浅谈水力充填砂袋在天津南港工业区海挡工程中的应用

张林华

【摘要】根据天津南港工业区海挡工程的实际现场施工环境，探索大型水力充填砂袋的基本施工方法；施工过程中遇到的问题及经验总结。【关键词】海挡；充填砂袋；定位；沉降1、工程概况南港工业区位于天津市滨海新区南部片区的大港区，属于天津市“双城双港”空间战略规划中“双港”中的南港区，“三轴、两带、六板块”中的“大港-滨海南翼板块”。南港工业区距离天津市区约45km。其规划范围北起独流减河右治导线，西至津歧公路，南至青静黄河左治导线，东至海水等深线-4～-5米处（岸线向海推进8.0～13.0km）。其中：航道港池水域约38平方公里，成陆162平方公里，规划港区造陆高程5.2m，一般地区造陆高程为3.6m。南港工业区东边界规划长约8.6km，开工前已建成堤顶高程为5.4m的半圆体结构防波堤，其工程级别为一级，防潮标准为200年一遇潮位+100年一遇风浪（NE向11级风、E向10级风、SE向10级风），相应的海堤工程的级别为1级。工程抗震设防烈度为7度，考虑工程重要性，设计地震动峰值加速度为0.12g。2、水力充填砂袋施工方法2.1 施工工艺流程（见图1） 2.2充填袋铺设定位将定位船行至指定地域，安装高压泵的一侧与围堤相邻，通过GPS对其精确定位，并配以抛锚艇抛好前后各兩根八字型的锚缆，将船固定好。在充填袋制作时，在袋子的四边，预留1米富裕量，用足够拉力的4根尼龙绳和袋子的四个角点连接，尼龙绳的另一头固定在吹砂船的卷扬机上，用卷扬机将四边同时绷紧，并向袋内充填部分砂子，然后将充填袋缓缓沉放就位，袋体充填完后，将尼龙绳剪断，待系好标识浮漂后将尼龙绳投入海中。2.3 砂料充填砂料粒径宜为2.5mm～0.15mm，小于0.15mm的颗粒含量不大于15%，含泥量满足设计要求，用自航式泥驳或运输船完成运砂任务。2.4吹砂船定位及管线布置砂料从海上运输，运砂船和吹砂船到达南港海域后可直接进入施工海域内海侧进行定位。充砂袋施工前，先将排架船等距排列整齐，由施工人员及快艇配合先进行吹砂管线的铺排。每10m架设一根浮管，并由法兰盘进行连接下一根管体。船舶定位点距离施工区域约1.5km，为保证吹砂管稳定，连接处设置浮箱，承载浮力，到达施工区域内再与分流器进行连接，同时两条定位船进行充砂袋的铺设，将运至现场的砂通过吹砂泵经管路输送至充灌部位，而后经分流器分流后进行充砂袋棱体的充灌。2.5吹填施工

砂袋由两条定位船固定袋体铺设完毕，开启高压水枪，对舱内砂土进行冲刷搅翻，利用泥浆泵于运砂船中吸砂，经高密管输送至充灌部位，经分流器分流后进行充砂袋充灌。充填时先充袋体四角，在充填过程中要经常检查出泥管口的泥砂堆积情况，及时调整出泥管口位置，不断调整充泥袖口，充填时在水面以上的袋体顶面人工来回踩踏，使土颗粒重新排列趋于紧密，使袋内砂充填均匀、饱满，确保充填平整，加快袋体排水固结速度，待整个砂袋达到屏浆阶段，适当减少充填砂袋机械或停止充填，以防布袋爆裂，留有一定固结脱水时间。充填过程中，测量人员根据充砂袋堤心断面图纸控制好每层砂袋顶高程，在充填过程中如一次达不到理想高度，待砂袋稍有固结后，再进行二次或多次充填，直到理想的充盈度，砂袋厚度控制按设计要求在50cm。充填袋的充满度控制在80%以上，每层的厚度要求0.5m。固结度达到70%时，方可进行上一层充填袋的施工。充填施工过程中，如发现破损，必须及时进行等强度修补，以防袋内充填物流失，造成堤塌陷。充填完成后，袖口用土工带或绳子（不得用铅丝）绑扎好。充填后的袋子边线与设计边线的水平误差不大于±10cm，高程不低于设计标高。充填袋埝体形成后，充填袋层间的台阶使用袋装碎石填充。2.6荷载及沉降观测施工期间监测的项目包括：堤身（基）垂直、水平位移；水位或潮位；堤基孔隙水压力；表面监测主要包括裂缝、滑坡、坍陷、隆起、渗透变形。施工加荷控制标准满足要求。工程施工期间加强观测，每日观测不少于2次，大潮或低潮位及出现异常情况时加测，控制标准：基底泥面沉降速率小于15mm/d，水平位移速率小于5mm/d，若达到或超过标准时，暂停填筑，间歇一定时间或采取其他相措施。选取部分试验段进行堆载加荷试验，并结合现场实际情况来确定堆载加荷方案。3、经验总结3.1 根据现场施工情况，充砂袋定位是本施工的难点和重点，铺袋时应尽量拉紧拉直，并保持受力端稳定，承受充砂袋的拉力而不会产生位移3.2 根据砂袋施工经验，砂袋棱体受到破坏主要是波浪的冲击棱体产生的负压所至，而负压的产生主要集中至水位变化区即潮间带，这样来讲在棱体施工完成后，棱体施工完成后外层防护要尽快进行施工到位。3.3 泥浆浓度宜控制在10%以下，充填饱满度宜为85%，管路出口压力宜控制在0.2～0.3MPa，应进行填充试验，在滩地上进行砂袋试吹，在掌握了适宜的泥浆浓度，屏浆压力、固结时间、固结速度等经验数据后，再进行大面积施工。3.4 由于饱和流塑性淤泥的承载力有限（一般不超过5t/m。），施工期间，基础必然会下沉甚至会滑移，施工时应如下措施：每天的填砂高度不宜太高；施工过程中每天进行沉降位移观测，以指导和修正施工强度；在填筑过程中应注意观察，并控制速率，以免地基失稳，膜袋破裂。参考文献：[1]《海堤工程设计规范》（SL 435—2008）；[2]《土工合成材料 长丝纺织机织土工布》（GB/T 17640—2008）。