某水利樞紐工程膜袋砂圍堰施工技術(shù)分析

高 晶

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340）

1 工程概況

茅龍北水利樞紐工程包括翠亨新區(qū)起步區(qū)馬鞍北島橫六涌即河涌整治、新建水閘、船閘及泵站工程。其中馬鞍北島3條河涌整治，河涌中心線長(zhǎng)度3.39 km，其中橫一涌與橫二涌連通涵重建，長(zhǎng)1.05 km，連通涵橫二涌出口處重建馬安村內(nèi)排泵站，連通涵橫一涌出口現(xiàn)狀馬安村內(nèi)排泵站拆除，建節(jié)制閘1座；新建3 座水閘，總凈寬100 m，總排水流量346 m3/s；新建茅龍北船閘，凈寬12 m，通航級(jí)別Ⅷ級(jí)；新建茅龍泵站1座。

外、內(nèi)河側(cè)修筑圍堰擋水并封閉基坑進(jìn)行干地施工。內(nèi)圍堰斷面設(shè)計(jì)：圍堰中心線總長(zhǎng)212.73 m，用土工布袋充填砂構(gòu)筑，充填砂料采用中粗海砂，堰頂高2.50 m，寬5.00 m，基坑側(cè)和迎水側(cè)邊坡坡比1∶4，高0.50 m處設(shè)一級(jí)馬道，寬5 m，迎水側(cè)邊坡坡面鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜，并壓50 cm厚袋裝土條帶。

2 膜袋砂圍堰施工技術(shù)分析

2.1 施工工藝

由土工格柵鋪設(shè)、吹填砂墊層和膜袋砂充填等工序構(gòu)成膜袋砂圍堰施工流程。

2.2 膜袋分層分區(qū)、基面處理、土工格柵鋪設(shè)及吹填砂墊層

2.2.1 膜袋分層分區(qū)布置

據(jù)膜袋砂圍堰橫斷面顯示，樁號(hào)N0+60-N0+90段，先對(duì)圍堰中軸線右側(cè)低洼處，以小尺寸膜袋分層、分塊鋪設(shè)至高程-0.50 m 處，再全線（樁號(hào)N0+00～N0+240 段）使用大尺寸膜袋填筑。據(jù)膜袋砂圍堰縱斷面顯示，總體上地形起伏不大，樁號(hào)N0+120～N0+170 段有底部高程-4.30 m 的洼地，寬63 m，與圍堰底寬一致，用大尺寸膜袋層層填筑。分層分區(qū)橫斷面圖、分層分區(qū)平面圖（此略），膜袋分層分區(qū)尺寸表（此略）。

2.2.2 圍堰基礎(chǔ)面清理

①將面層上的浮泥、垃圾等用水陸兩棲反鏟沿圍堰結(jié)構(gòu)邊線刮除，堆放岸邊裝運(yùn)。②以多臺(tái)水陸兩棲反鏟接力“后退法”挖槽，第一臺(tái)反鏟先將挖槽的泥土丟棄其后，第二臺(tái)反鏟則接著將泥土挖除再丟其后，以此類推，直至最后一臺(tái)反鏟接力將挖槽泥土裝載岸邊15t自卸汽車，運(yùn)至約500 m外棄土場(chǎng)。③水陸兩棲反鏟接力由岸邊至深坑運(yùn)送吹填砂回填至原河床面。

2.2.3 凸結(jié)點(diǎn)鋼塑土工格柵鋪設(shè)

2.2.3.1 土工格柵鋪設(shè)工藝流程

2.2.3.2 船舶雙GPS定位

①把土工格柵在圍堰平面圖上劃分成條形區(qū)段，并在角點(diǎn)標(biāo)設(shè)坐標(biāo)；②兩船上各設(shè)置一臺(tái)連接計(jì)算機(jī)的GPS移動(dòng)站，實(shí)時(shí)監(jiān)控船體位置，并鉸錨移船作業(yè)。

2.2.3.3 土工格柵水下鋪設(shè)

把土工格柵一端固定在鋪排船卷筒上，另一端固定在平板駁上；鉸錨移船，卷筒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一卷鋪后，按同樣流程持續(xù)鋪設(shè)下一卷，并使每幅土工格柵間搭接最小1 m。

2.2.3.4 吹填砂墊層

基礎(chǔ)面用吹填砂鋪厚0.50 m 墊層并整平。事前拋浮漂標(biāo)識(shí)吹填砂范圍，滿底泥駁船把吹填砂由拖輪運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，吹泥船經(jīng)排泥管送至倉(cāng)面內(nèi)吹填，水陸兩棲長(zhǎng)臂挖機(jī)整平。

2.3 膜袋砂施工技術(shù)

2.3.1 工藝流程

膜袋砂施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 施工工藝流程圖

2.3.2 材料設(shè)計(jì)要求

防老化裂膜絲機(jī)用土工布制作膜袋，出廠合格證和檢測(cè)報(bào)告齊全；單位面積質(zhì)量≥250 g/m2，經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)度≥42 kN/m。自然暴露水面上2年后強(qiáng)度不小于原強(qiáng)度80%。

2.3.3 施工方法

2.3.3.1 膜袋制作

砂袋橫向方向?yàn)檎w，充砂袋加工成長(zhǎng)方形，縱向尺寸大于橫向，一般制作寬度超過(guò)設(shè)計(jì)3%，長(zhǎng)20～50 m 取整。隨上層充填袋斷面的變小，縱向長(zhǎng)度相應(yīng)增大。充填袋按設(shè)計(jì)尺寸統(tǒng)一在廠家加工，進(jìn)場(chǎng)取樣監(jiān)測(cè)合格后用于施工。充填袋加工時(shí)應(yīng)選用較寬布幅，縫截處折疊寬約100 mm 三層，用錦綸線縫三道。拼接縫相鄰間距大于2 m，斷面成型后的外露部分不設(shè)拼接縫；充灌袋縱向?qū)渝e(cuò)縫≥1.50 m，每層制作異型袋以便錯(cuò)縫。充灌口直徑30 cm，進(jìn)砂袖口長(zhǎng)≥500 mm 且高于水面，最外圍袖口距袋邊3 m，袖口間距4 m。

2.3.3.2 膜袋砂平面布置

樁號(hào)N0+70～N0+170段地形起伏-0.50～-2.50 m，橫向起伏較大，區(qū)域較小。以小尺寸膜袋分層填平，繪制平面圖（此略）。

2.3.3.3 膜袋砂充灌

①按每層膜袋砂平面圖，由地面從低到高布置，中粗海砂充填。砂船就位后，兩臺(tái)泥漿泵開(kāi)動(dòng)高壓水槍沖水到砂船艙內(nèi)混合后，再開(kāi)動(dòng)泥漿泵充灌膜袋。②低潮位時(shí)人工現(xiàn)場(chǎng)鋪排膜袋，袖口朝上與泥漿泵管口連接。測(cè)量放樣，底層袋四周用尼龍繩綁釬在地下鋼管固定，上、下層用尼龍繩綁定。③先充灌四邊各灌口20 cm 厚，再由中間向四邊各灌口充灌，當(dāng)袋體逐步充滿后，注意充填壓力，防止布袋破裂。④3 d后固結(jié)度達(dá)到70%可進(jìn)行上一層施工。拉筋控制砂袋厚0.40～0.50 m，達(dá)到理想的充填厚度和平整度。調(diào)整管口方向。在袋體頂面來(lái)回踩踏，待整體達(dá)70%飽滿度時(shí)，即可適當(dāng)減少充填機(jī)械，并經(jīng)固結(jié)脫水后再充灌。直至充滿度85%以上，干總重14.50 kN/m3以上。⑤分層鋪設(shè)，呈階梯狀上升；上、下層交錯(cuò)排列，錯(cuò)縫間距≥2 m，嚴(yán)禁袋體間留有空隙、通縫。禁止有利刃塊石堆壓新充袋體，原則上孔洞修補(bǔ)要用相同材料，且縫接寬≥150 cm。

2.3.4 膜袋砂沉降加高處理

圍堰完成后會(huì)一直固結(jié)，具體時(shí)間擬參考西海堤陸域5.00 m高吹填砂，固結(jié)排水時(shí)間180 d。因此180 d內(nèi)沉降超過(guò)0.50 m，需再次吹填膜袋砂至堰頂2.50 m高程處；反之，則以袋裝土填至堰頂高。圍堰左右岸備好袋裝土，以備大潮時(shí)加高，不均勻沉降區(qū)域用袋裝土人工補(bǔ)平到設(shè)計(jì)高程。用膜袋相同材料縫補(bǔ)沉降撕裂，橫向預(yù)留2～3 m沉降量。

2.4 鋪設(shè)圍堰迎水面復(fù)合土工膜

①鋪設(shè)圍堰迎水面防滲復(fù)合土工膜，注意膜條帶搭接≥1 m。坡腳順圍堰軸線開(kāi)挖底寬1 m 齒槽，槽內(nèi)埋入土工膜與岸坡“刺墻”接頭，分別向兩端岸坡里側(cè)各開(kāi)挖1.50 m，伸入土工膜，再用袋裝土壓緊回填。②土工膜鋪設(shè)后，覆蓋袋裝土。

3 圍堰抗滑穩(wěn)定分析

計(jì)算參數(shù)：γ砂=15 kN/m3，摩擦系數(shù)f=0.3，γ水=9.8kN/m3。按單寬1 m計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖2 圍堰穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖

據(jù)《水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)規(guī)范》，圍堰工程抗滑安全系數(shù)k≥1.3；按抗滑穩(wěn)定公式經(jīng)計(jì)算：①單寬圍堰自重W自：W自=γ砂·A1=15×107=1 605.00（kN）；②單寬圍堰斜面上水荷載W水：W水=γ水·A2=9.8×35=343.00（kN）；③豎直方向總重：W總=W自+W水=1 948.00（kN）；④水平向荷載：P=（γ水·h2）/2=（9.8×4.15×4.15）/2=84.40（kN）；⑤堰體抗滑計(jì)算：K=（W·f）/P=（1 948.00×0.3）/84.40=6.924。經(jīng)計(jì)算，十年一遇潮水位2.15 m抗滑穩(wěn)定系數(shù)K=6.924，大于1.3，因此圍堰抗滑穩(wěn)定滿足《水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，熟悉工程概況，確定膜袋砂圍堰施工流程；重點(diǎn)從膜袋分層分區(qū)、基面處理、土工格柵鋪設(shè)及吹填砂墊層、膜袋砂施工技術(shù)和鋪設(shè)圍堰迎水面復(fù)合土工膜等方面分析膜袋砂圍堰施工技術(shù)；同時(shí)對(duì)膜袋砂圍堰結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定分析。