袋裝充填砂土在東營港海堤圍堰工程中的應用研究

徐振坤，劉 銳

（東營港經濟開發區管理委員會，山東 東營 257237）

引言

為了降低成本，提高施工效率，沿海工程在采用當地土土源作為充填材料的技術應用研究和充填袋施工控制方面已開展了相關研究[1-3]，趙長偉[4]通過天津港南疆南圍埝工程施工實例，從充填袋的材質、充填材料、施工方法、質量控制、施工沉降控制等方面對大型充填袋在天津港圍埝工程施工中的應用問題進行了充分分析，認為大型充填袋在天津港圍埝工程施工中的應用已具備成熟的條件；何寧等[5]以連云港徐圩港區圍堤建設作工程實例，通過穩定性分析計算、室內離心模型試驗論證了大型疏浚土（高黏粒含量的砂性土）充填袋筑堤技術的理論可行性；何斌等[6]針對高含泥量疏浚土大型充填袋袋體受力及變形監測等工程實踐問題，通過室內標定試驗和現場原型試驗，開展了一系列實驗進行了分布式光纖傳感技術應用于高含泥量疏浚土大型充填袋受力及變形測量的可行性研究；謝榮星等[7]通過在連云港徐圩港區西護岸西段，采用埒子口外航道疏浚土（細粉砂混泥）為充填材料，開展土工織物充填泥袋筑堤現場試驗研究，分析比較各方案施工期整體沉降及排水固結過程，論證土工織物充填泥袋替代砂石料筑堤的技術可行性。

采用不同的充填材料，對袋裝充填體的性質有較大的影響，更會對圍堰工程整體能否滿足設計要求產生影響。本文結合東營港海堤圍堰工程實際情況，針對當地砂土土源短缺這一問題，對當地三個地段砂料土的物理參數特征進行分析，并對這三個地段的土樣進行比選，最終找到了適合作為充填材料的土源。同時，本文結合圍堰施工過程，對使用的新技術、新方法進行了總結，以期對之后的工程有參考和借鑒之用。

1 工程概況

東營港在水深-2～-3.5 m的海域內建設一條長7 600 m的斜坡拋石堤，頂寬6 m，堤頂高程5.0 m，形成陸域36 km2，為滿足海堤的設計要求，達到防洪標準，需在堤外側吹填寬度100 m的土壩。

2 充填砂土料的選擇

東營港的海堤建設中需要大量的砂石料資源，由于政策、經濟、環境限制，筑堤工程所需的砂石料資源難以得到滿足，而將充填袋技術應用于東營港海堤工程建設，可以有效解決這一問題。東營港附近有三處砂料較為充足地段，分別是當地海域灘、曹妃甸、東營港附近。

適合做充填材料的標準為：砂性土，粒徑小于0.005 mm的黏粒含量小于 10 %，粒徑大于0.075 mm的顆粒含量應大于50 %[8]。可以根據這個標準來對這三處的土質選取土樣進行粒徑分析和粘土含量分析，進而結合經濟效益判斷土樣是否適合做灌裝砂袋的材料，得到適合作充填材料的砂土區域。

2.1 當地海域灘沉積物特性

在當地海域灘沉積物中，水深在-18 m以內的區域以砂質粉砂和粉沙為主，僅局部分布有粘土質粉沙，水深在-18～-20 m之間以粘土質粉沙為主，局部有粉沙分布。

中值粒徑范圍在 0.007～0.050 mm，粘土含量10 %～39 %；-13 m附近中值粒徑范圍為 0.03～0.04 mm，粘土含量15 %左右；-20 m附近中值粒徑范圍為0.01～0.015 mm，粘土含量30 %左右?？梢婋S著水深的增加，泥沙中值粒徑逐漸變小，粘土含量逐漸增加。

以上數據表明，海內取土作為充填袋的充填材料是不理想的。

2.2 曹妃甸沙土特征

曹妃甸可取土樣進行分析，對其進行粒徑分析，得到了曹妃甸砂土顆粒組成百分數（如表1所示）。

表1 曹妃甸砂土顆粒組成百分數

由表1可以看出，土樣的粒徑小于0.05 mm顆粒含量小于10 %，大于0.075 mm的顆粒含量大于50 %。因此，此砂作為充填料是理想的，但由于距東營港較遠，需外購加海上運輸，成本費用很高。

2.3 東營港附近土樣特征

東營港區附近選擇三個土樣，分別是航道疏浚吹填出泥口處的土樣、岸邊土樣和神仙溝口北岸土樣。在三個地點選取土樣進行粒徑分析，得到三個地點土樣的顆粒組成百分數表（如表2、3、4所示）。

表2 吹填出口處砂土顆粒組成

表3 岸邊砂土顆粒組成

表4 神仙溝北岸砂土顆粒組成

從表2、表3、表4數據看出，航道疏浚吹填出泥口和神仙溝口北岸土樣適合作充填料，符合粒徑大于0.075 mm的細砂與少量顆粒含量>50 %，粒徑小于0.005 mm粘粒含量<10 %的基本要求。岸邊土樣不滿足要求，舍棄。

結合實際情況，航道疏浚吹填出泥口和神仙溝口北岸土樣的土場分布在海堤內側兩段，且土量充足，決定采用。

3 充填袋制作及袖口處理

3.1 充填袋制作

充填袋材料為聚丙烯 T30S編織布，其基本參數如下：單位面積質量≥200 g/m2，經、緯向斷裂強度分別≥36 kN/m、≥32 kN/m，伸長率≤28 %，垂直向滲透系數＞2.0×10-3cm/s，等效孔徑 0.08～0.5 mm。充填袋橫向縫制成長方形，連成一個整體。長30～50 cm，其中1～3層30 m，4～7層40 m，8層以上50 m，縱向層間錯縫大于5 m；寬13～30 m，每5 m設4根拉筋控制厚度，最底層0.7 m，以上各層0.5～0.6 m。上、下層邊緣每2 m設扣環和緊固定位帶，沿布袋縱向設置固定位帶，以便連接和固定上下層袋[9]。充灌口d=12 cm，每袋設6個灌口，位于上層，距邊緣3 m平行等間距分布；寬度小于5 m時，中心線上設3～4個灌口。

3.2 袖口處理

圖1 水面以下袖口長度示意

水面以下各層充填袋的袖口長度以到水面高度為準，把進泥管用浮筒升至水面，這樣可以利用泥漿自重加壓力更快捷的充灌，如圖1所示。水面以上長40 cm。

4 充填袋施工

4.1 充填袋鋪設與定位

使用交通船配合，人工按軸線在底層袋寬兩側用高壓水槍埋設鋼樁（油田廢鉆桿），間距為2 m，將有明顯標記中線及鋪設方向的袋子放在鋼樁之間，把扣環和緊固袋固定于鋼樁上，鋪設完成。充填袋的軸向應與埝體的軸向位置一致，上下層充填袋之間必須用拉筋系牢并有3 m的搭接，同層充填袋之間搭接應緊湊。

4.2 填充袋材料充灌

采用泥漿泵充灌，對距離超1 000 m的地方采用大泵送小泵接力方法完成。先充4個角，當袋內基本充盈時，再由一端充灌。為加快泥漿中砂土的沉淀速度，利用較長的袖口（水下層）用小泵向外抽濃度級低的渾水，如圖2所示。利用虹吸管將上層水排出，需掌握抽水、排水的時機，以及控制抽水管口的深度，如圖3所示。這是本次工程中采用的簡單易行且作用效果較好的一項措施。

圖2 水下層材料充灌示意

圖3 水上層材料充灌示意

5 施工質量控制

5.1 浪損問題

圍堰主體外側直接面對開闊性水面，如果遇到大潮，波浪可能會卷蝕至圍堰頂部，對圍堰整體結構造成極大的破壞。可采用強度高、耐波浪淘刷材質的充填袋[10]、在充填袋上加拉筋使上層與充滿的下層扎在一起等措施。定期對充填袋施工的沉降速度和土體深層側向位移進行觀測和監控，控制充填袋的充灌厚度和埝體的整體軸向位移，確保袋的中軸線與埝體軸線在同一位置上。

5.2 施工沉降

施工前認真分析施工作業區的地形地勢情況，并結合荷載情況計算出施工沉降量及工程完工后的沉降預留。在施工過程中的沉降控制是關鍵，沉降速率要控制在允許范圍內，若超出允許范圍，應立即停止施工?？蓮氖┕に俣取⒕植康鼗€定性和施工工藝上加以控制。施工過程中，每天需對沉降速率和沉降量進行監控，施工單位及時對施工方案進行調整。

6 效益對比

若用外購砂（從曹妃甸）經設計系統測算需費用5 368萬元；利用當地土完成圍堰工程，實際費用2 200萬元，節約費用約59 %，效益可觀。

工程經過完成后一年通過觀測驗證，完全滿足設計要求，達到預期目的。

7 結語

通過利用當地土灌裝充填袋在東營港海堤工程中的應用表明：東營港區域利用當地土源作充灌材料，通過對東營港附近土樣進行粒徑分析，經比較后選定了適合作充填材料的土樣，并且從充填袋的制作、施工措施方面進行了改進，應用效果理想。這一技術可在東營港區圍堰工程中推廣應用。