超大水深充填砂袋围堰施工技术分析

郭自发

（红河县水利水电勘测设计队，云南红河州 654400）

近年来，随着工程施工技术的不断改进和创新，催生多种围堰修建技术，其中应用范围最广泛的围堰结构形式为沙袋围堰。沙袋围堰是应用尺寸较大的土工布将砂土包裹，以相互搭接的形式堆填。这种围堰结构形式具有较好的整体性、较强的变形协调能力，被广泛应用于超大水深充填项目施工过程中[1-3]。

1 砂袋围堰特点

近年来，不断研究使得砂袋围堰技术工艺得到改进和发展，比如传统的土工布材料已经变为防老化编织布，重量分为不同级别，不同重量级别的编织布具有的适应外海风量和日晒的要求不同。在砂袋围堰坝体施工过程中，防老化编织布加工砂袋的使用可更好、更充分对海水进行过滤、防护、隔离和加筋，具有较强的经济优势[4]。

（1）防老化编织布具有较好整体性、较高强度，对地形适应能力较强，可以在底层砂袋围堰充分发挥其护底作用，周围水势发生变化不会对该编织布产生较大影响。

（2）防老化编织布具有极佳的透水性，透水、保水的效果极佳。

（3）该材料大多工程统一生产，保证产品质量。

（4）应用该施工材料施工，施工过程简便、造价较低、效率较高[5]。编织布具有较高的质量品质，施工区域的附近有砂性土源即可应用该技术。一般情况下，为了保证砂袋围堰施工质量，充填沙源需满足颗粒级配>0.1 mm、颗粒级配处于0.05～0.1 mm、颗粒级配处于0.01～0.05 mm、颗粒级配小于0.01 mm分别占总量的45%、16%、35%、4%，另外严格控制沙源内的含泥量≤5%。

2 超大水深充填砂袋围堰施工工艺及要点

2.1 施工工艺

开展砂袋围堰施工，具体的工艺方法为水下充填砂袋工艺和水上抛填砂袋工艺，两种方案对比如表1所示。

表1 充填砂袋与抛填砂袋方案对比

2.2 工艺原理

充填砂袋工艺的施工流程为将钢管转定位，打设在围堰四周，定位袋体，打开吸沙泵，缓慢控制袋体下沉，直到达到设计深度，开展水下充填施工，按照施工流程逐层施工，直到袋体施工符合要求。

2.3 工艺要点

（1）定位桩沿着袋体四周边线外侧打设。

相邻钢管之间的距离40 m，现场加工和焊接钢管，将其打设到水底地面以下，施工过程中所应用的施工设备为液压振动锤打桩，预计打设定位桩的总数为8根。

（2）为了避免原施工地面不平。

对砂袋分层的平整度造成影响，开展基床整平工作，基底面为砂利用砂泵直接进行找平，滩面为淤泥需要采用人工方式进行找平。

（3）袋体加工。

计算钢管桩与袋体间细绳的长度，根据袋子尺寸定制，为了保证砂袋围堰施工效果，尽量选择保水性和透水性较好的编制土工布，严格按设计图纸施工。

2.4 砂袋充填

（1）严格控制袋体充填度，分层错缝堆叠充填袋体，保证填充袋排列有序，中间不存在任何孔隙。控制每层袋体的厚度为0.4～0.6 m。在充填砂袋的过程中，为了避免应力过于集中导致袋体破坏，应沿长边方向开展充填，过程中应适当调整泥管口的方向，避免袋体在填充施工过程中受力不够均匀最终导致移位变形。袋体固定、不再发生位移后，可以继续充填直到满足实际要求[6]。

（2）在充填砂袋的过程中，应仔细观察砂浆的流速、流量，及时调整输送管方向。为了保证砂袋填充度达到要求，以人工的形式在袋体顶面来回踩踏，保证砂袋内部的颗粒排列紧密，加速袋体内部的排水固结速度[7]。

（3）合理控制泥浆浓度处于20%～45%，尽量控制充填饱满度为85%，控制管路出口压力处于0.2～0.3 MPa。

（4）充填管袋固结后相对密度必须大于0.6，为了避免布袋发生破裂，袋体充满后控制屏浆压力处于合理范围内。

（5）在合龙砂袋围堰的过程中，保证底层的管袋处于全线贯通的状态，充分打开工作面时保护滩地，避免绕堤流情况的发生。

（6）在铺放上一层砂袋的过程中，综合考虑各方面的因素，精准计算砂袋的边线位置，做好相应的标志，方便后续的砂袋铺设工作[8]。

袋体定位及下沉如图1所示。

图1 袋体定位及下沉

3 实际应用分析

3.1 工程概况

某水电站分为南北侧两个围堰，其中北侧挡水围堰全长480 m，南侧挡水围堰全长525 m，两个围堰相距45 m，本项目水深1.2～4.5 m，高程2.58 m，宽度8 m。水电站所处位置上游地区，具有河谷平坦、河谷开阔以及天然落差大等特点，对围堰施工技术造成影响。

3.2 水电站施工中的施工导流

施工导流分别利用分段围堰和全段围堰两种施工方法，将原河道中的水引入指定的下游方向，为后续水电站的施工提供便利。

（1）施工导流人员根据工程项目的实际情况和设计要求确定施工方案。

（2）设计人员根据工程项目所在区域内的水文特点合理选择水文站，发挥施工导流的作用。

（3）根据所获得的水文信息开展导流底孔上游引水和过水操作，避免坝底孔出现过流回水问题。

根据施工现场实际情况，结合施工经验，本项目应设置3道围岩，其中上游2道、下游1道。

第1道设置于上游1 km处的导流沟边缘两侧，主要起防洪作用；第2道设置于上游50 m处，发挥抗渗作用；第3道设置在下游的50 m处，主要防止回水回流。

3.3 围堰施工流程及施工方法

围堰施工具体流程：测量放线→挖掘机深挖基底→填筑围堰→围堰内设置导流排水沟→铺设土工模。

（1）测量放线。

在施工前设置施工标注，建立测量控制点，确定围堰中心轴线，控制堰体填筑范围。

（2）挖掘机深挖基底。

围堰堰底具有较深的水泥，为了防止堰体出现滑移，通过挖掘机清除围堰基底中的淤泥，确保围堰施工的安全性和稳定性。

（3）填筑围堰。

根据既有河床情况通过利用挖掘机开挖砂砾料，将其分层填筑围堰，使用18 t压路机进行分层碾压，在迎水面铺设土工膜，土工膜要深入导流渠底的50 cm及以下，向渠中延伸1 m。

（4）铺设土工膜。

根据本工程项目的实际情况，确定土工膜的尺寸，裁剪后进行试铺；搭接宽度应符合要求，搭接处保证平整、松紧有度；土工膜敷设可通过自然搭接、热熔搭接、缝合搭接等方式完成铺设。

4 结语

综上所述，沙袋围堰是一种应用范围最广泛的围岩施工技术之一，该技术具有较强的整体性和变形协调能力，较强的适应性，在超大水深施工项目中可以发挥较大优势。本文对砂袋围堰施工技术进行全面介绍，为相似工程提供参考，保证国内沿海岸线的和谐稳定。