌砂袋

试冲灌砂袋的主要目的是确定现场砂料的排水固结时间，袋体沿纵线的宽度，充砂口大小、数量、排列，泥浆泵性能，满足充砂流动性要求的含水量，冲灌时间等参数。当各参数配合使施工充砂处于较佳的效率，并由此设计袋的纵向长度、单个充砂袖口控制面积及泵的充灌压力。

（4）砂袋充砂

将砂袋充砂袖口与砂泵出管口相连，砂泵管口缠一层无纺布，再将管口插入充砂袖口，并用铁丝绑牢。

启动砂泵，开动高压水枪对砂池中粗砂进行造浆，若砂浆含砂量太高，有可能使砂泵管路堵塞，则采用振捣器使砂浆充分液化。

开启砂泵，向袋内充砂。砂袋充灌先充中间，再充边缘，使砂袋饱满密实，到达80%以上饱满度及单层充填厚度为0.5~0.7m要求。

（5）饱满度检查

冲砂后，用人工对袋装砂进行踩压，加速袋装砂的固结，考虑袋装砂为中粗砂，踩压5分钟后，若袋装砂未达到80%饱满度要求，需进行二次充灌。袋体经充填后，现场用手提缝纫机及强度不小于35支三股锦纶线以丁缝方法缝住充砂袖口，然后再加盖一层无纺土工布于缝制好后的袖口处，以防局部不平整造成砂袋因应力集中而破损。

5.施工安全监测

为监控施工质量，确定预留沉降量以及对围堰进行监测保护等，本工程施工的观测项目有：围堰沉降观测、围堰边桩位移观测。

5.1围堰沉降观测

为监控围堰施工质量和沉降情况，以评价围堰的稳定性和施工效果，及时解决施工中可能出现的问题，需要对围堰的沉降情况进行监测。

（1）沉降盘的制作

沉降盘的底板用厚度8mm的钢板，尺寸为50×50cm，沉降杆用φ40的镀锌钢管制作，钢管与底板焊接，用四条φ10钢筋对称焊接牢固，钢管每节长度1.5m，可随围堰的加高而接高，顶端下来30cm制作一观测耳。

（2）围堰沉降盘的布设

围堰沉降盘的布设拟设在围堰中心线上，吹填区沉降盘布设的布设拟均匀放置，沉降盘的布设间距根据现场情况和有关规范要求而定。

（3）沉降盘安放方法

沉降盘在施工前安放，竖直放置在原泥面上，用砂包压实，沉降杆不能晃动。用GPS定位，测设标高，并做好编号及记录。

（4）测量方法及观测频率

采用几何水准测量方法进行，布点完成后先测定标点的初始位置与高程。在围堰施工初期，围堰沉降盘的观测频率根据围堰的沉降速率按有关规范执行。沉降盘的观测除沉降量的测量外，还要进行位移观测，以掌握围堰的稳定情况。

5.2 边桩位移监测

为观测围堰在吹填加载之后平面位移情况，保护围堰 ，在围堰上按纵向间距150m布置一个边桩观测点。

（1） 测量仪器

沉降监测主要采用DGPS。

（2）边桩的制作

边桩采用0.1m×0.1m×2.0m的木桩，由木材厂按此规格加工。

（3）布设方法

纵向间距100m在围堰上布置一个边桩观测点，边桩要求打入土中1.5m。

（4）测量方法及观测频率

采用几何水准测量方法进行，布点完成后先测定标点的初始位置与高程，要求在中粗砂垫层施工前埋设好并观测初始读数。堆填或吹填期间每周观测二次，施工完成后每周观测一次。要求用GPS观测其水平、垂直位移。

吹填施工期间，边桩观测位移大于6mm/d，则必须减慢填方速率，甚至停工等待至稳定后再施工。

6.结 语

编织袋装充填砂斜坡式围堤结构由于设计理论和施工工艺已经比较成熟，其工程造价低、施工工作面大、速度快、对软弱地基适应能力强、相对能就地取材且资源丰富等优点, 在越来越多的对结构沉降要求不严格的工程项目特别是在围海造地工程中得到广泛的应用。

参考文献:

[1] 中华人民共和国交通部.《水运工程土工合成材料应用技术规范》（JTJ239-2005）；北京: 中国交通出版社.

[2] 汪正东. 《水运工程土工合成材料应用技术规范实施手册》 . 北京: 中国交通出版社, 2006.

[3] 陆士强, 王钊. 土工合成材料应用原理[ M] . 北京: 中国水利电力出版社, 1984.