袋装砂棱体充填袋结构在深水防坡堤中的应用

袋装砂棱体充填袋结构在深水防坡堤中的应用

赵作成，刘 丹

摘 要：目前深水袋装砂棱体充填袋结构是一种比较新的工艺，而且其设计理论和施工工艺已相对成熟。文章就以唐山港京唐港区东南防波堤工程为实例，对该技术的施工工艺进行了分析讨论，并指出该工艺的质量控制和验收标准，以期为以后的研究提供参考。

关键词：袋装砂棱体施工；砂袋充填；土工织物充填袋

中图分类号：U656 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）03-0175-02

一、工程概况

唐山港京唐港区东南防波堤位于唐山市东南部，滦河口以西，乐亭县以南的京唐港，东经119度00分，北纬39度11分。本工程中的防波堤采用全袋装砂棱体斜坡堤结构，其中东防波堤防浪墙顶高程+7.0m，南防波堤防浪墙顶高程+7.5m，防浪墙采用台阶型埋石混凝土结构。防波堤堤顶高程+4.0m，堤顶宽度8m（堤顶道路净宽5m），内外边坡均为1：1.5。设计砂袋顶面标高为+3.1m，顶宽7.756m，堤内边坡为1：1.5，堤外边坡为1：1.5，袋装砂棱体共有1,471,023 m3，其中第一级袋装砂棱体（标高-1.0m以下）共有1,177,452m3、第二级袋装砂棱体（标高-1.0m以上）共有293,571m3。

二、袋装砂棱体施工工艺

袋装砂棱体施工工艺的一般流程为：施工准备→船舶驻位→铺设充填袋→+0.0m以下充灌砂袋→（袋装碎石反滤层）→+0.0m以上充灌砂袋→下一工序。而具体的施工方法分为如下几个方面：

1．施工前准备

首先要进行泥浆泵布置，每组充填泥浆泵包括6台6PNL泥浆泵和2台发电机；其次进行输泥管线布置，输泥管线上设置浮体与袖口相连，管线留出下沉长度；接着是施工准备，测量人员进行现场测量放样，并标记出砂被、袋装砂棱体边线；最后将加工好的充砂袋运输至施工现场，准备铺设[2]。

2．土工织物充填袋加工制作

（1）充填袋用的土工织物采用透水性和保土性较好的复合土工织物和机织布，其物理力学指标均满足设计要求。

（2）土工织物袋与普通的织物袋是有很大不同的，其一般是使用工业缝纫机制作，使用的也是高强度的尼龙线，缝合方法大多采用“丁缝”或“包缝”。缝纫的强度也必须高于原材料强度的一半以上。对于具体的充填袖口数量则要根据砂料粒径和充填压力确定，充填时应确保袋体的饱满度和平整度，袖口的长度为30~50cm，袖口直径一般为25cm[3]。

（3）为满足施工进度的要求，需按照理论计算的工程量收稿日期：2017-11-20

作者简介：赵作成（1985-）男，河北秦皇岛人，中交一航局第五工程有限公司工程师，从事港口、市政工作。

进行合理的加工，以保证在数量和质量上达到施工要求。

（4）加工的过程中，为了操作方便，一般先把已通过检验的材料平铺在加工车间的空地上，再根据具体的加工尺寸进行裁剪。在裁剪的过程中也需注意是否有跳针之类的质量问题，如果发现这类问题，应将其单独放出来再进行处理。

3．砂袋充填

（1）软体排铺设完成后，进行袋装砂棱体施工。本工程中袋装砂棱体施工应错缝堆叠，阶梯式推进。

（2）砂袋铺设工艺根据标高分为3种，袋装砂棱体在-6.0m标高以下，采用铺排工艺施工，袋装砂棱体在露出水面标高以下-6.0m标高以上，采用对拉工艺施工，露出水面以上采用人工铺设砂袋。对于-6.0m以下砂袋吹填施工，露出水面以下的袋装砂施工工艺同砂被施工工艺。对于-6.0m以上露出水面以下砂袋吹填施工。

袋装砂棱体标高在水面以上部分采用人工铺设。将已加工好的袋体通过自航铁驳运输至施工现场，进行人工摊铺。在铺设时为确保袋体的位置准确，需将袋体上标注的轴线标志与设计好的轴线调至重合，同时袋体两侧的边线要保证与轴线垂直，这样才能使袋体的位置准确，然后再进行充灌。

袋装砂棱体标露出水面以下的部分，要先对砂袋展开和定位，即沿铺设位置将砂袋展开，展开后将砂袋两侧及自航铁驳一侧的拉环用φ20尼龙绳固定在1,000t自航铁驳和两侧吹砂船上。在充填沙袋固定完毕后，要再次检测砂袋的位置是否发生改变和砂袋的位置是否牢固。如没有问题，再进行填充。在充填的过程中，为了使充填物相对均匀和易于填充，一般会先在砂袋中注入一部分水，让空砂袋有一定的重力，从而能在水中慢慢沉下去。两侧1,000m3运砂船靠驳吹砂船，由吹砂船自运砂船取砂，向砂袋内吹砂，使砂袋整体均匀下沉。在砂袋下沉过程中，测量人员校核砂袋边线，各船上人员同步下放拉绳，并控制好砂袋位置，若出现偏差，则由测量定位，绞船重新调整砂袋位置[4]。

（3）充灌采用泥浆泵水力充灌。要依据每个砂袋的容量，进行合理的计算，选取合适的机械配置，从而保证每个砂袋

176 中 国 水 运 第18卷 在一个潮水周期内能充填完毕，并能达到要求的厚度。

（4）砂袋堆筑。土工织物袋充填筑堤前，首先要对基层进行处理。在铺放土工袋前，先将可能有损织物的石块、杂物清除干净，特别注意水下抛石边线部位。砂袋棱体的堆筑施工时，同一速度分层循环前进堆筑增高，整个砂袋棱体全线基本同步抬高，避免在施工过程中形成若干小龙口。上层袋体在下层袋体滤水完毕后方可铺袋施工，且袋体的分层铺设，同时要保证相邻袋体之间无空隙。

上下层两相邻的砂袋搭接位置错开在5m以上，以免形成“通天缝”，同层相邻袋体间的相互挤紧。施工时，应先将空砂袋的一端放置在已充填完毕的砂袋上，同时在充填的过程中，要保证先充填2个砂袋相邻的部分，以更好的达到充填的质量和长度的要求。此外，施工过程中要随时关注第三方的沉降位移观测结果，如发现异常情况，及时分析原因并适当调整施工进度和方法。

三、质量控制和验收标准 1．主要检测项目

（1）充填袋所用土工织物的品种、规格和技术指标应满足设计要求，并应符合现行行业标准《水运工程土工合成材料应用技术规范》（JTJ239-2005）的有关规定。

（2）土工织物进场时，应该对每一批的出厂合格证、试验报告等进行检查，也要对其进行外观质量的检查；而物理力学性能则应该按照规范进行抽查。抽验数量：防老化指标随机抽样一个/5万m2

，其余指标一个/1万m2

，每供货批

抽样≥一个。

（3）土工织物复验项目包括：单位面积质量、厚度、等效孔径、透水性能、撕裂强度和拉伸强度。

（4）土工织物进场后，除了进场前检查出厂合格证等，还应对产品进行更为具体详细的检查，如名称、材质、批号、商标、规格、卷长。

（5）土工织物进场后应存放在通风性好且遮光的仓库内，土工织物袋在运输、加工、施工中不得长时间暴露日晒，最长暴露时间控制在3个月内[5]

。

2．一般检验项目

（1）充填袋砌筑方式应满足设计要求且充填袋不得有破损。

（2）土工织物充填袋筑堤允许偏差、检验数量和方法应符合表1规定。

（3）土工织物技术指标。文章以230g/m2

防老化聚丙

烯编织布为例，见表2。

表1 土工织物充填袋筑堤允许偏差、检验数量和方法表

允许偏差（mm） 检验单元和项目 单元测点

检验方法

水下抛筑 水上砌筑 数量

堤轴线 1500 500 1 用经纬仪、全站仪或GPS等测量 堤顶标高 ±150 ±100 每20~50m1 用测深仪与GPS、水准仪或全站仪等测量

堤顶宽度 ±200

±100

一个断面 1 用钢尺测量

边坡坡度

±10%

2

用测深仪与GPS、坡度尺或全站仪等测量

表2 土工织物技术指标表

项目 单位 指标 单位质量

g/m2

≥230 纵向 N/50mm ≥2,000 抗拉强度

横向 N/50mm

≥1,800 纵向 % ≤25 延伸率

横向 % ≤20 纵向 N ≥500 梯形撕裂强度

横向

N ≥400 顶破强度 N ≥4,000 等效孔径O90 mm 0.07~0.2 垂直渗透系数

cm/s ＞2.0×10-3

抗紫外线强力保持率（96h） %

90

四、检测结果及评价

在施工完成后，对充填袋所用土工织物的品种、规格和技术指标进行检测，均符合标准。而袋装砂棱体充填料采用砂性土的颗粒含量应为60.5%，粘粒含量为8.5%，均在规定范围内。对于充填袋砌筑方式满足设计要求，土工织物充填袋筑堤的允许偏差、检验数量和方法经检测，均满足规定。

五、结束语

本工程采用了袋装砂棱体充填袋结构施工工艺，这是深水袋装砂棱体充填袋结构在京唐港地区首次使用。由于袋装砂棱体充填袋结构工艺具有工程费用低、作业面多、施工速度快等优点，实施了相当多的成功案例，但在京唐港地区由于地质等原因，工程事例还不是很多。本工程的一些施工经验可为应用袋装砂棱体充填袋结构技术提供借鉴。

参考文献

[1] JTJ239-2005·水运工程土工合成材料应用技术规范[S]. [2] JTS202-2-2011·水运工程混凝土质量控制标准[S].北京：

人民交通出版社，2012.

[3] JTS154-1-2011·防波堤设计与施工规范[S].北京：人民交

通出版社，2012.

[4] 王淼.土工砂袋变形与受力特性研究[D].杭州：浙江大学，

2013.

[5] 孙永奎.大型棱体土工布充砂袋的应用[J].中国水运（下半

月），2010，（05）：111-112.