充砂管袋技術在砂性基礎圍堰防滲封堵中的應用*

張 磊，陳 思，苗新鋒，王國祥

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

在水利水電工程項目中，圍堰工程對工程建設的順利進行有顯著影響[1]。特別是在許多大型水利水電工程施工中，圍堰工程對保證整個工程的施工質量尤為重要，如三峽工程一二期圍堰[2-3]、溪洛渡水電站上下游圍堰[4]、烏東德水電站圍堰[5]、雙江口水電站圍堰等[6]。因此，應因地制宜，選擇合適的圍堰形式，就地取材，保證圍堰的安全性及防滲性，否則極容易因滲漏而影響圍堰安全[7]。

滲漏是圍堰施工中的常見問題，其不僅干擾施工環境，而且影響圍堰的穩定性。因此，滲漏發生與否是圍堰建成后需首要關注的問題[8]。以北支江綜合整治上游水閘、船閘工程中圍堰施工為例，分析該圍堰滲漏情況，并總結圍堰防滲施工技術。

1 工程概況

北支江上游水閘、船閘工程主要包括上游水閘、船閘，工程范圍內的堤防工程及上、下游圍堰等臨時工程，其周邊環境如圖1所示。

圖1 周邊環境

本工程導流建筑物級別為4級，上游圍堰按上堵壩上游斷面5年一遇洪水位8.900m設計，頂高程取10.000m；下游圍堰按5年一遇洪水位8.630m設計，圍堰頂高程取9.200m。上游圍堰采用上堵壩作為圍堰擋水，同時上堵壩上游側及改線道路布置高壓旋噴防滲墻以增強防滲性；上游圍堰全長402m，頂高程10.000m，改線道路頂寬8m，上、下游坡比1∶1.8～1∶2.0。下游圍堰采用充砂管袋圍堰擋水，同時布置高壓旋噴防滲墻，左岸與已建的補水泵站出口擋土墻銜接，右岸與東洲島岸坡相連；下游圍堰全長437m，頂高程9.200m，頂寬6m，上、下游坡比1∶1.8 ～1∶2.0，河道中間區域塘泥達2.9m，考慮圍堰穩定性，圍堰中心100m底寬適當加寬3m；圍堰合計約13.16萬m3，其中充砂管袋約10.70萬m3，填芯砂1.79萬m3，黏土0.67萬m3。

圍堰土源首先考慮河道取土，如河道取土不能滿足圍堰施工工程量要求，則其余部分考慮在距下游圍堰下游側2～3km河灘地防護林地取土，施工時需先進行防護林砍伐。根據地質資料及現場實地探挖，表層1～2m為雜填土，以下為粉細砂，取土前需先進行清表及表層土開挖，地下水位高。高壓旋噴防滲墻孔距0.7m，穿過粉細砂層≥1.5m，上游圍堰高壓旋噴施工平臺高程為8.000m，下游圍堰高壓旋噴施工平臺高程為7.000m。

2 圍堰施工特點

1)根據進度安排，圍堰應盡早施工，工程工期緊、趕工難度較大。

2)圍堰施工在汛期進行，充砂管袋只能采用水下充填施工，鋪設定位存在一定難度。

3)下游圍堰施工工期短，加載速率較大，表面塘泥厚度為0.5～2.9m，易產生滑移和沉陷，需清理塘泥，并采取相應的抗滑固袋措施。

4)左岸相鄰標段泵站出水口距離圍堰較近，易對圍堰產生沖刷和旋流沖損，該區域圍堰需按設計要求做好防淘、刷等防護工作。

5)圍堰布置區域河床淤泥較厚，在圍堰施工前需對該區域淤泥進行水下清淤或高壓水清理。

6)上游圍堰防滲軸線范圍內塊石等障礙物較多，施工工作面窄小，為保證防滲效果及施工順暢，圍堰施工前需對該區域進行清障。

7)下游圍堰右岸2km處區域現狀為防護林，樹木較密，地下水位較高。需根據現場實際情況采用井點降水后進行旱地開挖作業，并需在上、下游圍堰附近修建臨時中轉場。

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3 圍堰總體施工方案

圍堰結構采用充砂管袋護面填芯砂結構，圍堰防滲采用雙重管高壓旋噴樁防滲墻結構。吹填土源開采方案選擇河道取土(淤砂)。

根據地質資料，塘泥厚度0.5～2.9m，較厚塘泥主要分布在河床中間區域，考慮到圍堰穩定性，防止產生滑移和沉陷，在圍堰管袋施工前利用浮筒將高壓水槍插入塘泥進行沖散，再進行底部管袋施工。管袋施工總體順序為由右岸向左岸逐層加載，先管袋后填芯砂分層施工而成。待堰體填筑至高壓旋噴樁施工平臺高程后，進行高壓旋噴樁施工形成防滲結構，而后繼續加載至圍堰設計高程。

4 施工關鍵技術

考慮下游圍堰距取料點較近，為節省投資，可暫不考慮設臨時砂庫，直接自取料點充填至圍堰施工區。上游圍堰距取料點較遠，考慮在右岸設置1座臨時砂庫，施工流程如圖2所示。

圖2 施工流程

4.1 管袋制作

1)首先需根據壩寬、灘面高程、堤坡及沉降量等綜合指標確定合理的袋體寬度，同時需考慮上下錯縫。

2)袋體為筒式，采用280g/m2防紫外線抗老化土工布，斷裂強度60kN/m。

3)由于袋體的容積存在差異，設置充填管口時也應有所不同。一般要求充填作用區相等，同時保留2～3對袖管狀充砂口于布袋的上片。袋體可選用35支三股錦綸線縫制，為使線縫平順均勻牢固，建議縫3道。

4)每30～40m2設置1個管口，管口直徑為12cm，長40cm。1個充砂管袋通常設3～4個管口，呈梅花形均勻布設。充填完成后及時用繩子將吹砂管口扎緊，防止管袋中土方流失。

4.2 管袋鋪設

上、下游圍堰均采用水上鋪設，鋪設前先進行鋪設范圍內清障，防止刺破管袋。施工時在擬鋪設區域的兩端用GPS定位，采用浮筒或小船人工進行鋼管樁定位，然后與利用纜繩將四邊拉環鋼管樁連接，人工拖拉，將管袋拖至鋪設區域，再通過收放錨繩調整管袋位置，直至符合設計要求，隨后打入長6m、間距2m的鋼管樁進行定位，防止管袋在充填過程中發生漂滑移位。由水上作業人員將吹填進漿袋口與進漿袖口固定，先期充填時需控制充填速度，待管袋基本穩固后再正常充填。

4.3 充砂管袋施工

1)為確保工程質量，在大面積充填之前，在下游料源附近進行試充，其目的是通過試充得到相關參數，并對后續大規模的管袋充灌進行指導。

2)管袋充灌采取交通船與人工鋪設袋布相結合的施工方式，首先利用人工將袋體攤鋪就位，做好固定及管口連接，需要注意的是編織布袋的縫合線應與軸線垂直。隨之啟動泥漿泵進行充填工作，充填時留意泥漿的流量、流向和流速，并隨時調控輸送管口的方向，避免發生因袋體受力不均而導致變形移位。

3)水下充灌管袋中土體時難以固結成型，充灌砂袋的成型取決于取砂區域的級配，當淤泥含量超標時不能一次成型，因而水下充灌所用砂土顆粒要粗，盡量采用中砂，含泥量<10%，此種砂土排水固結快，具體技術指標根據現場試驗確定。

4)充砂管袋棱體施工時，在上游圍堰右岸附近暫考慮設置1個臨時砂庫，上游圍堰填筑需采用泥漿泵自臨時砂庫輸送至圍堰施工面；下游圍堰可自取料點直接輸送至圍堰施工面。

5)當袋體逐漸充滿時，需特別注意對屏漿壓力的控制，以防袋體破裂。充灌結束后需綁扎袖口，防止漏砂。

6)袋體的充填高度由充填試驗和土料情況綜合確定，袋體的厚度控制為每層≤80cm。袋子面積較大時，厚度可稍稍增加，必要時可采取二次充填。施工時應控制同一層袋體的厚度基本相同，以方便下一層袋的施工并保證施工質量。

7)施工過程中，需分層鋪設編織袋充填棱體，并平行或垂直于圍堰的軸線，上、下層交錯排列，不留通縫，且袋體間不能存在空隙。

8)袋體濾水后，方能在袋體的上部進行其他袋體的充填工作。

9)下層管袋應盡量平整，否則將用袋裝砂或袋裝碎石固定，以避免上層管袋在吹填時發生水平位移。另外，棱體在固結前可踩袋，但要禁止無目標走動。

10)吹填后，要做好棱體的保護工作，特別是平臺以下，外坡可臨時選用土工布覆蓋保護的方式，在土工布上鋪袋裝碎石，同時用塊石壓重，避免外棱體破壞。

4.4 填芯砂施工

吹填砂與充砂管袋交叉施工，相互形成依托。在圍堰兩側充砂管袋砂棱體形成后，即可進行吹填施工，直接從儲砂池中取料進行吹填。

4.5 高壓旋噴防滲墻施工

圍堰堤身形成后即開始高壓旋噴防滲墻施工。高壓旋噴防滲墻采用旋噴套接，確保防滲效果。高壓旋噴孔距為0.7m，采用雙重管法施工。

5 圍堰防滲效果

北支江上游水閘、船閘工程中圍堰結構采用充砂管袋護面填芯砂結構，圍堰防滲采用雙重管高壓旋噴樁防滲墻結構。經檢查，該工程圍堰穩定，安全性較高，施工質量良好，未發生滲漏情況。

6 結語

在北支江上游水閘、船閘工程中，根據地質情況及工程特點，最終采用砂性基礎圍堰，并確定了砂性基礎圍堰的施工總體方案，從管袋制作、管袋鋪設、充砂管袋施工、填芯砂施工及高壓旋噴防滲灌漿等方面嚴控施工質量。圍堰施工完成后，對防滲效果進行檢查，未發現滲漏，說明該砂性基礎圍堰防滲效果良好，可為類似水利工程施工中的圍堰施工提供參考。