噸袋進占法在黑崗口引黃閘圍堰施工中的應用研究

耿會濤　李子豫

摘 要：針對黑崗口引黃閘除險加固工程上游土石圍堰進占施工受阻的問題，在研究和分析現場施工條件的基礎上，施工單位提出了噸袋進占代替土工包進占圍堰施工。進占用噸袋經過生產廠家的加固和改造處理，其在進行的抽樣試驗中，各項性能指標均符合圍堰施工進占要求，噸袋進占法施工方案也經專家以及主管部門鑒定通過。黑崗口引黃閘除險加固工程采用噸袋進占法圍堰施工，效果良好，并取得了較好的經濟和社會效益。噸袋進占法創新了施工方法，可以為其他工程提供借鑒和參考，但也需要在更多水利工程中運用和實踐，使其施工工藝更加科學和完善，力求為社會創造更大的價值。

關鍵詞：引黃閘；噸袋；圍堰；黑崗口

中圖分類號：TV551 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）05-0073-04

Research on Application of Ton Bags in Dvancing-construction

of Cofferdam in Heigangkou Diversion Gate of Yellow River

GENG Huitao1，2 LI Ziyu3

（1.Yellow River Conservancy Technical Institute，Kaifeng Henan 475004；2.Engineering Technology Research Center of Small Watershed Conservancy Universities of Henan Province，Kaifeng Henan 475004；3. Kaifeng Yellow River Administration Bureau，Kaifeng Henan 475000）

Abstract： Based on the analysis and research on the construction conditions of the cofferdam in Heigangkou diversion gate， authors provided an application of advancing-construction by ton bags to solve the problem caused by geotextile bags and to accelerate the project of Heigangkou diversion gates reinforcement. After manufacturers redesign to leveled up the strength and material structure， ton bags passed sampling tests that all technical data matched the construction requirements. The proposal of using ton bags in advancing-construction has also been identified by experts and competent authorities. It got good effect and achieved good economic and social benefits by using ton bags advancing-construction in the reinforcement project of Heigangkou diversion gates cofferdam of the Yellow River. This breakthrough can provide reference for other similar hydraulic engineering. Meanwhile， it also needs to be promoted and completed in more practice. Authors believes the application of ton bags in the advancing-construction will strive to create greater social value.

Keywords： the diversion gate of the Yellow River；ton bags；cofferdam；Heigangkou

興水利、除水害，事關人類生存、經濟發展和社會進步，歷來是治國安邦的大事[1]，國家對水利的投入也不遺余力。據統計，2011年到2013年，國家財政已累計投入超過1.3萬億元支持水利工程建設，完成除險加固4萬多座小型水庫和300多座大中型水庫，開展147條重要支流和4 000多條中小河流治理，國家防汛抗旱指揮系統一期工程全面建成，2 058個縣初步建成山洪災害預報預警體系，2 144個縣級抗旱服務組織應急抗旱保障能力得到加強[2]。黃河是我國的母親河，她孕育了燦爛的華夏文明[3]。但黃河流域屬資源型缺水流域，供需矛盾突出[4]。中華人民共和國以后，尤其是20世紀五六十年代，黃河下游的沿黃地區，通過修建眾多的引黃閘來滿足當地的工農業用水、城市用水和生態用水等需求。經過幾十年的運行，引黃閘出現了不同程度的質量問題。隨著國家“十二五”期間對病險水閘的除險加固，被鑒定為三、四類的水閘也陸續展開了除險加固和拆除重建工作。在此期間，噸袋進占法圍堰施工技術經過嚴格的論證和實踐，效果良好，并取得了較好的社會效益和經濟效益。

1 黑崗口引黃閘圍堰施工

1.1 工程概況

黑崗口引黃閘位于黃河右岸大堤公里樁號 77+170 處，黑崗口險工 30～31 壩之間，地處開封市龍亭區水稻 鄉，始建于1957年，五孔箱涵，防洪標準為黃河花園口流 量22 000m3 /s，設計引水流量為50m3 /s，設計灌溉面積約 440km3，屬于1級水工建筑物。該閘于1980年接長洞身 40m，并抬升了啟閉機室，見圖1。經過30余年的運行，黑崗口引黃閘出現閘門止水老化脫落、閘室淤積嚴重、不均勻沉降、基礎滲水、建筑物裂縫、啟閉設備故障等問題。例如：每年汛期高含沙洪水退去后，水流攜帶大量雜草、枯樹等漂浮物不斷在閘前淤積形成漂浮物堆，造成引水困難且影響黃河防汛，即便進行清淤，也費時費力。經水閘安全鑒定，需要對該閘拆除重建。2014年，該閘啟動了除險加固工作，除險加固的主要內容包括：對閘室段、老涵洞段拆 除重建，對閘門、啟閉機和配電系統進行更換，以及修復 沉降觀測點等。

1.2 圍堰施工

圍堰是導流工程中的臨時性擋水建筑物，用來維護基坑，保證水工建筑物能在干地條件下施工。對于水利工程施工中經常采用的圍堰，按照其所使用材料的不同，可以分為：土石圍堰、草土圍堰、鋼板樁格型圍堰和混凝土圍堰等[5]。

在引黃閘的除險加固和拆除重建工作中，其上下游的橫向圍堰較多選用土石圍堰。當前，土石圍堰施工普遍采用土工包進占施工，土工包進占是利用大型“沙袋”在水深溜急的情況下進占施工[6]，因土工包捆扎、運輸的限制，拋入水中的形態比較松弛，達到的穩定坡度要在1∶2以上。黑崗口引黃閘除險加固工程上游橫向圍堰設計斷面如圖2所示。

土工包進占施工工序如下：自卸汽車到位，人工將預先裁剪好的土工包鋪設在車廂內，挖掘機上料，人工利用縫包機進行封口；自卸汽車運至施工場地，推土機推包入水。因自卸汽車卸車時受到較大沖力，為保持土工包的完整性，土工包有效體積不能超過4.5m3。

1.3 土工包進占受阻

2014年9月3日，施工單位按照施工組織設計方案，組織機械、人員對黑崗口險工30壩進行設計削坡、平整場地，之后進行土工包進占施工。第1天和第2天施工進展順利，兩天共進占10m。接下來的兩天投入相同的設備和施工人員，但每天進占不到1m，整體進占速度緩慢，嚴重制約工程進度。

施工單位組織技術人員對現場進行探測，并對土工包施工質量和現場施工條件等進行綜合分析。經過認真的分析研究得出，后期進占速度緩慢的原因主要有：①隨著占體向大河內延伸，水深溜急，經測量占前水深12.5m，流速已達到3.5m/s，進占速度放緩；②土工包進占因其體積較大，隨著可供進占的場地逐漸縮小，機械很難將土工包運送到指定位置，土工包傾卸的位置距進占點較遠，用推土機將土工包推至進占點時，常將土工包推爛，這樣拋投到大河中，土工包中的土料很容易被河水沖走，因此造成后期土工包進占受阻。

根據土工包進占受阻和噸袋的特性，結合黑崗口引黃閘除險加固工程施工現場的實際情況，以及噸袋在溫孟灘河道工程除險加固工程中的應用[7]，經過科學分析和反復研究，施工單位制定了詳細的噸袋進占法施工技術方案，并將施工技術方案報主管部門（單位）及專家進行鑒定評審，該噸袋進占法施工方案順利獲批。

2 噸袋進占法圍堰施工

2.1 噸袋

噸袋也稱集裝袋，是一種柔性運輸包裝容器，廣泛用于粉狀、顆粒和塊狀物品的運輸包裝，因其所裝貨物一般以1t居多，所以稱噸袋，俗稱噸包。目前，噸袋所裝貨物有0.5～3t多種規格。噸袋配以簡單的施工機械，就可以實現機械化裝袋、運輸和拋投，生產效率能大大提高。

噸袋主要材料為PP或PE，可作為短途、長途或遠洋運輸的容器。噸袋性能優良，安全系數為5～7.5，在結構上具有足夠的強度和耐久性。此外，也可以根據用戶的要求，定制成具有防潮、防水、防塵和耐輻射等功能的噸袋，裝卸、運輸和拋投等操作方便。

2.2 噸袋所采用的標準

國內包裝行業的標準化落后于包裝業的發展，相關規范和標準的制定與產品生產實際不符，內容還停滯在十幾年前的水平，而且作為包裝用的材料缺乏統一、有效的生產和試驗、檢測標準。

當前，集裝袋所用的標準是《集裝袋》（GB/T10454-2000）和《集裝袋 頂吊試驗方法》（SN/T4788-2017）；水泥袋采用的標準是《水泥包裝袋》（GB/T9774-2010）；編織袋采用的標準是《塑料編織袋通用技術要求》（GB/T8946-2013）、《再生塑料編織袋》（QB/T4912-2016）、《出口商品運輸包裝塑料編織袋檢驗規程》（SN/T0274-1993）、《出口商品運輸包裝復合塑料編織袋檢驗規程》（SN/T 0275-1993）等；土工布采用的標準是《工程用非織造土工布產品規范》（DB44/T 985-2012）、《土工布透水性測定方法》（GB/T15789-1995）、《土工布及其有關產品無負荷時垂直滲透特性的測定》（GB/T15789-2016）等。相似產品在不同行業有不同的標準，尚未形成統一的規范和標準。

噸袋進占法施工過程中使用的噸袋，必須具有一定的抗拉強度、抗沖刷和抗老化性能，并要求其安全系數不低于5，方能滿足進占施工的要求。當前，進占用噸袋的生產和檢驗尚無標準和規范可依，其結構、技術及檢驗等要求參照《集裝袋》（GB/T10454-2000）和《集裝袋 頂吊試驗方法》（SN/T4788-2017）等進行。

2.3 噸袋進占法圍堰施工

黑崗口引黃閘進占用噸袋材料選用PP材料，尺寸1.2m×1.2m×1m。為確保噸袋的機械裝運及拋投安全，噸袋生產廠家對提帶進行了專門加固處理，噸袋封口位置也進行加長處理，如圖3所示。參照《集裝袋 頂吊試驗方法》（SN/T4788-2017），對進占用噸袋進行抽樣試驗，經試驗，其各項性能均能滿足圍堰進占施工要求。

噸袋在機械裝包及運輸過程中，內裝土料趨于密實，整體性好，拋入水中后逐層疊加，其形狀與塊石無疑。經過水下疊加試驗，其疊加坡度在1∶1.5時已形成穩定的坡度。噸袋進占法上游圍堰實際施工斷面見圖4。

噸袋進占法施工工序：備料→挖掘機裝包→儲備→裝載機吊運→機械拋投進占。噸袋進占法施工現場布置圖見圖5。

2.4 噸袋進占施工中的重點及難點

噸袋進占圍堰施工在施工過程中的重點和難點有噸袋質量和噸袋運輸拋投質量兩方面。噸袋必須選用質量過硬的PP材料，且嚴格控制其尺寸和縫合質量，在試驗測試噸袋質量滿足要求的情況下方可使用，否則不可投入使用。噸袋裝袋完成以后，在運輸和拋投過程中要嚴格控制機械設備不能損壞噸袋，在拋投之前發現有損壞的噸袋，嚴禁拋投，確保拋投的噸袋均是完好的狀態。

3 施工效果

黑崗口引黃閘噸袋進占施工的圍堰橫斷面較土工包進占施工的橫斷面有較大的減小，經過實際施工，節約了近1/3的占體材料，降低圍堰施工工程成本15萬余元。施工過程中，兩種進占方法的機械、人工、一次拋投量和耗時對比見表1。采用噸袋進占法圍堰施工成功解決了土工包進占受阻的難題，加快了圍堰填筑的速度，縮短了工期，而且圍堰質量得到了保證，確保了黑崗口引黃閘除險加固工程如期完工。

4 結論

噸袋進占法圍堰施工技術在黑崗口引黃閘除險加固工程中得到了成功運用，后期在柳園口引黃閘除險加固工程中也得到了運用，效果均良好，且取得了良好的經濟效益和社會效益。

噸袋進占法為土石圍堰施工提供了一種創新的施工方法，可以為其他工程提供借鑒和參考，但該方法尚缺乏完整、系統的施工工藝，還需要在更多工程中運用和實踐，使其施工工藝更加科學和完善，屆時其優勢會更加凸顯，也將會為社會創造更大的價值。

參考文獻：

[1]江芳.除水庫病險 筑安全堤防[J].中國水利，2015（24）：214-217.

[2]新華網.上萬億元國家水利投入成效如何？——“十二五”重點水利項目追蹤[EB/OL].（2014-12-23）[2018-02-03].http：//www.gov.cn/xinwen/2014-12/23/content_2795480.htm.

[3]王力，常博.黃河下游游蕩型河段的治理方略[J].城市建設理論研究（電子版），2017（3）：128-129.

[4]程曉陶，吳玉成，王艷艷.洪水管理新理念與防洪安全保障體系的研究[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[5]袁光裕，胡志根.水利工程施工[M].6版.北京：中國水利水電出版社，2016.

[6]邢仁君，雒艷榮，栗家來.“土工包”進占技術在工程中的應用[J].水利建設與管理，2008（12）：49-51.

[7]李懷志，劉樹利，劉志潛，等.黃河泥沙在溫孟灘河道工程除險加固中的應用[J].人民黃河，2014（1）：6-7，21.