戚永贵
（江苏河海科技工程集团有限公司，225400）
一、前言
改革开放以来，我国沿海沿江地区发展很快，建设用地十分紧张，利用围海成陆加以开发是低成本高效率不占用农田的有效途径。传统的围海造田，要动用大量的人力、机械，而且受地域、地形、水势、气候的影响，施工有很大的局限性。我公司根据多年的施工实践，结合国际先进的水工技术，创造了水力冲填砂袋深水围堰工法，用于大规模匡围水域造田成陆连片开发。
土工织物作为一种新型的岩土工程材料，具有抗拉强度高透水性和反滤性好，耐腐蚀性和抗微生物侵蚀性好，不缩水，质地柔软，重量轻，价格便宜，易于加工和储运等优点，在土木工程领域得到了广泛的推广应用。
深水砂袋是指在水下部位（一般是指水深超过2米）进行砂吹填和堆筑施工，相对水上施工而言，水下砂袋施工特别是深水砂袋施工有铺设质量难、定位困难、宜发生移位及充填高度难以控制等困难。
二、深水砂袋工法特点
1、施工周期短
砂袋筑堤是近年来国内外堤坝工程实践中较广泛采用的一种新型结构型式，它利用土工织物的成型作用，采用泥浆泵就近取砂充填、构筑堤坝。机械化程度较高，能快速形成棱体。施工方便，施工可全线展开。工作面大、速度快、周期短，易修复。在围堤吹填工程中更能与吹填砂紧密结合，相互依托，交叉同步施工。特别适用于潮间带，水下低滩的堤坝工程，袋装砂结构堤的施工与外坡防护可同步进行。
2、袋装砂结构堤的可靠性与安全性
袋装砂结构堤与传统的抛石堤相比，在技术上同样可靠。由于土工织物的加强作用，整体性和稳定性较好，因地制宜，对地基适应能力好。全砂袋棱体结构，改变了抛石的松懈结构为整体结构，其稳定系数在原来的基础上有所增加。
特别是我国的长江口地区已成功地将砂袋围堰技术应用在许多大型围堤工程中，它具有坝体整体稳定性好，工程造价低，节约石材资源等优点。
三、适用范围
土工织物的应用，取代传统的筑堤材料，极大地减少了对石料的依赖，为砂土廉石料贵、砂土多石料少的地区进行规模的筑堤、护岸，创造了技术条件、物质条件和经济条件，对石料资源匮乏、石价较高的地区，袋装砂结构堤是一种理想的选择。
四、工艺原理
利用具有一定强度的编织布材料，缝制加工成不同规格的袋子，按照设计位置进行定位固定后，用泥浆泵向袋内注入砂土，形成砂袋，在水中将砂袋按一定的断面堆砌所形成的堰体，是近年来广泛用于围海造地和其它围堰施工的新技术 砂袋围堰。目前该项技术已广泛应用于我国沿海地区的围堤工程和其它施工领域。
用砂袋围堰围海造地，概况来说，就是用编织土工布缝制成袋体，然后用水力冲挖机组将砂（土）充填砂袋，形成围坝（堤）利于吹填成陆。具体操作工艺是铺设软体排→充填砂袋→分层充填→护坡处理→坝堤成型→用于库、闸、涵、坞及吹填成陆→围海造地。
砂袋围堰是当今工程界涉水领域较为先进的施工方法，其特点是进度快、工效高、成本低。
五、施工工艺流程及操作要点
5.1、袋装砂袋加工工艺
5.1.1、划线放样
检测合格的土工布经监理工程师同意后，按设计袋体宽度和长度进行划线放样，并根据放样进行裁剪。
5.1.2、袋体缝制
裁剪好的单幅，采用工业缝纫机丁缝或包缝法拼缝成袋。充灌袋体沿长度方向每隔5m，沿宽度方向每隔4-5m间隔缝制一个充填袖口，以便泥浆泵输砂管插入充填并使砂层厚度均匀；充灌后绑扎好袖口。
5.1.3、检验、打包、入库
袋体加工完成经检验合格后打包，运往成品仓库，并填写入库单，写明规格、型号、所用部位、加工日期，并备好出库单，供出库用。
5.1.4、砂袋加工工艺流程（见下图）
图5.1.4：砂袋加工工艺流程图
5.1.5、加工质量控制
1）材料检验入库
袋体材料进场后，在监理工程师见证下取样，送指定检测机构检测，经检验合格后进库存放。
2）缝制过程中，控制好针距、缝线道数，缝制顺直，采用链式针脚。
3）检验合格的原材料和成品、半成品不直接暴露在阳光下，堆放露天时加以覆盖；库存原材料和成品、半成品不超过6个月。
5.2 深水砂袋充灌
5.2.1、定位测量
深水袋装砂采用大型铺排船（翻板船）施工，船上配有计算机一套、GPS两台，GPS定位软件一套，采用双GPS在RTK工作模式下进行施工定位测量。其具体方法如下：在施工船上配备台式计算机一套（装有定位施工软件），双频GPS接收机两套，在施工前设置好船形文件及施工文件，
5.2.1深水砂袋定位示意图
开启电脑及GPS接收机运行软件，计算机显示施工船舶动态船位图形及入水点坐标。当电脑显示的设计位置与实测位置小于误差范围时，表示施工船舶已经到达设计位置，用背包式双频GPS接收机在RTK工作模式下检查入水点坐标，在现场监理工程师确认无误后作业。为保证GPS定位系统的准确性，在正式施工前采用背包GPS对其进行复核。
5.2.2、深水充灌砂袋施工流程
图5.2-2深水袋装砂施工流程图
5.2.3、深水充填砂袋施工工艺
水上充填砂袋施工由专业船舶实施，该专业船舶具有滚筒、翻板装置，大型起吊设备，充灌砂设备及自动化施工定位操作系统等配套设施。将加工好的砂袋运到专业船舶上，人工将砂袋平展在甲板上，引出滚筒钢缆上的尼龙绳，套在砂袋尾部拉环上。
深水砂袋充填施工图
施工时首先利用GPS定位系统进行施工船舶的定位，启动滚筒电动装置开始卷袋，当袋头第一排充灌袖口处于船舷时,停止卷袋。重载砂驳停靠在施工船的一侧，将砂袋的内层充灌袖口放入砂袋内，并将充砂管插入第一排袖口，利用施工船上的高压水枪将运砂船内的砂稀释成砂浆，经泥浆泵通过输送管道的总管和叉管开始充砂，开启翻板，在砂袋及所充砂的自重作用下，将砂袋沉放至江底。启动滚筒刹车，施工船在GPS系统软件动态显示的指导下沿事先所设计的轴线移船，至第二排袖口位于翻板边位置。将充砂管从第一排袖口中拔出并插入第二排袖口内，继续充砂，在测量桥上用“水砣法”控制袋体的厚度，当袋体厚度达到50cm～80cm左右时，将充砂管拔出插入第三排袖口，启动滚筒刹车，在GPS定位系统的动态显示指导下，施工船沿设计轴线移船至下一排袖口位于翻板边位置，再充砂，如此循环进行，直到整个砂袋充填完毕。
5.2.4、动态施工及操作要点
在大规模施工前，先根据施工经验并结合砂源情况等进行现场试验，在取得一定经验后，如泥浆浓度、布袋尺寸、屏浆压力、屏浆时间、固结速度和充盈度等，可适当对现场施工工艺、施工方法、袋体规格等进行调整。
考虑袋体落水至着陆河床泥面过程中，袋体受水流推阻力影响较大，加之水深变化、水流流速及流向的复杂多变，袋体的着陆位置会有较大差异，另外，袋体的充盈率、含水率也会造成袋体在水中漂移的不稳定性。因此，在深水袋装砂施工中，要多积累数据、多总结经验，不断完善施工方法和工艺，提高施工工效和质量。
六、材料与设备
6.1、砂袋制作
6.1.2、砂袋材料：砂袋材料有袋布和筋带两部分组成，袋布一般选用聚丙烯裂膜丝编织布或长丝机织布，加筋带选用5CM宽聚丙烯加筋带。所选的袋布材料需根据规范要求，符合所要求的各项性能指标。
6.1.2、制作砂袋时：首先根据单个砂袋的设计部位确定其规格。按砂袋的尺寸裁剪袋布。砂袋的长轴方向一般与堤的轴线方向垂直。加筋带沿砂袋的长轴方向缝制的袋布上，加筋带之间的距离1.0~1.5米，充砂口根据砂袋的规格布置。一般以每15~20平米布置一个充砂口为宜。
6.1.3、缝制：砂袋制作加工方法采用缝制的方法。加筋带直接缝制在袋布上，袋布之间的联结采用包缝法拼接。接缝的强度不少于原材料强度的70%。缝制线采用35支三股锦纶线。
6.2、施工设备
铺设砂袋设备采用专用的深水砂袋施工船舶——铺排船。
铺排船主要有卷放袋系统、滑板系统、定位系统及定位控制系统组成。
供砂设备：采用自航泥驳，泥驳上安装吸砂泵。
砂袋充填机械：采用改进型4PL-250和NL150-15型水力冲挖机组，每条趸船上安装两台套水力冲挖机组和一台120kw的柴油发电机组。
七、质量控制
7.1、质量要求
7.1.1、砂袋制作必须按设计图纸标注的各部位的布料规格要求进行下料缝制。各规格布料的单位质量、延伸率、抗拉强度、孔径及垂直渗透系数等物理力学指标必须达到设计规定的要求，其它指标的允许偏差在5%。缝制强度不低于织物强度的70%。
7.1.2、充填砂袋的砂源应选用粉、细砂，粒径小于0.005mm粘粒的含量小于10%，粒径大于0.05mm的含量大于70%。
7.1.3、堤心横向砂袋为一整体，不得分袋。每层砂袋充填完成后，将充填袖口进行绑扎牢靠。
7.1.4、同层袋体间不允许留有孔隙和通缝，上下层体应错缝。袋体的充填应表面平整、厚度均匀。厚度控制在0.5~0.8m左右。
7.1.5、每50米范围内的允许偏差：堤轴线为±200mm；堤顶面宽+100mm、0mm,堤边坡度不小于设计值，砂袋顶高程充填固结后按设计预留沉降值。
7.2、质量措施
7.2.1、制作砂袋的材料，其各项物理力学指标必须符合设计要求，杜绝不合格材料的使用，因此应做好材料的验收工作，收集好原材料的出厂合格证和抽检报告，做好加工成型后产品的抽样测试工作，原材料抽检频率为每供货批不少于一个或10000㎡一个。
7.2.2、砂袋铺设前，应检查铺设位置与所注沉放位置是否一致；铺设后，应对袋体布料质量进一步进行仔细检查，发现老化、经纬线明显疏密不均或有空洞的地方，用同质布料进行修补，有严重质量缺陷的，禁止使用。为避免这项工作现场检查的麻烦及困难，因此在砂袋制作时，就应该做好布料的检查工作，同时对加工后的袋体存放，不得长时间暴露日照。
7.2.3、为保证充填料的质量，必须对取砂区的砂源进行抽样检测，试验频率为5000m3取样一个。
7.2.4、根据断面尺寸及底高程，算出每层砂袋的拖放边线，再根据经验放一定系数。水下砂袋先GPS定出轴线，再用皮尺拖量定边线位置，出水砂袋底边线用红绿标记于底层砂袋上，确保袋装砂层轴线对齐。
7.2.5、砂袋棱体的堆筑，采取阶梯式向前推进的方法进行作业。同层相邻袋体间接缝处砂袋铺设时预留收缩量，确保充填后两袋体相互挤紧，不留贯穿缝，上下层袋体间错缝铺设。如检查发现袋体之间缝隙过大，用小砂袋筒填塞。
7.2.6、砂袋充填时，泥浆浓度控制在15～20%，充填压力控制在0.2Mpa左右，当充填至屏浆阶段时，减少充填机械，控制充填压力，以防布袋破裂。
7.2.7、为保证每层袋体的表面大致平整，充填过程中，应经常调整出泥管的输送方向。每层袋体的充填厚度控制在50cm左右。如一次达不到理想的充填厚度，待砂袋稍加固结后，进行二次或多次充填，直至理想的充填厚度。水下砂袋，根据每根砂袋的充灌体积。核算灌砂量，确定充盈度。
7.2.8、水下砂袋由潜水员探摸，检查袋体铺设、搭接、充填及袋体表面平整度以及坡边坡度，发现达不到要求的地方，及时分析找出原因，并采取相应措施。
八、经济效益分析
土工织物的应用，取代传统的筑堤材料，极大地减少了对石料的依赖，为砂土廉石贵、砂土多石少的地区进行规模的筑堤、护岸，创造了技术条件，物质条件和经济条件.经测算，一般工程如采用抛石堤，其单价在每立方120～140元间，如采用袋装砂结构堤，则每立方可节约造价60～100元左右。
综上所述，袋装砂结构堤与传统的抛石堤相比具有造价低，施工方便、工期短，运行同样安全可靠等优点。对石料资源匮乏、石价较高的地区，袋装砂结构堤是一种理想的选择。
作者简介：
戚永贵（1965.11）江苏省泰州市人，男，江苏河海科技工程集团有限公司水利工程师，大学专科。主要从事水利工程建筑。
论文作者:戚永贵
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年11月供稿
论文发表时间:2016/1/28
标签：深水论文; 袖口论文; 材料论文; 围堰论文; 结构论文; 砂土论文; 厚度论文; 《工程建设标准化》2015年11月供稿论文;