莫开生

摘  要：北海市合浦县总江水闸除险加固工程施工围堰轴线长，受海潮的影响大，采用膜袋充砂结合钢板桩施工技术后，取得了良好的工效，提高了进度，缓解了施工压力，保证了闸基础底板的施工质量。

关键词：膜袋充砂;钢板桩;围堰

中图分类号：TV551.3       文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）20-0145-02

Abstract： The construction cofferdam axis of the danger elimination and reinforcement project of Zongjiang Sluice in Hepu County， Beihai City is very long， so it is greatly affected by sea tide. After the construction technology of film bag sand filling and steel sheet pile is adopted， high work efficiency is obtained， good progress is improved， construction pressure is relieved， and， as a result， the construction quality of the sluice foundation floor is guaranteed.

Keywords： sand filling of film bag; steel sheet pile; cofferdam

前言

膜袋充砂围堰整体性强、自身稳定性好，对地基要求不高，抗水压强及冲刷好，同时抗滑及抗倾复稳定性突出，对不均匀沉降影响较小，能有效解决施工围堰在复杂的水下地质条件施工的难题，施工时不受天气影响，取砂容易，施工技术简单，成本低，在水利等行业中得到广泛应用;钢板桩防渗体边坡垂直，断面小，堰顶过水时影响小，安装及拆除可以高强度的机械化施工，钢板桩的回收率可达到70%以上，施工进度快，便于质量控制及拆除，因此钢板桩围堰在国内、国外均得到使用。

由于膜袋充砂围堰在膜袋铺设时摆放精度的误差，二个膜袋水平之间、上下层之间的缝隙搭接不密实，或搭接长度不够。围堰原地面以下透水层透水率大，导致膜袋充砂围堰漏水有时严重，影响水下建筑物的施工，因此，本文以工程实例全过程探讨膜袋充砂围堰结合钢板桩防渗体施工技术在水利行业中的应用。

1 工程概况

广西南流江北海市合浦县总江水闸位于合浦廉州镇总江村，离县城约5km，是南流江出海口的控制闸，是以供水、灌溉、防洪挡潮、交通综合利用的工程，工程所在地海砂储藏丰富，施工时受潮水影响较大。总江水闸50年一遇分洪流量5200m3/s，工程等别为Ⅰ等、大（1）型水闸，主要建筑物为1级，次要建筑物为3级，上游约5km有同规模的洪潮江水闸一起联合防洪、分流。

合浦县总江水闸于2017年3月10日开工，计划于2019年9月10日完工。

合浦县总江水闸利用上游的洪潮江水闸分流，故采用全断面围堰。上游围堰轴线长250m，下游围堰轴线长260m，采用膜袋充砂围堰，防渗部分采用钢板桩。钢板桩单根长12m、6m，宽0.4m，厚25mm。

本工程施工临时围堰采用膜袋充砂结合钢板桩防渗全断面围堰结构，围堰稳定、渗漏量少。在保证质量的同时节约成本，缩短工期。

2 技术原理

该技术具有穿越透水砂层、水下施工等特点，通过在围堰中心线上游处设置钢板桩防渗、就地取材逐层充装膜袋砂形成一个整体围堰。

（1）通过钢板桩打入水下弱透水层，达到基础止水防渗。钢板桩采用打桩机植入，保证了钢板桩压入垂直度、深度、桩顶高程达到设计要求，提高了施工效率。

（2）通过分层施工膜袋充砂，控制充砂进度、剖面尺寸符合要求，确保了膜袋充砂密实、材料符合要求，保证围堰整体结构稳定、可靠。

（3）充砂膜袋与钢板桩形成一个防渗性能稳定的整体围堰，为水下基坑施工创造了施工条件。

3 围堰结构设计

该围堰设计使用二个枯水期，第一个枯水期施工水闸水下部分，第二个枯水期施工水闸水上部份，由上游洪潮江水闸导流，上游围堰采用洪潮江水闸施工时的结构设计，本次只考虑下游围堰的设计。

下游围堰处以淤泥、粉土、粉细砂、砂砾层为主，第一枯水期施工时可以淹没基坑，经济损失较小，因此考虑过水土石围堰。

由于围堰采用的膜袋，整体性强，抗倾、抗滑、抗剪能力较强，不考稳定计算。

围堰轴线采用直线。

3.1 围堰设计标准

该围堰以上库容由洪潮江水闸调节，库容约0.067亿m3，同时使用二个枯水期，使用年限小于1.5年，因此围堰规模按5级进行设计。

洪水标准采用10年重现期。经水文计算，10年重现期的下游围堰处水位是3.44m。

3.2 堰体结构

（1）堰顶宽度

为了方便施工及防汛抢险，同时也为了满足钢板桩施工机械的布置，堰顶宽度定为6m。

（2）堰顶高程

合浦县总江水闸二岸均已按标准化海堤达标工程施工完毕，因此考虑5m高时最大风速为18m/s。

W10=KzWz

W10-水面上空10m處10min的平均风速

Kz-风速修正系数，设计取值为1.10

Wz-距水面上空5m高度处10min的平均风速

由上公式计算W10=19.8m/s

按风向水域，在风向主射线二旁分别取22.5°，45°，67.5°，89°，8条射线，8个方位角进行等效风区长度计算，计算De=257.99m。

合浦县总江水闸地处出海口，地势较为平缓，波浪的波高及平均波长用鹤地水库公式进行计算，计算累积频率h2%=0.765m，重现期10年的波高h10=0.765/1.64=0.5m。

过水围堰堰顶高程=10年重现期水位+波浪高度，即：

3.44+0.5=3.94m。

施工时便于施工，为了机械在堰顶行驶时不破坏膜袋，另增加15cm泥结石路面，故过水围堰堰顶高程最后取值4.1m。

3.3 坡比

围堰采用膜袋结构，统一采用1：2.0的坡比易于施工控制。

3.4 围堰基础处理

围堰基础淤泥、粉土、粉细砂、砂砾层厚度在5～8m，渗透严重，采用常规的斜墙、斜墙带铺盖、垂直防渗心墙、注浆帷幕等措施，在上游洪潮江水闸围堰施工中，效果不明显，且成本较高，经比较后选用钢板桩防渗。

钢板桩桩底进入弱透水层50cm，桩顶高地面1m，在钢板桩顶部至2.6m高程铺设防渗土工膜，然后在钢板桩顶浇筑C25钢筋有砼，使钢板桩防渗体与堰基础、岸坡、形成一个封闭的防渗体。

4 膜袋充砂围堰施工

4.1 膜袋准备

膜袋采用抗拉强度不低于30KN/m，单位面积质量250g/m2的丙纶土工布，在工厂用缝纫机加工，用尼龙线联结。缝纫前根据围堰的实测剖面图，按围堰底的实测地面的长度确定膜袋的尺寸，膜袋最大尺寸选为20m×18m×0.8m，膜袋每隔5m设一充填砂孔，每隔10m设一排水孔，孔高1m，孔的形状为衣袖形，与模袋一起缝纫。

4.2 定位

膜袋的底边用全站仪进行定位，定位桩采用长9m的钢管，用船只配合实施。

4.3 膜袋充填砂

在枯水期退潮时进行膜袋充填砂施工，膜袋按水流方向铺，同时从排水孔预灌水，使膜袋沉到预定位的位置，然后用砂泵管与预留的灌砂孔绑结，用砂泵船抽砂，从中间的灌砂孔充填砂，依次向两边的灌砂孔进行充填砂，充填边孔时用人工配合，使砂充填到膜袋的每个角落。待充填完毕后，将充填及排水孔用尼龙线绑牢。每一水平层下一个膜袋铺设时与已完成的膜袋距离20cm，作为膜袋之间的挤压缝，膜袋充填砂时将二个膜袋挤压搭接形成一个整体。

膜袋每一水平层施工完成后，在每一层的顶部用砂泵船直接抽砂填平，充实膜袋之间的空隙。

每一水平层的膜袋铺设时，上下错缝，避免形成通缝。

5 钢板桩防渗体施工

打入式钢板桩施工工序为：准备工作→定位→导架安装→打入钢板桩。

钢板桩用锁口互相扣接的“一字形”钢板桩拼装而成。

5.1 准备

打桩前对钢板桩进行检查，外观不满足要求、有缺陷的进行修补矫正，保证锁口两侧平直，同时将锁口均匀的涂抹碴油，便于打桩时锁口接口。

5.2 定位

在围堰二岸用全站仪设钢板桩中心线控制桩，同时在堰趾设轴线高程控制点，用这些点进行导架垂直和水平度控制。

5.3 导架安装

沿钢板桩中心线用1m3反向挖掘机开挖沟槽，导架安装在沟槽上。

在钢板桩施工前，先架设导向支架，导梁用单层双面的“H”型钢，围檩桩直接采用钢板桩，施工时用二岸的控制点进行校核，确保导架垂直和水平的精确度。

5.4 钢板桩的打入

用履带吊把钢板桩吊到施工桩位，从板桩墙的一个角开始逐块施工，按实测的剖面，选用钢板桩的长度，插桩时锁口对正锁紧，套上桩帽后轻轻锤打，捶至导架的位置后停止。每捶入1m及时检测桩的位置、垂直度。待拆除导架后再将钢板桩打入至设计高程。局部位置不合适时采用异型钢板桩进行调整，如遇孤石则绕开施工，但保证形成一个防渗整体。

6 结束语

膜袋充砂结合钢板桩防渗全断面围堰上部采用膜袋裹砂土堆筑、下部采用钢板桩防渗，对地基适应性强，整个围堰成为一个整体，能抗御水流冲刷，即使汛期来洪水，围堰淹没过流后仍能保持完好堰型。同时结构简单、便于施工，易于保证施工质量。

参考文献：

[1]SL623-2013.水利水电工程施工导流设计规范[S].

[2]SL645-2013.水利水电工程围堰设计规范[S].

[3]周汉林，易家平.钢板桩围堰結构设计计算与施工[J].石家庄职业技术学院学报，2006，18（2）：17-19.

[4]魏爱军.钢板桩围堰施工技术[J].北方交通，2008（1）：101-103.