膜袋砂围堰在深厚淤泥河道中应用

膜袋砂围堰在深厚淤泥河道中的应用摘要：结合东莞市虎门镇长堤路太平水道段膜袋砂围堰施工试验遇到的地基承载力不够、不均匀沉降过大而发生滑移的难题，采取抛石挤淤法、加筋垫层法等手段进行综合处理，有效地解决了围堰稳定性问题，取得了显著效果，为膜袋砂围堰在深厚淤泥层河道中的应用提供了成功范例，具有很大的工程实用价值。

关键词：膜袋砂围堰；抛石挤淤；加筋垫层；深厚淤泥

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keywords: membrane bags sand cofferdam; the ripped-rock crowded silting; reinforced cushion; deep mud

中图分类号：tu473.5文献标识码：a 文章编号：

1引言

堤防挡墙作为海滨、河岸道路的挡土防浪结构，其基础常常位于深厚软基中，施工面临较大困难，为了获得干槽作业空间，常常需要在水中修筑围堰。目前常见的水利工程施工围堰有：土围堰、土袋围堰、套箱围堰、钢筋混泥土围堰、钢板桩围堰、膜袋砂围堰。通过资料调研得知：由于膜袋砂围堰具有施工工艺简单、速度快、经济性好等优点，被广泛应用于2~6m厚的淤泥软基。而本工程中的太平水道流塑状淤泥厚度达到8~22m，水道每日潮汐落差达1.5m，针对如此复杂条件，采用膜袋砂围堰施工存在很多技术困难。因此选取了120m长的试验段进行了施工试验。

试验结果显示，地基承载力不够，不均匀沉降过大，在潮汐的作用，膜袋砂围堰发生约5m的侧移。对此，在新开试验段上采取抛石挤淤法、加筋垫层法等手段进行综合处理，最终，有效地解决膜袋砂围堰稳定性问题，并推广到整个工程中使用，成功地解决了深厚淤泥中膜袋砂围堰施工难题。

2围堰结构形式

据勘察资料得知：河床位于-1.7m位置，其下淤泥层深度为8～22m，常水位标高为＋1.5m，潮汐最大高差达到1.5m。

因此，围堰采取顶宽2.0m，顶标高位于＋3.5m，底宽16m，底标高位于-4.5m，总高8.0m。围堰底下2.5m范围内进行加固，设置2m厚的抛石区域和0.5m厚的碎石垫层，碎石垫层上面铺设土工格栅。围堰四周每隔5m插打直径500mm、长12m的钢管桩，并用钢丝

绳拉住膜袋。详见表1和图1。

表1 膜袋砂围堰各部位尺寸

图1 膜袋砂围堰断面示意图

3围堰验算

根据交通部有关规范，模袋围堰砂袋间抗滑稳定性安全系数:k=wf/p

k：抗滑稳定安全系数

w：竖向总荷载

f：层间土工格栅摩擦系数

p:围堰所受水平荷载

按照有关规范，中砂的密度19.5kn/m3，土工格栅摩擦系数按0.5计，规范中允许抗滑安全系数不小于1.3。

w=19.5kn/m3×72m3=1404kn

水深按4.2米计，波浪冲击系数，偏安全考虑取1.5，则：p=0.5×ρghγ

p——每延米的水压力，kn/m2；

ρ——水密度，1000kg/m ；

g——重力加速度，10×10 kn/kg；

h——水深，m；

γ——波浪冲击系数，偏安全考虑取1.5。

p=0.5×1000×10×10 ×4.2×1.5

=31.5n/m2。

围堰所受水平荷载为：

p=31.5kn/m2×4.2=132.23kn。

则围堰抗滑稳定性安全系数:

k=wf/p=1404×0.5/132.23=5.3＞1.3。

所以围堰整体抗滑稳定性符合规范要求。

4施工措施

膜袋砂围堰的施工程序为：

施工准备→测量放线→打设定位钢管→清基→抛石→碎石垫层→铺土工格栅→定位下沉→砂泵均匀充灌砂料→检查砂袋形状→绑扎砂袋袖口→底层砂袋施工→逐层砂袋施工→铺设止水薄膜→完成围堰。围堰施工实际情况见图2。

图2 膜袋砂围堰成功施工实图

⑴插打定位钢管桩

用全站仪测设定位后，使用水上打桩机在围堰控制线四周每隔5m插打直500mm、长12m的定位钢管。

⑵清基

围堰清基主要用水上挖掘机进行作业，并配合运输船只及时清运淤泥，为抛石挤淤提供一坑槽。清淤前，根据测量控制点进行放样，在河道两岸及水中做好明显的标记，标示清基的范围，清基深度根据设计按3m进行施工控制。

⑶反压平台抛石

反压平台抛石应采用抛石船进行，先从抛石坑淤泥最深的部位开始，然后转向两边较浅的部位，抓斗进行整平，每天施工完毕均及时进行测量，以确保抛石符合要求，同时对欠抛部位进行补抛。

⑷碎石垫层

为了提高基底承载力，在抛石区上部，铺设0.5m厚的碎石垫层，垫层上面铺设土工格栅，以提高摩擦系数。土工格栅铺设宜在最低潮水位时进行，并及时进行固定。为了避免碎石刺破膜袋，土工格栅宜选用小格子，并在其上下面铺点细沙或者黏土。

⑸膜袋砂充填

①土工膜袋。本工程膜袋采用腈纶纺织布，规格200g/m2，纵横向断裂强力≥30kn/m，断裂伸缩率≤30%，渗透系数k为

10-1~10-2cm/s，等效孔径为0.08~0.4mm，顶破强度≥3.2kn。该型号膜袋正常施工时问题不大，但对合拢部位，由于水位流急、潮差大，易被撕裂，合拢时采用的膜袋采用加厚型，单位面积重量≥300g/m2。

②膜袋裁剪。膜袋裁剪一般根据设计堰体的长度、宽度以及充填能力、水流情况等综合考虑。底层膜袋一般体积较大，袋容量一般2500~3000m3左右。接近平均潮水位的膜袋，为确保膜袋不被水流冲走，宜根据工程实际情况，结合河道的特性进行考虑，主要是原材料的供应准备情况，是否满足短时间充填的要求（一般为2~3h 左右），以及泵砂船的数量及航道是否满足船只摆放等。由于接近平均潮水位时，堰体充填受潮差影响较大，膜袋过大充填不及时，