膜袋充砂結(jié)合鋼板樁施工技術(shù)在北海市合浦縣總江水閘除險(xiǎn)加固工程的應(yīng)用

莫開生 閆志勇 謝育華

廣西建工集團(tuán)海河水利建設(shè)有限責(zé)任公司

1 前言

膜袋充砂圍堰整體性強(qiáng)、自身穩(wěn)定性好，對(duì)地基要求不高，抗水壓強(qiáng)及沖刷好，能有效解決施工圍堰在復(fù)雜的水下地質(zhì)條件施工的難題，提高圍堰結(jié)構(gòu)的整體效果；鋼板樁防滲工藝簡(jiǎn)單，施工進(jìn)度快，便于質(zhì)量控制及拆除，材料可以回收重復(fù)利用。

2 工程概況

廣西南流江合浦縣總江水閘工程位于南流江廣西北海市合浦縣廉州鎮(zhèn)總江村，距合浦縣城5km，距北海市33km，是南流江的出?？?，海砂儲(chǔ)藏豐富，同進(jìn)受潮水影響較大?？偨l50年一遇分洪流量5200m3/s，工程等別為Ⅰ等、大（1）型水閘，主要建筑物為1 級(jí)，次要建筑物為3 級(jí)。該水閘于2017年3 月10 日開工，計(jì)劃于2019年9月10日完工。該水閘利用上游的洪潮江水閘分流，故采用全斷面圍堰。上游圍堰軸線長(zhǎng)250m，下游圍堰軸線長(zhǎng)260m，采用膜袋充砂圍堰，防滲部分采用鋼板樁。鋼板樁單根長(zhǎng)12m、6m，寬0.4m，厚25㎜。本工程施工臨時(shí)圍堰采用膜袋充砂結(jié)合鋼板樁防滲全斷面圍堰結(jié)構(gòu)，圍堰穩(wěn)定、滲漏量少。在保證質(zhì)量的同時(shí)節(jié)約成本，縮短工期。

3 技術(shù)原理

該技術(shù)具有穿越透水砂層、水下施工等特點(diǎn)，通過(guò)在圍堰中心線上游處設(shè)置鋼板樁止水、就地取材逐層充裝膜袋砂形成一個(gè)整體圍堰。（1）通過(guò)鋼板樁打入水下弱透水層，達(dá)到基礎(chǔ)止水防滲。鋼板樁采用振動(dòng)壓樁機(jī)植入，保證了鋼板樁壓入垂直度、深度、樁頂高程達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提高了施工效率。（2）通過(guò)分層施工膜袋充砂，控制充砂進(jìn)度、剖面尺寸符合要求，確保了膜袋充砂密實(shí)、材料符合要求，保證圍堰整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠。（3）充砂膜袋與鋼板樁形成一個(gè)防滲性能穩(wěn)定的整體圍堰，為水下基坑施工創(chuàng)造了施工條件。

4 工藝流程

施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→測(cè)量定線→膜袋定位鋪設(shè)→用泥漿泵向膜袋內(nèi)吹填河砂→排出泥水使吹砂膜袋沉淀→在兩層膜袋砂間吹填封閉砂→上、下游圍堰子堰膜袋充砂完成→圍堰基坑內(nèi)抽排水→鋼板樁軸線處覆蓋層開挖→鋼板樁準(zhǔn)備→設(shè)置鋼板樁施工導(dǎo)向裝置→準(zhǔn)備樁帽→鋼板樁插打→形成鋼板樁防滲墻。

5 操作要點(diǎn)

5.1 施工準(zhǔn)備

（1）膜袋的準(zhǔn)備。膜袋制作前，須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)情況，從圍堰底部對(duì)膜袋逐層進(jìn)行計(jì)算以確定膜袋的長(zhǎng)和寬，再按設(shè)計(jì)分層高度確定膜袋的高度，為確保膜袋的充填厚度，在加工縫制膜袋時(shí)，需將膜袋的高度適當(dāng)加高，一般宜加高100mm，單個(gè)膜袋最大不宜超過(guò)60m×20m×0.8m。（2）鋼板樁的檢驗(yàn)。鎖口檢查的方法：用一塊長(zhǎng)約2m的同類型、同規(guī)格的鋼板樁作標(biāo)準(zhǔn)，將所有同型號(hào)的鋼板樁做鎖口通過(guò)檢查。檢查采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁平車，從樁頭至樁尾作鎖口通過(guò)檢查。對(duì)于檢查出的鎖口扭曲及“死彎”進(jìn)行校正。鋼板樁樁身有殘缺、殘跡、不整潔、銹皮、卷曲等問(wèn)題時(shí)，采取相應(yīng)措施，以確保正常使用。

5.2 測(cè)量定線

按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行放樣，確定鋼板樁防滲墻中心線、膜袋砂圍堰每層的坡腳線，并打插定位鋼管。

5.3 膜袋定位鋪設(shè)

膜袋圍堰施工應(yīng)先從河床最深處開始，由于受潮水影響，宜選擇低潮平流時(shí)開始施工。膜袋宜順?biāo)鞣较蜾佋O(shè)，將膜袋按測(cè)量放樣的位置進(jìn)行定位鋪設(shè)。若淺灘或河床上有水時(shí)，應(yīng)先向膜袋內(nèi)預(yù)先充一定量的水，以保證作業(yè)中膜袋能固定在預(yù)定位置而不被水流沖在一起。

5.4 逐層進(jìn)行膜袋充砂

（1）用泥漿泵向膜袋內(nèi)吹填河砂。人工將泥漿泵管與砂袋的灌砂口綁結(jié)扎實(shí)，將抽水泵固定在浮船上，用一臺(tái)抽水泵放置在清水池內(nèi)，利用高壓清水沖刷淺灘或河床上的泥沙，形成泥沙流體，然后將浮船漂浮在其上。利用泥漿泵將泥沙流體通過(guò)泵管輸送到膜袋中。在充填砂時(shí)應(yīng)先充填膜袋的四個(gè)角，再充填膜袋的中部。（2）排出泥水使膜袋砂圍堰沉淀。在填充中部同時(shí)應(yīng)將用來(lái)固定膜袋四個(gè)角的繩索松開，讓膜袋在充填砂的同時(shí)均勻下沉，保證膜袋能準(zhǔn)確地沉降到預(yù)定位置。河砂吹填入膜袋后沉淀，多余的泥水則從排水孔排出，為了保證砂袋充填飽滿均勻，在充填砂時(shí)配備人員對(duì)砂袋進(jìn)行踩壓。（3）當(dāng)?shù)谝粚幽ご疤畛渫戤吅?，按膜袋頂?/2寬度在合適位置打插一排定位鋼管，將膜袋沿定位鋼管展開，并在已吹填完的膜袋上按上述流程填充第二層膜袋砂。

5.5 在兩層膜袋砂間吹填封閉砂

兩層膜袋砂之間采用吹填砂進(jìn)行封閉。用泥漿泵抽取河砂直接灌注到兩層膜袋砂之間，河砂在兩層膜袋砂間沉降、密實(shí)，將膜袋砂間的空隙填滿，使膜袋砂圍堰整體具有良好的防滲性能，形成一道防水的屏障。

5.6 圍堰基坑內(nèi)抽排水

圍堰主體填筑完成后,用離心泵進(jìn)行排水。為了防止圍堰底部泥沙流失,在圍堰背水面挖一截水溝,上面鋪設(shè)針刺無(wú)紡布反濾。截水溝內(nèi)設(shè)置4個(gè)集水井長(zhǎng)×寬×高=2.0m×2.0m×2.0m；每個(gè)集水井中安設(shè)1臺(tái)WQ型潛水式排污泵進(jìn)行排水。

5.7 鋼板樁施工

5.7.1 施工工序

（1）設(shè)置鋼板樁施工導(dǎo)向裝置。先由測(cè)量人員定出鋼板樁中心線，可每隔一定距離設(shè)置導(dǎo)向樁，導(dǎo)向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩作為導(dǎo)線，打樁時(shí)利用導(dǎo)線控制鋼板樁的軸線。（2）打樁機(jī)吊起鋼板樁，人工扶正就位。（3）鋼板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

5.7.2 鋼板樁打入施工

（1）覆帶吊停在離打樁點(diǎn)就近的工作平臺(tái)，側(cè)向施工，便于測(cè)量人員觀察。掛上振動(dòng)錘，升高，理順油管及電纜。（2）待鋼板樁尖離開工作面30cm時(shí)，停止上升。錘下降，使樁至夾口中，開動(dòng)液壓機(jī)，夾緊樁。將樁與錘上升，并移至打樁地點(diǎn)。（3）對(duì)準(zhǔn)樁與定位樁的鎖口，錘下降，靠錘與樁的自重壓樁至淤泥以下一定深度不能下降為止。（4）試打開樁錘30s 左右，停止振動(dòng)，利用錘慣性打樁至堅(jiān)實(shí)地基層，開動(dòng)振動(dòng)錘打樁下降，控制打樁錘下降的速度，盡可能的使樁保持豎直，以便鎖口能順利咬合，提高止水能力。（5）板樁至設(shè)計(jì)高程前40cm 時(shí)，停止振動(dòng)，振動(dòng)錘因慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間，打樁至設(shè)計(jì)高度。（6）防滲鋼板樁施工遇到大的卵石、塊石或其它不明障礙物，導(dǎo)致鋼板樁打入深度不夠，采用轉(zhuǎn)角樁或弧形樁繞過(guò)障礙物。

6 機(jī)械設(shè)備

機(jī)械應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際情況選用，具體機(jī)械配置如表1所示。

表1

7 質(zhì)量控制

（1）鋼板樁進(jìn)場(chǎng)后需對(duì)鎖口潤(rùn)滑及防滲，應(yīng)及時(shí)檢查、分類、編號(hào)，對(duì)于檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在施工過(guò)程中能順利插拔，并增加鋼板樁在使用時(shí)防滲性能。每片鋼板樁鎖口都須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干膨潤(rùn)土：干鋸沫＝5：5：3。

（2）膜袋進(jìn)場(chǎng)后，按照布袋需求、實(shí)際尺寸及吹砂充填袋口，安排縫紉工現(xiàn)場(chǎng)縫制膜袋，并派專人負(fù)責(zé)驗(yàn)收檢查縫制牢固密實(shí)與否。

（3）做好膜袋砂圍堰與岸坡接頭處理：在圍堰兩端接頭，將鋼板樁防滲心墻刺入岸坡2m，圍堰兩端接頭宜采用粘土直接填筑，同時(shí)碾壓，形成嵌入式防滲截水槽，以延長(zhǎng)塑性防滲體的接觸，防止集中繞滲破壞，盡量減少滲漏通道。

8 結(jié)語(yǔ)

膜袋充砂結(jié)合鋼板樁防滲全斷面圍堰上部采用膜袋裹砂土堆筑、下部采用鋼板樁防滲，對(duì)地基適應(yīng)性強(qiáng)，整個(gè)圍堰成為一個(gè)整體,能抗御水流沖刷,即使汛期來(lái)洪水,圍堰淹沒(méi)過(guò)流或大水過(guò)后仍能保持完好堰型。同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于施工，易于保證施工質(zhì)量。