淺談水力充填砂袋在天津南港工業區海擋工程中的應用

張林華

【摘要】根據天津南港工業區海擋工程的實際現場施工環境，探索大型水力充填砂袋的基本施工方法；施工過程中遇到的問題及經驗總結。【關鍵詞】海擋；充填砂袋；定位；沉降1、工程概況南港工業區位于天津市濱海新區南部片區的大港區，屬于天津市“雙城雙港”空間戰略規劃中“雙港”中的南港區，“三軸、兩帶、六板塊”中的“大港-濱海南翼板塊”。南港工業區距離天津市區約45km。其規劃范圍北起獨流減河右治導線，西至津歧公路，南至青靜黃河左治導線，東至海水等深線-4～-5米處（岸線向海推進8.0～13.0km）。其中：航道港池水域約38平方公里，成陸162平方公里，規劃港區造陸高程5.2m，一般地區造陸高程為3.6m。南港工業區東邊界規劃長約8.6km，開工前已建成堤頂高程為5.4m的半圓體結構防波堤，其工程級別為一級，防潮標準為200年一遇潮位+100年一遇風浪（NE向11級風、E向10級風、SE向10級風），相應的海堤工程的級別為1級。工程抗震設防烈度為7度，考慮工程重要性，設計地震動峰值加速度為0.12g。2、水力充填砂袋施工方法2.1 施工工藝流程（見圖1） 2.2充填袋鋪設定位將定位船行至指定地域，安裝高壓泵的一側與圍堤相鄰，通過GPS對其精確定位，并配以拋錨艇拋好前后各兩根八字型的錨纜，將船固定好。在充填袋制作時，在袋子的四邊，預留1米富裕量，用足夠拉力的4根尼龍繩和袋子的四個角點連接，尼龍繩的另一頭固定在吹砂船的卷揚機上，用卷揚機將四邊同時繃緊，并向袋內充填部分砂子，然后將充填袋緩緩沉放就位，袋體充填完后，將尼龍繩剪斷，待系好標識浮漂后將尼龍繩投入海中。2.3 砂料充填砂料粒徑宜為2.5mm～0.15mm，小于0.15mm的顆粒含量不大于15%，含泥量滿足設計要求，用自航式泥駁或運輸船完成運砂任務。2.4吹砂船定位及管線布置砂料從海上運輸，運砂船和吹砂船到達南港海域后可直接進入施工海域內海側進行定位。充砂袋施工前，先將排架船等距排列整齊，由施工人員及快艇配合先進行吹砂管線的鋪排。每10m架設一根浮管，并由法蘭盤進行連接下一根管體。船舶定位點距離施工區域約1.5km，為保證吹砂管穩定，連接處設置浮箱，承載浮力，到達施工區域內再與分流器進行連接，同時兩條定位船進行充砂袋的鋪設，將運至現場的砂通過吹砂泵經管路輸送至充灌部位，而后經分流器分流后進行充砂袋棱體的充灌。2.5吹填施工

砂袋由兩條定位船固定袋體鋪設完畢，開啟高壓水槍，對艙內砂土進行沖刷攪翻，利用泥漿泵于運砂船中吸砂，經高密管輸送至充灌部位，經分流器分流后進行充砂袋充灌。充填時先充袋體四角，在充填過程中要經常檢查出泥管口的泥砂堆積情況，及時調整出泥管口位置，不斷調整充泥袖口，充填時在水面以上的袋體頂面人工來回踩踏，使土顆粒重新排列趨于緊密，使袋內砂充填均勻、飽滿，確保充填平整，加快袋體排水固結速度，待整個砂袋達到屏漿階段，適當減少充填砂袋機械或停止充填，以防布袋爆裂，留有一定固結脫水時間。充填過程中，測量人員根據充砂袋堤心斷面圖紙控制好每層砂袋頂高程，在充填過程中如一次達不到理想高度，待砂袋稍有固結后，再進行二次或多次充填，直到理想的充盈度，砂袋厚度控制按設計要求在50cm。充填袋的充滿度控制在80%以上，每層的厚度要求0.5m。固結度達到70%時，方可進行上一層充填袋的施工。充填施工過程中，如發現破損，必須及時進行等強度修補，以防袋內充填物流失，造成堤塌陷。充填完成后，袖口用土工帶或繩子（不得用鉛絲）綁扎好。充填后的袋子邊線與設計邊線的水平誤差不大于±10cm，高程不低于設計標高。充填袋埝體形成后，充填袋層間的臺階使用袋裝碎石填充。2.6荷載及沉降觀測施工期間監測的項目包括：堤身（基）垂直、水平位移；水位或潮位；堤基孔隙水壓力；表面監測主要包括裂縫、滑坡、坍陷、隆起、滲透變形。施工加荷控制標準滿足要求。工程施工期間加強觀測，每日觀測不少于2次，大潮或低潮位及出現異常情況時加測，控制標準：基底泥面沉降速率小于15mm/d，水平位移速率小于5mm/d，若達到或超過標準時，暫停填筑，間歇一定時間或采取其他相措施。選取部分試驗段進行堆載加荷試驗，并結合現場實際情況來確定堆載加荷方案。3、經驗總結3.1 根據現場施工情況，充砂袋定位是本施工的難點和重點，鋪袋時應盡量拉緊拉直，并保持受力端穩定，承受充砂袋的拉力而不會產生位移3.2 根據砂袋施工經驗，砂袋棱體受到破壞主要是波浪的沖擊棱體產生的負壓所至，而負壓的產生主要集中至水位變化區即潮間帶，這樣來講在棱體施工完成后，棱體施工完成后外層防護要盡快進行施工到位。3.3 泥漿濃度宜控制在10%以下，充填飽滿度宜為85%，管路出口壓力宜控制在0.2～0.3MPa，應進行填充試驗，在灘地上進行砂袋試吹，在掌握了適宜的泥漿濃度，屏漿壓力、固結時間、固結速度等經驗數據后，再進行大面積施工。3.4 由于飽和流塑性淤泥的承載力有限（一般不超過5t/m。），施工期間，基礎必然會下沉甚至會滑移，施工時應如下措施：每天的填砂高度不宜太高；施工過程中每天進行沉降位移觀測，以指導和修正施工強度；在填筑過程中應注意觀察，并控制速率，以免地基失穩，膜袋破裂。參考文獻：[1]《海堤工程設計規范》（SL 435—2008）；[2]《土工合成材料 長絲紡織機織土工布》（GB/T 17640—2008）。