深水區充填砂袋圍堰施工要點

李 卓

（廈門港務疏浚工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

廈門新機場位于廈門本島以東海域、翔安區東南方向，北與泉州南安相望，南與臺灣省金門島一衣帶水，西與廈門本島遠眺，東與角嶼島相近。場址距廈門本島市中心直線距離約25 km，距泉州約44 km，距漳州約72 km，南側距金門島約3 km。機場基準點坐標位于東經 118°21'10'、北緯24°33'14'。 機場規劃用地面積約26.08 km2，其中填海造地面積約 22.61平方 km2，該工程填海造地面積約15.95 km2。

充填砂袋圍堰作為施工便道，采用雙側袋裝砂結構型式，頂寬8.0 m，頂高程為 5.5 m（標高85黃海高程），砂袋底部打設塑料排水板，充填砂袋內外側坡度 1∶2，頂部設置泥結碎石路面。 深水區圍堰位于外側b12圍堰K0+550～K0+750；根據實測水深，現場實際底標高為-6 m左右。

2 施工過程中重點控制

根據地勘資料顯示，該工程所在位置表層土質主要為淤泥及淤泥質土，厚度約為5 m。淤泥層主要呈深色，天然含水率非常高，壓縮性也非常高，自身強度及承載力非常低，常處于流動狀態并且自然結構十分脆弱，但是其結構及強度受到外力破壞后可自動復原，淤泥層具有觸變性。在施工過程中如果砂袋充填速度過快，易造成砂袋滑移不能滿足設計位置要求。在該施工區域內，由于受到潮流影響，斷面較窄深，流速較大，難以控制及固定砂袋的鋪設，砂袋在充填時可能出現被潮流沖擊導致折疊的現象，造成充填后的砂袋厚度、平整度及砂袋面積較難達到設計要求，因此在充填過程中，需要先對沉放好的砂袋四角進行充填起到固定砂袋的作用。

根據地勘資料及現場的施工條件，充填砂袋施工劃分為2個施工段即深水區段和淺水區段。淺水區段采用人工直接在原地面進行砂袋鋪設、固定，充填時砂袋邊線和平整度均可看到，可以隨時對砂袋進行調整直至施工完成。深水區段施工重點分為以下5點：1）因受潮汐及水深影響造成該區段水流特別急。2）由于深度大導致充填過程中無法直接觀測到砂袋充填情況，因此砂袋平整度無法保證，根據以往施工經驗，通過經常更換充填袖口的方式來調節砂袋的充填，可以滿足砂袋充填平整度的要求。3）采用人工與施工浮排來配合控制砂袋，確定砂袋邊線位置。4）根據抽砂泵的工作效率確定充填時間，然后通過水下探摸或用竹竿插探的方法來確保砂袋充填的標高、平整度及邊線位置。5）需要根據潮汐的時間來調整作業時間，確保深水區段充填砂袋的質量。根據淤泥特性嚴格控制充填砂袋的加載速度，保證圍堰穩定。

3 深水區充填砂袋圍堰施工工藝

3.1 工前準備

3.1.1 測量定位

施工前使用測量儀器對充填砂袋位置的水深、邊界線進行測定及標記，標記采用長竹竿、鋼管或浮標定點標記，確定邊界線為搭設浮排及充填砂袋做好準備。定位測量采用RTK，其測量誤差為厘米級別，土工織物充填袋筑堤軸線允許偏差為水下1.5 m，高程偏差為±150 mm[1]，滿足施工要求。水深測量采用水準儀，水下部分使用一定長度鋼管，上方固定塔尺進行測量。根據對地形的測量設計砂袋加工尺寸。

3.1.2 砂袋制作

砂袋按設計要求方式加工，為保證圍堰加載沉降后仍能滿足設計要求的斷面寬度，砂袋制作時在原設計斷面寬度的基礎上兩邊各加寬1 m，加工時預留充填砂袋高度。泵送袖口高度根據水深情況而變化，袖口間距按照2 m×2 m進行布置，以便確保充填袋平整度，袖口材料采用砂袋剩余邊角原料節約成本。砂袋采用250 g/m2防老化聚丙烯編制土工布，土工布寬度為4.2 m。在縫制砂袋時要控制軸線方向不能出現接縫，即縫接方向要垂直于軸線長度方向。土工布縫制時采用2塊拼接對折1次縫制1道，該道縫制完成后再對折1次縫制2道，共計縫制3道，來保證砂袋縫制質量。

根據施工現場測量結果，對每個砂袋進行設計，按照砂袋設計尺寸進行加工，加工完成后對砂袋進行檢查驗收，合格后對砂袋進行編號保存備用，堆放保存時直接將砂袋卷好，方便施工時展開砂袋。根據現場作業情況提前將加工好的砂袋運送至現場使用。根據現場實際形成砂袋圍堰工程量進行統計，計算得出形成每立方米圍堰對編織土工布消耗量約為4.3 m2[2]。

3.1.3 施工浮排搭設

在施工前根據測量放樣確定充填砂袋邊界，并且以此為界搭設四邊形的施工浮排。施工浮排采用鋼格下方設置浮筒的形式（如圖1所示），每節浮排長度為6 m，寬度為1.2 m，方便施工人員在浮排上方作業。施工浮排搭設尺寸可以根據砂袋尺寸確定，浮排采用拋錨的方式進行固定，在四角配置小型卷揚設備以供施工人員對浮排進行準確定位，保證沉放充填砂袋邊線位置滿足設計要求。施工浮排在施工過程中起到關鍵作用：作為施工作業平臺、固定展布砂袋、邊線定位和沉放定位等。

圖1 施工浮排結構及四角卷揚設備

3.1.4 運送及鋪設砂袋

根據實際施工需要，將已加工好的砂袋通過船舶運送至施工浮排上方，在施工浮排框內將砂袋展開，并且用繩子將砂袋與施工浮排用活口進行連接（如圖2所示）。待砂袋鋪設完成后，重新對施工浮排及砂袋位置進行復核，出現偏差及時調整，直至滿足設計要求。

3.2 充填砂袋

3.2.1 選擇設備

由于作業區航道較淺，無法使用泵船作業。基于抽沙泵機動性較好，可以最大限度地靠近砂袋、縮短泵管的優點，因此現場將抽沙泵置于浮箱上作為充填設備。由于砂在泵送管內的流動性差，施工過程時有發生堵管現象，縮短泵管長度方便在各個袖口之間轉換，因此該施工設備可明顯增加施工效率。同時抽砂泵體積較小，完成充填后可及時撤離到施工區域外，不占用卸砂船的施工位置，減少施工設備間的相互干擾。在考慮潮水流速及充填壓力等因素后，選擇4臺功率為220 kW的柴油機帶動泵砂管直徑為20 cm的抽砂泵，將抽沙泵放置于4 m×6 m的浮箱上并且與浮箱固定連接。

3.2.2 充填砂袋

將抽砂泵機拖運至充填袋附近，泵砂管與砂袋袖口連接綁扎牢固，然后將砂通過泵機充填入砂袋。充填砂源通過自卸砂船卸至距施工充填區域50 m位置，供充填砂袋使用。如果砂源距離太遠，會導致施工效率較低；砂源距離太近，則砂會自然流動到充填砂袋區域，出現砂袋底部夾砂現象，降低砂袋之間的摩擦力，可能造成已充填砂袋整體滑移。具體施工作業流程包括以下5個步驟：1）運輸砂袋。將砂袋按設計尺寸加工好，保證編號及位置無誤后通過船舶運送到施工浮排上方。砂袋重量較大，運輸過程中要注意防止磨損破壞，如果發現有破損情況時應該及時修補，防止充填砂從破損處外漏，造成此層充填完成的砂袋厚度變小，影響砂袋圍堰整體質量。2）施工浮排定位。利用經過測量的定位標記對施工浮排進行定位控制，待定位完成后通過測量設備對浮排進行精準校核，此時使用浮排上方卷揚設備，將固定浮排錨纜拉緊鎖定，確保位置準確無誤。3）展開及固定砂袋。通過人工先將砂袋一邊與施工浮排活接綁牢，再按潮水流動方向展開；將展開后的砂袋另外3邊通過繩子與施工浮排固定，保證充填砂袋平整（如圖2所示）。水下搭接長度按照不小于4 m控制，水下充填砂袋軸線允許偏差為1.5 m，為保證砂袋搭接質量，搭接長度按4 m控制。4）充填砂。泵砂管與袖口連接牢固，利用抽砂泵將砂通過袖口泵填入砂袋，待充填一定量的砂后（如圖3所示），解開綁在砂袋上的活結，令其自然下沉至指定位置。下沉過程中均勻松掉砂袋活結，保證砂袋平穩下沉。在砂袋沉放前將泵砂管與砂袋四角位置袖口連接，待砂袋沉放至原地面后，通過四角位置袖口，先將砂袋四角位置充填足夠砂量，以此保證砂袋整體位置符合要求。通過勤換充填袖口及控制每個袖口充填時間，來保證砂袋充填完成后的平整度。5）檢查驗收：整體充灌完畢后，通過人工探摸或插探方式確保平整度及邊線位置。如果發現砂袋平整度（按照±150 mm控制）過大，必要時須通過補填砂或沖水調整，砂袋平整度必須滿足相應規范要求。該工程中，由于袖口設置數量較多因此施工過程中平整度均須符合要求。

4 施工質量控制

4.1 測量控制

按照事先測量好的標記進行充填前的施工準備，砂袋開始充填前再對施工浮排位置進行復核測量，保證邊線位置準確無誤后才能對砂袋進行充填沉放。

4.2 土工布

充填砂袋布采用250 g/m2防老化聚丙烯編織土工布。編織土工布具有隔離、防護、加筋等作用，適用于固灘護底工程和縫制充填袋[3]。材料進場前，必須對產品進行檢驗（檢驗標準：同一材料、同一規格、同一廠家每10 000 m2為1批，不足10 000 m2也按一批來檢驗；必須檢驗項目：厚度、單位面積質量、撕裂強度、拉伸強度、透水性能、等效孔徑等）[1]，符合要求方能使用。加工前需要將編織土工布放置于通風干燥處，并且防止暴曬出現老化降低強度。

圖2 砂袋固定

圖3 砂袋沉放

4.3 加工砂袋

土工布寬度為4.2 m，在縫制過程中由于縫制砂袋接縫強度小于自身強度，因此禁止沿長度方向進行縫制，縫制方向應該垂直于長度方向，以減小在砂袋接縫位置應力。每個砂袋須按照設計尺寸進行加工。砂袋縫制工序施工前，對縫制作業人員進行崗前培訓，提高實際操作工藝水平。

4.4 砂袋展布

砂袋攤鋪時不得出現扭曲、褶皺、重疊的現象，展開后應該及時與施工浮排連接。由于展開后面積增大，應該防止潮流沖擊砂袋造成位置偏移。展布砂袋之后將泵砂管與袖口緊固連接，及時開始充填及砂袋沉放。

4.5 充填

充填時砂袋內壓力大且含大量的水，為防止充填過程中出現爆袋現象，必須控制砂袋質量（原材質量、縫制質量）。選擇合理的充填設備。在切換袖口的時候，由于編制土工布的特性，砂袋中的水可滲透出砂袋，等到更換完袖口時砂袋多余的水已排出，再開始充填時，砂袋內壓力可夠滿足連續充填。充填時先對砂袋四角進行充填，保證砂袋整體位置符合要求，并且起到固定砂袋的作用，防止邊角出現扭曲、褶皺、重疊現象。

施工過程中為確保砂袋平整度，采用分層充填的方式，砂袋充填分層厚度約60 cm。由于砂的內摩擦角較小，分層厚度過大對砂袋壓力將隨之增大，可造成砂袋破壞；分層厚度過小會浪費材料，增加施工成本。充填時注意防止砂袋間出現夾泥現象降低砂袋間摩擦力，影響圍堰整體穩定。

因為淤泥層具有觸變性，所以其結構及強度受到外力破壞后可自動復原。充填過程中要嚴格控制加載速度，當施工過程中的沉降、位移速率超過警戒值時必須停止加載，待砂袋圍堰重新穩定后方可繼續充填。

5 施工安全管理

海上作業施工安全管理注意事項及措施主要包括以下5點：1）海上作業及時收聽天氣預報信息，掌握天氣變化，及時采取應對措施。2）海上作業必須佩戴安全帽，穿救生衣。3）海上作業風力大于6級停止作業，檢查固定抽砂泵及施工浮排錨纜等設施。4）施工作業人員嚴禁向施工水域拋棄施工生產廢棄物、污油、污水等。5）對圍堰深層沉降、位移進行監測，超過警戒值必須停止施工。

6 質量分析及結論

采用抽砂泵作為充填設備，機械設備間干擾少，施工效率滿足進度要求。在深水區充填砂袋的時候，通過增加更換袖口的次數來調整充填砂袋的平整度，滿足平整度要求。通過施工浮排控制圍堰的邊線也能達到設計要求。根據淤泥觸變性嚴格控制加載速度，沉降、位移超過警戒值時必須停止加載，避免出現局部滑移的現象，確保充填砂袋圍堰整體穩定。根據施工現場完成情況來看，充填砂袋標高、平整度及平面位置均滿足規范及設計要求。通過對充填砂袋加載速度的控制，整體沉降、位移量也滿足要求。

形成深水砂袋圍堰后，在圍堰外側進行拋石護面，就可以作為永久圍堰使用。既節省石材、保護環境，又能節約成本。海砂資源相對豐富價格便宜。由于充填砂袋具有排水、隔離作用且具有良好的柔性，充填完成后砂袋可與原地面緊密接觸，砂袋底部鋪設土工格柵，下方淤泥層打設塑料排水板，加強軟基排水固結，提高軟基與砂袋的整體穩定性。該充填砂袋圍堰結構整體性良好，軟基處理工藝簡單、經濟，施工效率高，具有較高推廣應用價值。