淺析砂庫供砂進行袋裝砂水下施工過程中如何有效控制袋體厚度

馬光燦

摘? 要：筑堤工程中，控制單層袋裝砂的厚度是保證袋裝砂棱體施工質量的一項重要指標。袋裝砂施工可分為水下袋裝砂施工與水上袋裝砂施工，水上袋裝砂施工時，現場施工人員可借助測量工具直接控制袋裝砂厚度;水下袋裝砂施工過程中，由于袋體厚度無法直接測量，因此需要通過其他方法有效控制水下袋裝砂厚度。袋裝砂灌砂主要有吹砂船從運砂船中直接灌砂與通過大泵從砂庫中取砂進行灌砂兩種方式。實踐表明，通過測量砂坑中的取砂量、大泵的吹砂時間測算出大泵的吹砂效率，通過測量成型袋裝砂的厚度與袋體的理論成型厚度進行對比測定砂在袋體中的成型系數，然后根據大泵的吹砂效率確定袋體成型需要的時間，進而有效控制水下袋裝砂的厚度。

關鍵詞：砂庫? 供砂? 袋裝砂水下施工? 袋體厚度

中圖分類號：U655.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）05（a）-0062-03

Abstract： Controlling the thickness of single-layer bagged sand is an important index to ensure the construction quality of bagged sand edge in embankment construction. Sand bagging construction can be divided into underwater sand bagging construction and water sand bagging construction， site construction personnel can directly control the thickness of bagged sand with the help of measuring tools during construction of water bagged sand， the thickness of the bag body can not be measured directly in the process of underwater sand bagging， therefore， other methods are needed to effectively control the thickness of sand-packed underwater. Bagged sand irrigation mainly includes two ways： direct sand irrigation by blowing ship from the sand transport ship and sand irrigation by taking sand from the sand bank by large pump. The practice shows that the sand blowing efficiency of the large pump can be calculated by measuring the amount of sand taken from the pit and the sand blowing time of the large pump， and the molding coefficient of the sand in the bag can be measured by comparing the thickness of the sand packed in the bag with the theoretical molding thickness of the bag body， then， according to the sand blowing efficiency of the large pump， the time needed for bag forming is determined， and then the thickness of the underwater bag is effectively controlled.

Key Words： Sand depot; Sand supply; Sand bagged underwater construction; Thickness of bag body

袋裝砂工藝是20世紀90年代由國外引入，該工藝主要用于圍堤、河堤等圍海造陸以及航道整治工程中，主要包括拋填砂袋、通長砂袋、袋裝砂棱體這3種工藝。海堤工程通常坐落于淤泥軟土地基上，面臨潮汐、惡劣天氣等復雜的環境條件，確定海堤工程的變形控制標準是一個難題。

目前，該工藝已經廣泛應用于多項全國重點工程中，包括長江深水航道整治工程、天津臨港工程、河北曹妃甸工程、洋山深水港工程以及橫沙島吹填造陸工程等諸多工程。該工藝的可行性已經得到了大量工程的檢驗并取得了非常好的效果，尤其解決了長江三角洲地區石料不足的問題，其優勢非常明顯。經過30多年的發展與完善，該工藝具備了一套成熟的加工、鋪設、施工等方案，并具有一套與各流程相應的機械設備，包括土工織物預制場、充泥泵、充泥管線、施工船舶及輔助設備以及操作規程。無文獻對使用大泵從砂庫取砂進行灌砂時，如何有效控制水下袋裝砂袋體厚度進行過探討，該文通過濱海綜合會展中心等圍填海項目通長管袋施工過程中，使用大泵從1#砂庫取砂對袋體進行灌砂，對砂庫供砂進行袋裝砂水下施工過程中控制袋體厚度的方法進行分析。

1? 工程概況

濱海綜合會展中心圍填海工程位于金山新城南部、杭州灣北岸、滬杭公路外側區域，龍泉港以西、金山城市沙灘以東灘涂，南邊界至該段水域規劃駁岸線。工程主要建設內容為圍堤施工和圍內吹填，總圈圍面積2.59 km2。新建圍堤4 820 m，吹填總量約1 688.71萬m3。

該工程的主要建筑物為圍堤、吹填、道路改建等。其中，圍堤是該工程的基礎工程，是后續工程的施工基礎，而袋裝砂是構成圍堤最主要的構筑物[1]，水下袋裝砂是水上袋裝砂施工的基礎[2]，而控制單層袋裝砂的厚度是保證袋裝砂棱體施工質量的一項重要指標[3]，因此控制水下袋裝砂的厚度對保證圍堤的施工質量及控制工程施工成本非常關鍵[4-5]。受臺風、寒潮等天氣影響，為了滿足現場砂的需求，項目部建立4個砂庫進行儲砂，以保證惡劣天氣情況下現場能夠連續施工。

該文以順堤某斷面為研究對象，通過測量實際施工過程中的各項參數，對砂庫供砂進行袋裝砂水下施工過程中控制袋體厚度的方法進行闡述。該砂庫灌砂的施工對象為一通長袋，灌砂前的袋體尺寸為：長×寬=97 m×32 m。

2? 砂庫供砂進行袋裝砂水下施工過程中控制袋體厚度的方法

對于大型袋裝砂棱體工程，通常采用砂庫備砂的方法進行砂庫備砂[6]。該文為了方便分析砂庫供砂進行袋裝砂水下施工過程中控制袋體厚度的方法，該工程將填充后的各層袋體截面簡化為矩形斷面。由于在大泵供砂過程中，只有在施工開始時以及更換袋體袖口時的極短時間內，切換大泵的檔位，其他正常吹砂時間固定大泵的檔位，保持大泵的輸出效率不變，因此可認為大泵在整個施工過程中的輸砂效率為恒值。

2.1 確定袋裝砂袋體灌砂時需要的砂庫取砂量

砂庫的取砂量主要通過測量袋裝砂施工前、后取砂區域砂坑的灘面高程，通過CASS計算出砂坑的取砂量。

2.2 確定袋裝砂袋體成型后的理論厚度

該文的研究對象簡化后袋體的成型尺寸為長×寬×高=97 m×32 m×h，h為袋體充砂后的成型厚度（m），袋體編號DS-3-21。由于在通過大泵進行袋裝砂灌砂過程中砂量會有損耗，主要包括管線內部殘留、灌入袋體中的砂量流失等，根據經驗砂的成型系數f暫定為80%。因此，詳見可計算出袋體成型后的理論厚度，見表1。

袋體灌砂結束后的實際厚度，可通過分別測量袋體施工前后袋體位置的灘面標高H1、H2進行計算，袋體實際厚度h2=H2-H1。

袋體不同部位施工前、后的灘面標高不完全一致，DS-3-21實際厚度h2為0.3～0.4 m，袋體的平均厚度h2為0.35 m 。這是由于袋體灌砂過程中由于灌入袋體的砂不可能完全均勻地在袋體中分布，但砂在水中可以較好地流動，因此灌入袋體的砂可以較均勻地在袋體中分配，袋體表面高程有一定波動。

由表2可知，袋體成型后的理論厚度h1與實際成型后的平均厚度h2基本一致，表明選取的砂的成型系數較為合理。若h1與實際成型后的平均厚度h2不一致，可通過公式f=L1×L2×h2÷V1，計算出砂的成型系數，并通過多次測量袋體成型量及對應砂坑取砂量驗證砂的成型系數f是否合理，最終得出一個合理的成型系數f。

2.3 測定大泵的效率

理論上，可通過直接測量砂坑的取砂量，使取砂量在袋裝砂袋體成型需要的砂量范圍內。若通過測量砂坑的取砂量控制袋體的厚度，每次施工完成后都需要進行一次測量，會大大地增加測量任務，且測量后需要較長的時間進行取砂量計算，難以保證現場的連續施工作業，如果第一次測量后未達到袋體厚度標準，則需要后續繼續測量，無法保證一次測量時袋體即滿足厚度要求。若施工過程中，通過簡單目測砂坑大小對取砂量進行估算，則可靠性較低，若取砂量較少，會造成袋體材料的浪費;若取砂量較多，袋體厚度過大，袋體施工質量無法得到保證。此外，也存在砂庫取砂的同時砂庫進行備砂的情形，取出的砂坑被新備的砂覆蓋，無法進行取砂量的測量和估算。因此，需要有更加客觀、有效的標準對袋體的厚度進行有效控制。

可通過前期測量一定時間內砂坑的取砂量及袋體的成型厚度測定大泵的施工效率，然后通過控制施工時間控制袋體灌砂量，進一步有效控制袋體的厚度。在袋體施工后測量的砂坑取砂量、施工過程中記錄大泵的吹砂時間，可通過砂坑取砂量及大泵的吹砂時間計算出大泵的施工效率，測量的砂坑取砂量、記錄的大泵有效吹砂時間及大泵的施工效率計算詳見表3。

在測出大泵的施工效率后，可通過公式t=L1×L2×h1÷f÷ω，計算出一定袋體厚度時大泵需要作業的有效吹砂時間，進而有效控制袋體的厚度。

3? 結語

通過分析可知，袋裝砂水下施工過程中，相對直接判斷砂庫取砂量而言，通過測量沙坑中的取砂量、記錄大泵的吹砂時間、驗證砂的成型率，測定大泵的吹砂效率，在測定大泵吹砂效率后，通過控制大泵的吹砂時間，可更有效控制袋體厚度。

參考文獻

[1] 鄭虢，徐建.袋裝砂筑堤管理技術[J].中國水運，2016（7）：263-265.

[2] 劉國鋒.袋裝砂圍堰施工特點與施工技術研究[J].現代鹽化工，2017，44（2）：32-33，39.

[3] 趙作成，劉丹.袋裝砂棱體充填袋結構在深水防坡堤中的應用[J].中國水運，2018，18（3）：175-176.

[4] 蔡繼鋒，蔡建，賈敏才.袋裝砂圍堤施工變形控制標準[J].水運工程，2019（5）：189-193.

[5] 王力.袋裝砂圍堤寬度和砂袋強度對地基變形及破壞的影響研究[D].華南理工大學，2018.

[6] 佚名.長江口南槽航道治理一期工程開工[J].水運工程，2019（1）：5.