某河道整治项目大型土工砂袋边坡防护技术

齐凯

（辽宁省清河水库管理局有限责任公司，辽宁 铁岭 112000）

1 项目概况

某河道水深5～27m，汛期河道水流流速可达3～4m/s，为避免汛期洪水侵蚀跨河大桥上下游岸堤，需对河道边坡进行防护治理。经研究和相关模型试验，该河道治理可采用大型土工砂袋边坡防护技术，土工砂袋重800kg，通过大型土工砂袋抛填设备，将土工袋抛填至预定水域，设备抛放侧装备有可升降导向架装置，可较为精确地控制土工袋抛填落点，该方案技术可行性较高，且多为机械化施工，施工效率高。同时该技术具有“自适应补偿性”特点，可实现河道高质量、长效化治理，经济效益显著。

相关试验和研究表明，土工砂袋抛填落点与河道水流流速、方向、水深等密切相关，土工袋飘移方向可分解为沿水流方向漂移和沿抛填方向两个分量，由此，土工袋漂移量S，可分解为抛填方向的漂移量S1和水流流速漂移量S2，可知S1受到土工袋体积、抛填的力度、入水姿态、水深等因素影响，S2受土工袋大小、水流流速、水深等因素影响，示意图如图1。

图1 土工袋抛填落点示意图

该工程作为永久防护结构，施工区域水深最大达27m，施工期间水流流速最大可达3m/s，具有工况复杂、工程量大等特点；经模型试验研究和本工程多种抛填方法施工实践，最终确定通过“带导向架的抛填平台船”作为主要施工设备的施工方法，结合GPS定位系统和“水上自由行”软件，可较为精确地控制抛填船和土工袋抛填位置。施工所用土工砂袋通过吨包机装填，通过链板机抛放，实现装填和抛放的全面机械化，操作，具有施工效率高、自动化程度高等特点。通过抛填设备上的导向装置，可精确控制土工砂袋抛填位置，达到较为精准的着床效果。

2 施工技术要点

大型土工砂袋抛填项目施工流程见图2。

图2 土工袋深水精确抛填施工流程图

2.1 定位控制系统

定位控制系统包含两个方面，一是驳船上的GPS定位系统，用于精确定位船只坐标；二是“水上工程-自由行”软件，通过采集GPS主机定位数据，较为准确地预测土工袋抛填落点位置。操作人员可根据定位系统系数，适时调整驳船位置，以及土工砂袋抛填力度、入水姿态等，实现抛填落点的精确控制。

2.2 测量及沉降测量

正式抛填作业前，需采用多种探测设备，对河底地形进行测量，以获得更加精确的河底地形数据；同时，为更加精确地掌握抛填施工效果，需对河底沉降进行观测，该工程通过向作业区域抛放装有相同厚度土工砂袋数量的笼子观测沉降量的方式，较为详细地采集了河底沉降数据。

2.3 导向装置装配

孟加拉帕德玛大桥河道整治工程，抛填治理水域水深在3～27m之间，河床坡度为1:6，采用了沿坡脚到坡顶、由深到浅的抛填作业方式，最长处使用了7段导向架。为精确控制土工砂袋落点，本工程也需要抛填船在导向架安全的前提下，根据抛填水域水深，合理增加导向架长度，使导向架下端尽量接近河床，以实现精确抛填。

2.4 土工袋装填、缝合、抛填

土工袋抛填船平面布置图如图3。

图3 施工船舶平面图

由于工程作业量大，施工方案作业效率高，为保证土工袋填充量供应，在抛填船一侧专门设置了运砂船停靠区，通过挖掘机卸料的方式，保证填料供应，可满足填料持续快速消耗，工程土工袋全部采用吨包机装填，料斗采用挖掘机上料，具有机械化、自动化程度高，装填效率快等特点，土工袋缝合通过人工缝纫机人工缝合，以便缝合完成的同时，检查土工袋合格性，土工袋缝合完毕后，由前端链板机抛填，实现自动化、机械化抛填，提高施工效率和施工安全性。

3 施工监测及质量控制

3.1 施工监测

该工程施工监测的主要内容是监测土工袋抛填效果。该工程通过仪器施工前后的土工袋落点区域进行多波束测量，并运用统计学原理对监测数据进行分析，实现测量数据与设计数据的差分处理；通过对作业区域的定期测量检测，运用专用软件分析抛填质量，实现抛填质量的精确化、实时化监测。

3.2 质量控制

材料质量控制：土工袋规格、质量，以及填料细度模数、含泥量等指标满足技术和规范要求；

装填质量控制：施工现场采用量取高度计算体积的方式，结合填料含水率指标，控制装填质量；

缝合质量控制：缝纫线规格、质量，以及封口缝线的道数、形式、位置及形式等要符合规范要求；

抛填质量控制：实际与设计抛填位置平面定位误差要不高于10cm；不合格区域及时补抛，并及时检测抛填质量，直到抛填合格。

4 经济效益

该工程所采用的大型土工砂袋抛填施工方法，在抛填精度和抛填效率上，明显优于其他施工方法，兼顾了河道整治工程，对工程质量和工程进度的双重要求。以下本文从施工质量、施工效率、施工效率三个指标着手，对本项目所采用的大型土工砂袋边坡防护技术进行整体分析。

从质量指标上来分析，传统作业模式多采用人工散抛的方式进行土工砂袋抛填，受抛填力度、河道水流流速、作业水域深度等多方面因素影响，土工袋着床点离散度大，且厚度不均匀，施工控制难度较大，易造成厚度不足点位数量过多的问题；按照本项目所用的工艺方法，施工控制精度较高，土工砂袋落点控制精度高，抛填厚度均匀，基本无厚度不足点，可高质量完成抛填施工要求。

从施工效率指标分析，传统采用人工散抛的方式，日均抛袋量约为1500个，厚度不足点位数量较多；本项目所用抛填工艺，日均抛袋量约为4000个，施工速度整体提高约167%。

从经济性指标分析，项目所采用抛填工艺，从填料装填到抛填，大多采用机械化、自动化作业，作业效率和质量较高，极大地降低了人工和时间成本，经济效益显著。

5 结论

文章依托具体河道整治工程，研究了大型土工砂袋边坡防护技术，结论如下：该工程通过模型研究和施工实践，确定了将“带导向架的抛填平台船”作为主要施工设备的施工方法，结合GPS定位系统和“水上自由行”软件，可较为精确地控制抛填船和土工袋抛填位置。工程所用的抛填施工方法，基本实现全流程机械化、自动化施工，施工效率远高于传统人工散抛方式，且施工质量明显优于传统方法。分析项目全流程施工效率发现，制约本工程抛填施工效率的主要因素，是土工砂袋缝合。工程实际施工阶段，每4个800kg土工袋配备一位缝纫机工，并另外配备了3台备用缝纫机，但实际作业过程中，仍会经常出现缝纫跟不上抛填现象，后期可通过自动化缝包工艺，进一步提高工艺效率。