某河道整治項目大型土工砂袋邊坡防護技術

齊凱

（遼寧省清河水庫管理局有限責任公司，遼寧 鐵嶺 112000）

1 項目概況

某河道水深5～27m，汛期河道水流流速可達3～4m/s，為避免汛期洪水侵蝕跨河大橋上下游岸堤，需對河道邊坡進行防護治理。經研究和相關模型試驗，該河道治理可采用大型土工砂袋邊坡防護技術，土工砂袋重800kg，通過大型土工砂袋拋填設備，將土工袋拋填至預定水域，設備拋放側裝備有可升降導向架裝置，可較為精確地控制土工袋拋填落點，該方案技術可行性較高，且多為機械化施工，施工效率高。同時該技術具有“自適應補償性”特點，可實現河道高質量、長效化治理，經濟效益顯著。

相關試驗和研究表明，土工砂袋拋填落點與河道水流流速、方向、水深等密切相關，土工袋飄移方向可分解為沿水流方向漂移和沿拋填方向兩個分量，由此，土工袋漂移量S，可分解為拋填方向的漂移量S1和水流流速漂移量S2，可知S1受到土工袋體積、拋填的力度、入水姿態、水深等因素影響，S2受土工袋大小、水流流速、水深等因素影響，示意圖如圖1。

圖1 土工袋拋填落點示意圖

該工程作為永久防護結構，施工區域水深最大達27m，施工期間水流流速最大可達3m/s，具有工況復雜、工程量大等特點；經模型試驗研究和本工程多種拋填方法施工實踐，最終確定通過“帶導向架的拋填平臺船”作為主要施工設備的施工方法，結合GPS定位系統和“水上自由行”軟件，可較為精確地控制拋填船和土工袋拋填位置。施工所用土工砂袋通過噸包機裝填，通過鏈板機拋放，實現裝填和拋放的全面機械化，操作，具有施工效率高、自動化程度高等特點。通過拋填設備上的導向裝置，可精確控制土工砂袋拋填位置，達到較為精準的著床效果。

2 施工技術要點

大型土工砂袋拋填項目施工流程見圖2。

圖2 土工袋深水精確拋填施工流程圖

2.1 定位控制系統

定位控制系統包含兩個方面，一是駁船上的GPS定位系統，用于精確定位船只坐標；二是“水上工程-自由行”軟件，通過采集GPS主機定位數據，較為準確地預測土工袋拋填落點位置。操作人員可根據定位系統系數，適時調整駁船位置，以及土工砂袋拋填力度、入水姿態等，實現拋填落點的精確控制。

2.2 測量及沉降測量

正式拋填作業前，需采用多種探測設備，對河底地形進行測量，以獲得更加精確的河底地形數據；同時，為更加精確地掌握拋填施工效果，需對河底沉降進行觀測，該工程通過向作業區域拋放裝有相同厚度土工砂袋數量的籠子觀測沉降量的方式，較為詳細地采集了河底沉降數據。

2.3 導向裝置裝配

孟加拉帕德瑪大橋河道整治工程，拋填治理水域水深在3～27m之間，河床坡度為1:6，采用了沿坡腳到坡頂、由深到淺的拋填作業方式，最長處使用了7段導向架。為精確控制土工砂袋落點，本工程也需要拋填船在導向架安全的前提下，根據拋填水域水深，合理增加導向架長度，使導向架下端盡量接近河床，以實現精確拋填。

2.4 土工袋裝填、縫合、拋填

土工袋拋填船平面布置圖如圖3。

圖3 施工船舶平面圖

由于工程作業量大，施工方案作業效率高，為保證土工袋填充量供應，在拋填船一側專門設置了運砂船停靠區，通過挖掘機卸料的方式，保證填料供應，可滿足填料持續快速消耗，工程土工袋全部采用噸包機裝填，料斗采用挖掘機上料，具有機械化、自動化程度高，裝填效率快等特點，土工袋縫合通過人工縫紉機人工縫合，以便縫合完成的同時，檢查土工袋合格性，土工袋縫合完畢后，由前端鏈板機拋填，實現自動化、機械化拋填，提高施工效率和施工安全性。

3 施工監測及質量控制

3.1 施工監測

該工程施工監測的主要內容是監測土工袋拋填效果。該工程通過儀器施工前后的土工袋落點區域進行多波束測量，并運用統計學原理對監測數據進行分析，實現測量數據與設計數據的差分處理；通過對作業區域的定期測量檢測，運用專用軟件分析拋填質量，實現拋填質量的精確化、實時化監測。

3.2 質量控制

材料質量控制：土工袋規格、質量，以及填料細度模數、含泥量等指標滿足技術和規范要求；

裝填質量控制：施工現場采用量取高度計算體積的方式，結合填料含水率指標，控制裝填質量；

縫合質量控制：縫紉線規格、質量，以及封口縫線的道數、形式、位置及形式等要符合規范要求；

拋填質量控制：實際與設計拋填位置平面定位誤差要不高于10cm；不合格區域及時補拋，并及時檢測拋填質量，直到拋填合格。

4 經濟效益

該工程所采用的大型土工砂袋拋填施工方法，在拋填精度和拋填效率上，明顯優于其他施工方法，兼顧了河道整治工程，對工程質量和工程進度的雙重要求。以下本文從施工質量、施工效率、施工效率三個指標著手，對本項目所采用的大型土工砂袋邊坡防護技術進行整體分析。

從質量指標上來分析，傳統作業模式多采用人工散拋的方式進行土工砂袋拋填，受拋填力度、河道水流流速、作業水域深度等多方面因素影響，土工袋著床點離散度大，且厚度不均勻，施工控制難度較大，易造成厚度不足點位數量過多的問題；按照本項目所用的工藝方法，施工控制精度較高，土工砂袋落點控制精度高，拋填厚度均勻，基本無厚度不足點，可高質量完成拋填施工要求。

從施工效率指標分析，傳統采用人工散拋的方式，日均拋袋量約為1500個，厚度不足點位數量較多；本項目所用拋填工藝，日均拋袋量約為4000個，施工速度整體提高約167%。

從經濟性指標分析，項目所采用拋填工藝，從填料裝填到拋填，大多采用機械化、自動化作業，作業效率和質量較高，極大地降低了人工和時間成本，經濟效益顯著。

5 結論

文章依托具體河道整治工程，研究了大型土工砂袋邊坡防護技術，結論如下：該工程通過模型研究和施工實踐，確定了將“帶導向架的拋填平臺船”作為主要施工設備的施工方法，結合GPS定位系統和“水上自由行”軟件，可較為精確地控制拋填船和土工袋拋填位置。工程所用的拋填施工方法，基本實現全流程機械化、自動化施工，施工效率遠高于傳統人工散拋方式，且施工質量明顯優于傳統方法。分析項目全流程施工效率發現，制約本工程拋填施工效率的主要因素，是土工砂袋縫合。工程實際施工階段，每4個800kg土工袋配備一位縫紉機工，并另外配備了3臺備用縫紉機，但實際作業過程中，仍會經常出現縫紉跟不上拋填現象，后期可通過自動化縫包工藝，進一步提高工藝效率。