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【摘 要】 珠三角地区取土困难，砂源丰富，水利工程基础地质条件差。近几年堤围护坡防护和临时挡水建筑物多采用砂土膜袋技术砂土膜袋围堰稳定性及防冲防浪效果较好，施工时可就地取材，大大缩短工期，降低工程造价。文章以某水闸围堰为例介绍了砂土膜袋围堰在水利工程中的应用。
【关键词】 某水闸；砂土膜袋围堰应用
某水闸重建属市郊堤围达标加固工程。距市中心约30km。工程任务包括在原堤基础上加高培厚堤身、护基固脚、处理堤防隐患，重建水闸。
珠江三角地区地质条件较差，属于软弱淤泥质黏土，地基承载力低，平均含水量高，采用普通砂土围堰很难稳定成型。施工单位为了满足合同工期要求，加快水闸的施工进度，根据现场勘测情况并结合该市水利工程施工经验，将原设计的木桩围墩式围堰均改为砂土膜袋围堰。方案更改后，水闸围堰施工顺利开展。水闸围堰自施工历时20天顺利完成，实际使用效果较好。现以水闸为例介绍砂土膜袋围堰在水利工程中的应用。
1 水文气象及工程地质
工程区临近珠江河口，属亚热带季风气候区，常年气候温和、雨量充沛，空气湿度大。工程区域河道属于西、北江三角洲北江片水道，洪水主要由西江洪水和北江洪水组成，西、北江洪水自然贯通调节后，进入西、北江三角洲网河区。
工程区属于典型珠江三角洲软基地区，多支流河涌，修建水闸、泵站等小水利工程中，需先修建临时围堰。临时围堰一般安排在枯水期建设，即选择第1年10月～次年4月之间进行施工。
2 砂土膜袋围堰设计
2.1导流设计
施工导流采用一次拦断河涌全断面围堰导流方式，主要特性详见表1。
表1 工程主要特性
序号 项目 水力学指标
外江围堰 内涵围堰
1 导流时段 10月次5月
2 导流方式 全断面裁流
3 堰前水位/m 2.0
4 堰顶宽度/m 8 6
5 堰底高程/m -2.2 -2.5
6 堰顶高程/m 2.3 1.4
7 堰顶长度/m 60 52
2.2围堰设计
本围堰工程是根据所处的地质和地形情况进行设计的。围堰采用高强度聚丙烯编制布（防老化型）膜袋材料，围堰断面为复式断面，下部采用扩大断面，上部为标准断面。每层填砂厚度为（0.6-0.7）m（底层取下限，顶层取上限），采用分层立体交错铺至设计高程，围堰迎水侧加铺土工膜（两布一膜），小砂袋梅花形铺压，防止渗漏。
3 砂土膜袋围堰施工
3.1主要材料
充填膜袋为高强度聚丙烯编制布（防老化型），单重200g/m2，符合轻工业部标准SG213-80，延伸率<25%，其纵向断裂强力≥38kN/m，横向断裂强力≥35kN/m，撕破强度≥0.65kN。膜袋面幅一般在（8-28）m，膜袋长宽根据围堰宽度等设计要求确定，由生产厂家定制，定制中要根据每层冲填砂的厚度与结构尺寸进行编制，并按叠放顺序编号。膜袋制作用工业缝纫机缝制，缝口抗拉强度应不低于编制布的抗拉强度。
防渗土工膜为复合土工膜（两布一膜），单重≥400g/m2，抗拉强度>240N/5cm，撕裂强度≥90kN，渗透系数<10-12cm/s。
围堰底部采用土工格栅增加承载力，其幅宽为5m，縱.磺向拉伸屈服力≥15kN/m，屈服伸长率<16%，纵向2%伸长率时拉伸力≥5kN/m，横向2%伸长率时拉伸力≥7kN/m。围堰填充所用砂料为海泥砂，取自珠江口。
水闸外江围堰膜袋尺寸见表2。该水闸内江围堰膜袋尺寸见表3。
表2 水闸外江围堰膜袋尺寸 表3 水闸内江围堰膜袋尺寸
说明：（1）冲灌口直径为30cm，间距为5m，均匀布置。
（2）固定拉袋长3m，间距为3m，方便膜袋固定。
3.2施工主要工艺
施工准备→清基铺土工格栅→分层填充砂料至平台高程→平台高程下土工膜铺设、人工铺填小砂袋→钢筋石笼、抛石护脚→分层砂料至堰顶高程→土工膜铺设、人工砂袋铺填至堰顶→外江围堰顶临时便道的施工。
3.3主要施工步骤
（1）施工准备
围堰施工前做好工程测量放样。根据测量控制基准点，建立测量控制施工网络，进行堰体中心轴线及堰脚放样，设置平面控制点及导标，导标用标示杆标示，在施工中加以保护。落实砂源、在围堰施工前储备充足的砂袋及砂料。
（2）堰体基础处理。
为保证围堰施工质量，防止发生渗漏，利用人工或水上挖掘机清理围堰施工范围河床区域。确保河底无乱石杂物，并保证河底大致平整，沿轴线不得有纵坡。堰体与堤岸接头的杂物采用挖掘机配自卸汽车清挖。
（3）土工格栅、膜袋铺设定位。
土工格栅铺设利用每日潮水间歇时间（每潮6h-8h）施工。施工时按设计标准及规格裁剪土工格栅，人工结合船只在水下进行土工格栅的铺展，使其紧贴河床底部。
充填膜袋铺设前先用木桩定位。根据设计尺寸与位置对每层膜袋进行定位，按照定位区域把膜袋展开沉入河底，用绳索和拉袋固定膜袋。水下部位的膜袋须水下施工，特别受潮水涨落影响，施工时必须准确定位。
（4）膜袋内砂料的充填。
填充砂料采用中粗砂，细砂易被淘刷。砂料根据就近取材的原则取用。砂料运至施工围堰地段后，按铺设定好位的膜袋进行充填。
充填机械采用砂泵，充填时多个孔口同时进行，先冲填膜袋边角部位，再冲填膜袋侧边部位，最后冲填膜袋中间部位。为防止膜袋滑移，边充填边用人工进行踩踏，尽量使砂料冲填均匀。在充填砂料的同时控制好泵机的压力、调整好相关的技术参数，并派专人对膜袋进行监控。充填完砂料的膜袋每层之间要挤密，完成一层膜袋后用人工或机械人工踩平、压实，使上下层之间贴合紧密。
（5）围堰防渗措施处理。
堰体防渗是围堰工程的一个重要技术问题，是工程成败的关键。本工程采用迎水侧铺设土工膜防渗、背水坡导渗排水等措施防止膜袋围堰堰体、堰基渗流失稳破坏。
围堰膜袋充填砂料完成后，利用潮水涨落间隙铺设土工膜。迎水坡面从堰顶铺设土工膜至堰脚，并延伸至过堰脚5m以上，薄弱地带需加铺。堰坡面上土工膜上铺压约50cm的砂袋。膜袋与岸坡断面交界处容易渗水，施工时尽量使膜袋与岸坡面贴紧，膜袋不够长时采用小砂袋填满，切忌直接用砂冲填。
（6）护脚措施处理。
内外江围堰迎水坡采用钢筋石笼压脚，背水坡采用抛石压脚。
钢筋石笼施工时，先按设计要求制作钢筋笼，在施工现场人工把石头摆放在钢筋笼内，待石头摆放完毕后进行面层钢筋笼的焊接。最后用轮式吊机把钢筋笼放至标示好的围堰坡脚位置。抛石施工时用驳船将抛投的大块石运至围堰施工地段后，采用人工抛投，抓斗进行整平。抛投时按照由外往里，自下而上的顺序逐层抛投。
3.4施工中应注意的问题
（1）膜袋充填要严格控制充填速度，让水及时从膜袋内排出，留有充分时间保证砂料的沉淀密实，待密实后再继续充填。水下充填膜袋内砂料，由潜水工配合进行，同时控制充填速度和充填量。
（2）围堰施工过程中，根据地基承载力和潮水涨落情况控制施工速度，防止围堰加载过快后产生不均匀沉降，影响围堰质量，一般每天不超过1层加载，遇高潮水位时停止施工；如遇沉降量过大时，需待沉降稳定后再施工上1层。根据观测结果得知：前两周沉降量比较大，以后逐渐趋向稳定。
（3）围堰防渗处理结束后且围堰经过沉降稳定后才能进行基坑排水。由于附近房屋比较密集且地基软弱，在基坑排水施工时要控制排水速率，保持水位下降每天不超过80cm。明水排除后，在围堰堰脚外开挖集水坑，抽排围堰渗水。
4 结束语
通过水闸膜袋围堰工程实践表明，膜袋砂土围堰在土石开采比较困难，河道中存在大量砂源的地区是一项技术可行，经济合理的工程方案。该技术具有简单方便，安全快捷，经济实用的优点，满足施工要求，符合就地取材、合理利用资源的原则。近年来在水利工程上应用较广，常用于堤围护坡防护和临时挡水建筑物，稳定性及防冲防浪效果较好。
【关键词】 某水闸；砂土膜袋围堰应用
某水闸重建属市郊堤围达标加固工程。距市中心约30km。工程任务包括在原堤基础上加高培厚堤身、护基固脚、处理堤防隐患，重建水闸。
珠江三角地区地质条件较差，属于软弱淤泥质黏土，地基承载力低，平均含水量高，采用普通砂土围堰很难稳定成型。施工单位为了满足合同工期要求，加快水闸的施工进度，根据现场勘测情况并结合该市水利工程施工经验，将原设计的木桩围墩式围堰均改为砂土膜袋围堰。方案更改后，水闸围堰施工顺利开展。水闸围堰自施工历时20天顺利完成，实际使用效果较好。现以水闸为例介绍砂土膜袋围堰在水利工程中的应用。
1 水文气象及工程地质
工程区临近珠江河口，属亚热带季风气候区，常年气候温和、雨量充沛，空气湿度大。工程区域河道属于西、北江三角洲北江片水道，洪水主要由西江洪水和北江洪水组成，西、北江洪水自然贯通调节后，进入西、北江三角洲网河区。
工程区属于典型珠江三角洲软基地区，多支流河涌，修建水闸、泵站等小水利工程中，需先修建临时围堰。临时围堰一般安排在枯水期建设，即选择第1年10月～次年4月之间进行施工。
2 砂土膜袋围堰设计
2.1导流设计
施工导流采用一次拦断河涌全断面围堰导流方式，主要特性详见表1。
表1 工程主要特性
序号 项目 水力学指标
外江围堰 内涵围堰
1 导流时段 10月次5月
2 导流方式 全断面裁流
3 堰前水位/m 2.0
4 堰顶宽度/m 8 6
5 堰底高程/m -2.2 -2.5
6 堰顶高程/m 2.3 1.4
7 堰顶长度/m 60 52
2.2围堰设计
本围堰工程是根据所处的地质和地形情况进行设计的。围堰采用高强度聚丙烯编制布（防老化型）膜袋材料，围堰断面为复式断面，下部采用扩大断面，上部为标准断面。每层填砂厚度为（0.6-0.7）m（底层取下限，顶层取上限），采用分层立体交错铺至设计高程，围堰迎水侧加铺土工膜（两布一膜），小砂袋梅花形铺压，防止渗漏。
3 砂土膜袋围堰施工
3.1主要材料
充填膜袋为高强度聚丙烯编制布（防老化型），单重200g/m2，符合轻工业部标准SG213-80，延伸率<25%，其纵向断裂强力≥38kN/m，横向断裂强力≥35kN/m，撕破强度≥0.65kN。膜袋面幅一般在（8-28）m，膜袋长宽根据围堰宽度等设计要求确定，由生产厂家定制，定制中要根据每层冲填砂的厚度与结构尺寸进行编制，并按叠放顺序编号。膜袋制作用工业缝纫机缝制，缝口抗拉强度应不低于编制布的抗拉强度。
防渗土工膜为复合土工膜（两布一膜），单重≥400g/m2，抗拉强度>240N/5cm，撕裂强度≥90kN，渗透系数<10-12cm/s。
围堰底部采用土工格栅增加承载力，其幅宽为5m，縱.磺向拉伸屈服力≥15kN/m，屈服伸长率<16%，纵向2%伸长率时拉伸力≥5kN/m，横向2%伸长率时拉伸力≥7kN/m。围堰填充所用砂料为海泥砂，取自珠江口。
水闸外江围堰膜袋尺寸见表2。该水闸内江围堰膜袋尺寸见表3。
表2 水闸外江围堰膜袋尺寸 表3 水闸内江围堰膜袋尺寸
说明：（1）冲灌口直径为30cm，间距为5m，均匀布置。
（2）固定拉袋长3m，间距为3m，方便膜袋固定。
3.2施工主要工艺
施工准备→清基铺土工格栅→分层填充砂料至平台高程→平台高程下土工膜铺设、人工铺填小砂袋→钢筋石笼、抛石护脚→分层砂料至堰顶高程→土工膜铺设、人工砂袋铺填至堰顶→外江围堰顶临时便道的施工。
3.3主要施工步骤
（1）施工准备
围堰施工前做好工程测量放样。根据测量控制基准点，建立测量控制施工网络，进行堰体中心轴线及堰脚放样，设置平面控制点及导标，导标用标示杆标示，在施工中加以保护。落实砂源、在围堰施工前储备充足的砂袋及砂料。
（2）堰体基础处理。
为保证围堰施工质量，防止发生渗漏，利用人工或水上挖掘机清理围堰施工范围河床区域。确保河底无乱石杂物，并保证河底大致平整，沿轴线不得有纵坡。堰体与堤岸接头的杂物采用挖掘机配自卸汽车清挖。
（3）土工格栅、膜袋铺设定位。
土工格栅铺设利用每日潮水间歇时间（每潮6h-8h）施工。施工时按设计标准及规格裁剪土工格栅，人工结合船只在水下进行土工格栅的铺展，使其紧贴河床底部。
充填膜袋铺设前先用木桩定位。根据设计尺寸与位置对每层膜袋进行定位，按照定位区域把膜袋展开沉入河底，用绳索和拉袋固定膜袋。水下部位的膜袋须水下施工，特别受潮水涨落影响，施工时必须准确定位。
（4）膜袋内砂料的充填。
填充砂料采用中粗砂，细砂易被淘刷。砂料根据就近取材的原则取用。砂料运至施工围堰地段后，按铺设定好位的膜袋进行充填。
充填机械采用砂泵，充填时多个孔口同时进行，先冲填膜袋边角部位，再冲填膜袋侧边部位，最后冲填膜袋中间部位。为防止膜袋滑移，边充填边用人工进行踩踏，尽量使砂料冲填均匀。在充填砂料的同时控制好泵机的压力、调整好相关的技术参数，并派专人对膜袋进行监控。充填完砂料的膜袋每层之间要挤密，完成一层膜袋后用人工或机械人工踩平、压实，使上下层之间贴合紧密。
（5）围堰防渗措施处理。
堰体防渗是围堰工程的一个重要技术问题，是工程成败的关键。本工程采用迎水侧铺设土工膜防渗、背水坡导渗排水等措施防止膜袋围堰堰体、堰基渗流失稳破坏。
围堰膜袋充填砂料完成后，利用潮水涨落间隙铺设土工膜。迎水坡面从堰顶铺设土工膜至堰脚，并延伸至过堰脚5m以上，薄弱地带需加铺。堰坡面上土工膜上铺压约50cm的砂袋。膜袋与岸坡断面交界处容易渗水，施工时尽量使膜袋与岸坡面贴紧，膜袋不够长时采用小砂袋填满，切忌直接用砂冲填。
（6）护脚措施处理。
内外江围堰迎水坡采用钢筋石笼压脚，背水坡采用抛石压脚。
钢筋石笼施工时，先按设计要求制作钢筋笼，在施工现场人工把石头摆放在钢筋笼内，待石头摆放完毕后进行面层钢筋笼的焊接。最后用轮式吊机把钢筋笼放至标示好的围堰坡脚位置。抛石施工时用驳船将抛投的大块石运至围堰施工地段后，采用人工抛投，抓斗进行整平。抛投时按照由外往里，自下而上的顺序逐层抛投。
3.4施工中应注意的问题
（1）膜袋充填要严格控制充填速度，让水及时从膜袋内排出，留有充分时间保证砂料的沉淀密实，待密实后再继续充填。水下充填膜袋内砂料，由潜水工配合进行，同时控制充填速度和充填量。
（2）围堰施工过程中，根据地基承载力和潮水涨落情况控制施工速度，防止围堰加载过快后产生不均匀沉降，影响围堰质量，一般每天不超过1层加载，遇高潮水位时停止施工；如遇沉降量过大时，需待沉降稳定后再施工上1层。根据观测结果得知：前两周沉降量比较大，以后逐渐趋向稳定。
（3）围堰防渗处理结束后且围堰经过沉降稳定后才能进行基坑排水。由于附近房屋比较密集且地基软弱，在基坑排水施工时要控制排水速率，保持水位下降每天不超过80cm。明水排除后，在围堰堰脚外开挖集水坑，抽排围堰渗水。
4 结束语
通过水闸膜袋围堰工程实践表明，膜袋砂土围堰在土石开采比较困难，河道中存在大量砂源的地区是一项技术可行，经济合理的工程方案。该技术具有简单方便，安全快捷，经济实用的优点，满足施工要求，符合就地取材、合理利用资源的原则。近年来在水利工程上应用较广，常用于堤围护坡防护和临时挡水建筑物，稳定性及防冲防浪效果较好。