超大水深充填砂袋圍堰施工技術分析

郭自發

（紅河縣水利水電勘測設計隊，云南紅河州 654400）

近年來，隨著工程施工技術的不斷改進和創新，催生多種圍堰修建技術，其中應用范圍最廣泛的圍堰結構形式為沙袋圍堰。沙袋圍堰是應用尺寸較大的土工布將砂土包裹，以相互搭接的形式堆填。這種圍堰結構形式具有較好的整體性、較強的變形協調能力，被廣泛應用于超大水深充填項目施工過程中[1-3]。

1 砂袋圍堰特點

近年來，不斷研究使得砂袋圍堰技術工藝得到改進和發展，比如傳統的土工布材料已經變為防老化編織布，重量分為不同級別，不同重量級別的編織布具有的適應外海風量和日曬的要求不同。在砂袋圍堰壩體施工過程中，防老化編織布加工砂袋的使用可更好、更充分對海水進行過濾、防護、隔離和加筋，具有較強的經濟優勢[4]。

（1）防老化編織布具有較好整體性、較高強度，對地形適應能力較強，可以在底層砂袋圍堰充分發揮其護底作用，周圍水勢發生變化不會對該編織布產生較大影響。

（2）防老化編織布具有極佳的透水性，透水、保水的效果極佳。

（3）該材料大多工程統一生產，保證產品質量。

（4）應用該施工材料施工，施工過程簡便、造價較低、效率較高[5]。編織布具有較高的質量品質，施工區域的附近有砂性土源即可應用該技術。一般情況下，為了保證砂袋圍堰施工質量，充填沙源需滿足顆粒級配>0.1 mm、顆粒級配處于0.05～0.1 mm、顆粒級配處于0.01～0.05 mm、顆粒級配小于0.01 mm分別占總量的45%、16%、35%、4%，另外嚴格控制沙源內的含泥量≤5%。

2 超大水深充填砂袋圍堰施工工藝及要點

2.1 施工工藝

開展砂袋圍堰施工，具體的工藝方法為水下充填砂袋工藝和水上拋填砂袋工藝，兩種方案對比如表1所示。

表1 充填砂袋與拋填砂袋方案對比

2.2 工藝原理

充填砂袋工藝的施工流程為將鋼管轉定位，打設在圍堰四周，定位袋體，打開吸沙泵，緩慢控制袋體下沉，直到達到設計深度，開展水下充填施工，按照施工流程逐層施工，直到袋體施工符合要求。

2.3 工藝要點

（1）定位樁沿著袋體四周邊線外側打設。

相鄰鋼管之間的距離40 m，現場加工和焊接鋼管，將其打設到水底地面以下，施工過程中所應用的施工設備為液壓振動錘打樁，預計打設定位樁的總數為8根。

（2）為了避免原施工地面不平。

對砂袋分層的平整度造成影響，開展基床整平工作，基底面為砂利用砂泵直接進行找平，灘面為淤泥需要采用人工方式進行找平。

（3）袋體加工。

計算鋼管樁與袋體間細繩的長度，根據袋子尺寸定制，為了保證砂袋圍堰施工效果，盡量選擇保水性和透水性較好的編制土工布，嚴格按設計圖紙施工。

2.4 砂袋充填

（1）嚴格控制袋體充填度，分層錯縫堆疊充填袋體，保證填充袋排列有序，中間不存在任何孔隙。控制每層袋體的厚度為0.4～0.6 m。在充填砂袋的過程中，為了避免應力過于集中導致袋體破壞，應沿長邊方向開展充填，過程中應適當調整泥管口的方向，避免袋體在填充施工過程中受力不夠均勻最終導致移位變形。袋體固定、不再發生位移后，可以繼續充填直到滿足實際要求[6]。

（2）在充填砂袋的過程中，應仔細觀察砂漿的流速、流量，及時調整輸送管方向。為了保證砂袋填充度達到要求，以人工的形式在袋體頂面來回踩踏，保證砂袋內部的顆粒排列緊密，加速袋體內部的排水固結速度[7]。

（3）合理控制泥漿濃度處于20%～45%，盡量控制充填飽滿度為85%，控制管路出口壓力處于0.2～0.3 MPa。

（4）充填管袋固結后相對密度必須大于0.6，為了避免布袋發生破裂，袋體充滿后控制屏漿壓力處于合理范圍內。

（5）在合龍砂袋圍堰的過程中，保證底層的管袋處于全線貫通的狀態，充分打開工作面時保護灘地，避免繞堤流情況的發生。

（6）在鋪放上一層砂袋的過程中，綜合考慮各方面的因素，精準計算砂袋的邊線位置，做好相應的標志，方便后續的砂袋鋪設工作[8]。

袋體定位及下沉如圖1所示。

圖1 袋體定位及下沉

3 實際應用分析

3.1 工程概況

某水電站分為南北側兩個圍堰，其中北側擋水圍堰全長480 m，南側擋水圍堰全長525 m，兩個圍堰相距45 m，本項目水深1.2～4.5 m，高程2.58 m，寬度8 m。水電站所處位置上游地區，具有河谷平坦、河谷開闊以及天然落差大等特點，對圍堰施工技術造成影響。

3.2 水電站施工中的施工導流

施工導流分別利用分段圍堰和全段圍堰兩種施工方法，將原河道中的水引入指定的下游方向，為后續水電站的施工提供便利。

（1）施工導流人員根據工程項目的實際情況和設計要求確定施工方案。

（2）設計人員根據工程項目所在區域內的水文特點合理選擇水文站，發揮施工導流的作用。

（3）根據所獲得的水文信息開展導流底孔上游引水和過水操作，避免壩底孔出現過流回水問題。

根據施工現場實際情況，結合施工經驗，本項目應設置3道圍巖，其中上游2道、下游1道。

第1道設置于上游1 km處的導流溝邊緣兩側，主要起防洪作用；第2道設置于上游50 m處，發揮抗滲作用；第3道設置在下游的50 m處，主要防止回水回流。

3.3 圍堰施工流程及施工方法

圍堰施工具體流程：測量放線→挖掘機深挖基底→填筑圍堰→圍堰內設置導流排水溝→鋪設土工模。

（1）測量放線。

在施工前設置施工標注，建立測量控制點，確定圍堰中心軸線，控制堰體填筑范圍。

（2）挖掘機深挖基底。

圍堰堰底具有較深的水泥，為了防止堰體出現滑移，通過挖掘機清除圍堰基底中的淤泥，確保圍堰施工的安全性和穩定性。

（3）填筑圍堰。

根據既有河床情況通過利用挖掘機開挖砂礫料，將其分層填筑圍堰，使用18 t壓路機進行分層碾壓，在迎水面鋪設土工膜，土工膜要深入導流渠底的50 cm及以下，向渠中延伸1 m。

（4）鋪設土工膜。

根據本工程項目的實際情況，確定土工膜的尺寸，裁剪后進行試鋪；搭接寬度應符合要求，搭接處保證平整、松緊有度；土工膜敷設可通過自然搭接、熱熔搭接、縫合搭接等方式完成鋪設。

4 結語

綜上所述，沙袋圍堰是一種應用范圍最廣泛的圍巖施工技術之一，該技術具有較強的整體性和變形協調能力，較強的適應性，在超大水深施工項目中可以發揮較大優勢。本文對砂袋圍堰施工技術進行全面介紹，為相似工程提供參考，保證國內沿海岸線的和諧穩定。