充泥管袋在围堤工程龙口封堵中的应用

浅议充泥管袋在围堤工程龙口封堵中的应用摘要:通过结合工程概况,然后对龙口合拢前的水力情况分析,并且阐述该工程利用充泥管袋封堵龙口的设计和施工的情况,得出的结论是,这种新型的施工技术在围堤工程封堵龙口中是可行的,并且值得推广。

关键词:充泥管袋,龙口,水力分析

中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：

一、工程概况

太仓市应急水源地工程位于太仓市长江口浏河口上游侧边滩上，新建围堤4486m，形成区域面积为220万m2的水库，其总容量1742万m3、有效容量1427万m3。主要工程内容包括：堤基处理、堤身填筑、堤坡护面、堤身防渗、新建围堤堤顶道路及防浪墙、水源地库底疏浚和工程观测设备的埋设、龙口保护与合拢、环境保护及临时工程、原长江大堤加高培厚等。工程等别为ⅱ等，主要建筑物围堤等级为2级。

2标段位于太仓市应急水源地工程的下游，上游起于l2+200与其拟建取水泵站下游100m的连线，下游至于浏河出水口上游100m。本标段围堤由长1053m的东围堤和1233m的南围堤组成。

本工程在东围堤l2+433～l2+613之间设置排水龙口，龙口底宽180m。龙口在围堤达到+4m高程前，作为库区内进出水通道；当围堤达到+4m高程后，采用充泥管袋将其进行封堵。

龙口合拢的特点为：

1、龙口底宽180m，龙口宽度大，合拢工程量大。

2、工程位于长江口地区，水库水面面积约220万m2，受潮汐影响，按照平均涨落潮潮差2.0米计算，每次涨落潮进出库区流量在880万m3以上。

3、龙口合拢施工工期紧，任务重。合同开工日期为2010年10月20日，实际开工日期2010年12月15日，至2011年3月25日，实际有效施工天数仅60余天，每天施工强度约1.2万m3，高峰期施工强度约1.8万m3。

4、2011年5月31日为度汛节点工期，如不能按时合拢，将造成度汛节点工期目标无法实现，长江汛期来临后，新建围堤存在严重的安全隐患，汛期洪水会将已完断面全部冲垮。

二、龙口封堵时的水力计算及水力变化规律

2.1龙口合拢时的流速计算

龙口水力计算采用的是手算以及电算两种方法互校,手动算法是按水的平衡原理做图来进行试算,电算是通过平面二维有限元法的美国陆军工程师团编制的通用程序tabs2。计算的结果整理见表1,表2。

表1

表1

2.2龙口水力测验

上海市水文总站对大堤龙口流速进行了实测,采用流速仪ls-68型,

用6.2 m悬杆,在水面线以下20 cm的位置施测;实测最大落潮流速1.17 m/s~1.48 m/s,实测最大涨潮流速1.75 m/s~1.86 m/s。经相关分析,估算出龙口最大流速为2.27 m/s,与理论计算误差不大。

三、龙口合拢的施工方法及具体实施

3.1充泥管袋袋体的制作

选用幅宽4m的编织布多幅合并，接缝宽度每侧0.1—0.2m。用工业缝纫机“丁”缝二道，针脚间距≤7mm，缝制线采用强度230n的尼龙线，缝制后强度不低于原织物设计强度的70%。袋顶每10m留一个进泥口，进泥口直径0.45m。进泥口周围采用加缝一道线的方法，并穿入尼龙绳一根，使其与输泥管连接。袋体底部四个角各接一根尼龙绳，以便铺设时固定。尼龙绳选用直径为8~10mm。充填管袋随铺随充，阶梯式推进。

3.2施工方法和工艺

合拢施工时,采取平立堵结合的施工方法,先缩小龙口的范围,再采取平堵合拢,平堵初期龙口底槛较低,水流为淹没流,在底槛升高过程中,流速逐步加大,至槛顶达到标高1.5 m~2.5 m(随潮型而变)时,流速达最大值,底槛高程上升至标高2.8 m以上时,流速逐渐减小,并且此时在上、下游靠近吹泥管袋外侧,加铺碎石包作为水垫保护,减少水流对基床的冲刷。由于平堵时逐层加高,对基础为逐步加荷间歇施工,有利于地基的固结和堤身的稳定。合拢施工在2个~4个潮位完成,具体步骤如下:第一潮位施工高程0.1 m~0.55 m;第二潮位施工高程0.55 m~1.1 m;第三潮位施工高程1.1 m~2.1 m;第四潮

位视第三潮位情况而定,若第三潮位袋保持完好,则施工以下各高程直至5.0 m高程,最后完成吹泥袋闭气合拢。

龙口合拢时,施工队伍需分配在龙口两侧,并投入一定数量的泥浆泵;第一层~第五层充泥袋需加工两套,作为冲失备用,充泥袋加工时纵向尺寸要达20 m以上,以防各层充泥管袋接缝形成间隙,特别是龙口宽度不能精确测量时,边侧两个袋更需放宽尺寸,编织袋规格随现场而定,质量为内侧150 g/m2和外侧175 g/m2两种,并应具有较好的防滑性,同一层袋的泥浆泵布置要基本均匀,每个袋子的充填袖口布置要均匀,使同一层充泥袋同步升高,保持平整;为了加快充泥管袋排水,在袋体出水面后充填时可由人工在袋上踩踏,加速排水。

3.3具体实施情况

在封堵龙口时,其中有一龙口,由于隔堤的决口,造成其龙口要承受两个库区容量的水量,加上充泥管袋的特点,需在吹泥后有一定的时间,否则在充泥管袋内的泥浆呈流态。对充泥管袋的定位很不利,因此采取以下措施:

合拢所用的充泥管袋,尤其是最底下4层袋体,在横向缝上进钢丝绳,以增加充泥管袋的整体强度。充泥管袋铺放前,在石龙内侧放反滤布,以阻挡石龙块石间的排水,形成缓流区。在泥库区内,打上一定数量的地锚,钢丝绳系住袋上钢丝,以便为充泥管袋定位,采用斜拉、交错的网格式发挥地锚的作用和充泥管袋形成一个整体。对已充填成形的充泥管袋及时保护,在外坡铺设反滤布,压上袋装碎石

和块石。封堵龙口期间,由于预报潮位不相符合,造成在施工标高1.5 m~3.0 m封堵小龙口时,被冲走几个袋子,根据现场条件,在小龙口两侧,分别滚下槛上两个小袋子以稳定两端,再在涨平潮时,在中间铺设一个大袋子充填,截水成功,直至冲顶到要求标高。

四、充泥管袋的优点

充泥管袋筑堤是沿海筑堤挡潮的一种新技术,我国在1989年开始了水下充泥袋的研究和应用,取得了较好的效果。经过实践和试验,近几年它主要用于地基承载力较高的中高滩部位,并要求充填土体有较好的渗透性,易于排水固结。

在河海堤的建设中有许多技术问题,可采取多种方法加以解决,但近年来的多项工程实践表明,采用充泥管袋技术具有以下优点。4.1施工速度快几小时或几天内可迅速将堤岸增高50 cm至1 m,袋体可长达30 m~50 m。

4.2就地取材

采用现场丰富的砂土资源,能够利用河底的淤沙充填管袋,增高河堤的同时达到清淤的效果,一举两得。

4.3施工工艺简单

不需要复杂的机械设备,主要材料和设备为编织布袋体,高压水枪,泥浆泵等。

4.4造价低

根据东华大学非织造布研究中心统计,190g/m2的编织布布约10元/m2,每立方米管袋土约16元,以一个袋体充高50 cm计算,每立方