袋装砂结构在水利工程应用上的优缺点及展望

朝昶阳　程振雷

摘 要：综合袋装砂构造技术在很多水利项目建筑中的运用，讲述了袋装砂技术的长处和不好的地方以及其使用范畴，从科学的角度解析了袋装砂技术使用过程中注意的问题以及发展前景。

关键词：袋装砂工艺；水利工程；优缺点；展望

1 引言

伴随着经济的飞速前进，国内东部沿海区域人口激增，伴随着人口的持续激增以及人类生活水准的持续提升，对水利设备的需求也在持续提升，如：伴随着上海人口数量的激增以及用水的持续增多，原来的水库要一直的扩张重新建设，并且人们对用水的品质需求也日益提升，之前的城市供水布局已经不能够满足人们的使用，要建设新的供水地，都需求大规模水利项目建筑。但是以往的水利项目构造方式大多是土石方构造抑或混凝土构造的，这种构造对根基需求很高，并且对原料的依附性很高，例如上海这种是由泥沙冲击堆积的城市，地基根本达不到建设大规模水利项目的标准，同时这种区域内一般都缺少黄沙、石料甚至是没有，要在这种位置中建筑大规模水利设备，会使用大量的资金，并且构造也不是很安稳。根据资料显示，美国、日本、荷兰、马来西亚、菲律宾、中国台湾等都存在运用充砂土工织物袋或者长管袋的项目案例。上世纪七十年代，袋装砂构造进入我国。第一次出现是在江浙区域被普遍使用在河海堤坝项目，有着很好的成果，并且最近几年伴随着袋装砂构造在河北曹妃甸建筑、长江出口深水航道建筑、洋山深水港建筑、天津临时港、南港发展建筑等很多港口航道项目中成功使用，在很大程度上治理了以往构造样式中对地基的高需求，对一些普通物料的依附性高的毛病。

2 袋装砂工艺的优点

2.1 就地取材，工程造价低。使用袋装砂构造，主要是使用砂石，拥有根据当地的情况因地制宜的特征，能够在很大程度上减少项目成本，尤其是在石料十分紧缺的区域这种优点更加显著，使用袋装砂构造能够在很大程度上使用项目地区周围砂源，运送距离短，同时能够开展水上工作。按照相关项目真实状况，如果能够就近选取砂石，袋装砂构造要比抛石构造节省百分之三十到一半的成本，如果购买砂石的位置是在一百千米的距离内，能够节省百分之十到百分之十五的成本。

2.2 构造建议，建筑迅速。尤其是针对堤心砂进行综合的袋装砂建筑，能够在很大程度上减少建筑时间；针对水深的项目，袋装砂的填实能全部使用水上建筑，降低了抛石堤由于建筑工程临时道路而需要进行的准备活动以及时间；针对防止渗漏需求不高的项目，因为袋装砂相比抛石的堤心拥有很好的防止渗漏的功能，不需要建立防止渗漏的物体，简单化了建筑程序，围堤建筑到一定高度就能够开展堤心砂回填建筑；现在的排护底比之前的更拥有物料生产工厂化、输送集约化、建筑设备化、大范围增快建筑的优点。

2.3 可塑能力强，全体机能优。袋装砂拥有很好的集体性以及柔软性，对地基形状的变化拥有很好的适应能力；袋装砂构造对基础产生的重力分布匀称，能够在很大程度上提升项目建筑阶段的安稳性；除此之外，土工袋体还拥有加筋体的性能，有助于提升堤坝的安稳性，在地质情况比较不好的软土质上建设堤坝时能够使用。

2.4 江海建筑，助于防台风防洪涝。在江河和大海连接的位置建筑，就怕会遇到台风亦或者洪涝，假如防范措施没有做好肯定会带来很严重的亏损。并且伴随着袋装砂技术的持续成熟，袋装砂每一袋的重量都到了几十吨或者几百吨，拥有很强的抵抗浪潮的性能，填充袋体能够迅速的变成阻断洪涝的断面，有助于阻止台风、洪涝，在很大程度上降低了建筑期间的成本。

3 袋装砂技术的不足

3.1 受砂源作用大。伴随着袋装砂在项目上大量的运用，使用的砂日益增多，砂源区域的经济利益日益显著，在各个方面带来的矛盾日益激增，给项目建筑带来不良作用。

3.2 受水深作用大。当前状况下袋装砂中使用的砂都是粉细砂，如果把陆上这种种类的砂再运送到建筑场所使用的成本会增多，并且尽管深水抛袋技术已经有了一定的成果，不过还会出现破损的状况，对防止渗漏标准高的项目就不能够满足，所以袋装砂技术比较适合在浅水位置使用。

4 袋装砂技术使用中要关注的事项

4.1 科学布置加载速度。袋装砂在建筑程序中一定要操纵其加载速度，防止因为速度过快，对大堤的安稳产生不良影响。袋装砂是分阶段建筑的，第一阶段陵体上下构造的时间标准上是不能比三天少，第二第三阶段陵体上下构造的时间标准是不能比七天少，禁止上下结构持续建筑，每一层五十厘米，不过在真实建筑程序中，能够使用沉降位移视察信息来指挥项目的执行，科学适宜的布置加载速度。

4.2 抛填砂袋堤身的密实性直接。充填砂袋自身的密实性和项目品质以及安稳有着直接的关系，一定要增强建筑过程中对密实性的操纵。按照之前的建筑经历、综合砂源条件等，选用比抛填速度更好的大规模板船侧翻抛袋进行填充的建筑形式，每天最多能够抛出二千立方米。建筑中使用船载定位系统以及专用定位程序开展定位，抛填的准确性高。当把砂袋抛进水中在进入水之后砂袋会存在一定的移动，进而对水下的堤坝自身形状产生不良的影响。在抛填时在砂袋上系能够悬浮的方式开展砂袋移动实验，能够检测出一样的水深环境下各个类型的砂袋在涨落急时移动的大体情况，按照检测到的结果对抛袋的建筑数据开展相关的调节。同时经过测验移动距离以及潜摸测验真实抛出方位以及抛出的重量，立即对堤身断面开展检测，了解水下袋装砂会形成的形状，以便能够指挥现场建筑，确定是不是还要继续抛填，在什么位置抛填，保证水下堤坝的形状品质。

4.3 做足龙口合拢准备。袋装砂工艺的龙口合拢是工程进展中的关键节点，也是工程成功与否的标志性节点，尤其是像水库这样单纯围堤的合拢，比吹填围堤的合拢更困难，风险亦更大。因此在合拢前必须作充分准备，作好合拢方案，选择合适时机一气呵成。

4.4 抛填砂袋密实控制做好已完工程保护。为了使已建堤坝更加稳定，施工工期更短，像有堤心砂的工程应采用边施工棱体，边进行堤心砂吹填，棱体完工后应及时进行反滤层和干砌块石护面的施工。

5 袋装砂工艺在水利工程中的应用展望

5.1 关于冲填料问题。砂袋的冲填效果与砂粒的粒径及级配密切相关，但是否可使用施工现场的淤泥质土通过添加一定数量的水泥（一般为4%-8%）所形成的固化土来充灌袋，这样不仅可以解决砂源难于寻找的问题和袋装砂在施工过程中易被风浪冲毁的问题，同时可以解决该结构防渗渗径过大的问题，减小坝体断面。近年来，随着各相关单位在这方面开展的深入研究，模袋固化土海上围堰堤心结构的施工技术水平、施工技术水平、施工质量和施工进度有了很大提高。最为重要的是天津临港工业区滩涂开发海上围堰在施工期间经受住了2003年10月发生的50年罕见大风暴潮的袭击而安然无恙。这项技术在缺乏砂石料的软土滩涂地区具有较广泛的应用和推广价值。

5.2 关于填充设备问题。九十年代初期开始和随后得到普遍推广应用的袋装砂斜坡堤的施工技术中仍采用大量民工进行技术水平低下的施工方法，充灌好的砂袋在没有得到及时保护的情况下很容易被突如其来的风浪所冲毁。如采用流量更大的潜水泵取代目前的泥浆泵（因为现有的泥浆泵流量较低而且施工时受潮位影响较大），或使用小型绞吸挖泥船直接进行砂袋的充灌（国外普遍使用小型绞吸挖泥船进行施工），或将泥浆泵流量、泥浆浓度与袋体大小集成搭配，必然可以解决技术水平低的问题。

5.3 应用前景广阔。伴随着长江、珠江以及黄河三角洲的飞速前进，人口数量的不断激增，以往的水利设备越来越不能够符合人们的需求，并且这些区域原来都是没有水利项目主体的区域，想要建筑大规模的水利项目都很难完成，然而新式袋装砂构造，能够放弃之前砂石料等材料，使用所建筑位置含量富饶的粉细砂，节省能源，建筑达标的大规模项目。伴随着奉贤水上中心项目以及青草沙水库项目的顺利执行，深信在这个地区使用袋装砂构造能够建筑出花样不断的项目，符合此区域的前进。

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第一作者简介：朝昶阳（1995，3-），男，汉族，江苏南京人，现为江苏科技大学材料科学与工程学院学生，主要从事高分子新材料方面的学习与研究工作。