浅谈充砂管袋在青岛市唐岛湾拦海大坝龙口合拢工程中的应用

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浅谈充砂管袋在青岛市唐岛湾拦海大坝龙口合拢工程中的应用

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 1348


浅谈充砂管袋在青岛市唐岛湾拦海大坝龙口合拢工程中的应用

江苏省海洋工程总公司第三分公司 陈 军

唐岛湾拦海大坝工程位于唐岛湾东北部,海湾中部有一牛岛,在牛岛南、北两侧拟修建拦海大坝,将治理区与外海彻底隔开,变水下施工为陆上施工。该坝为编织土工布充砂坝。原设计方案中龙口截流方式采用冲砂管袋一次平堵:即先在南坝海沟处留一后筑段,长200m,其首次填筑高程低于其它坝段,并且海水能在该段自由进出,最后将该坝段筑至设计水位以上,即可完成堵海任务。2001年7月17日当后筑段首次填筑施工至离对岸仅有48m时,龙口处流速高达3.2m/s,上、下游落差为2.1m,巨大的水流冲击力将业已完成的后筑段部分冲毁达100m左右,导致首次合拢失败。

一、首次合拢失败原因分析

唐岛湾为半日制潮汐,平均涨潮历时5h45min,平均落潮历时6h39min,治理区蓄水面积约400万平方米,施工期间,其一日内最高水位1.87m,最小水位-1.94m,退潮时,治理区大部分滩涂均露出水面,即坝内最大存水量2037万立方米,在六个多小时内降至102万m3。该坝采用编织土工布缝制成袋,袋内充砂,逐层叠置成坝。这种形式的堤坝,在我国已广泛用作修筑防波堤和围海造陆的围堤,但其坝内蓄水量如此之大,龙口处的水流之快,在此种情况下,用冲砂管袋进行龙口合拢在国内同类型工程中尚无先例。分析此次合拢失败的原因,主要是:①后筑段首次堵筑的冲砂管袋长时间被海水往返

土工膜是一种以高分子聚合物为基本原料的防水阻隔型材料。主要分为: 低密度聚乙烯LDPE土工膜、高密度聚乙烯HDPE土工膜和EVA土工膜。1.幅宽、厚度规格齐全。2.具有优良的耐环境应力开裂性能及优良的耐化学腐蚀性能。3.优良的耐化学腐蚀性能。4.具有较大的使用温度范围和较长的使用寿命。5.使用于垃圾填埋场、尾矿储存场、渠道防渗、堤坝防渗及地铁工程等。

冲刷,使编织袋破裂,袋内砂被冲刷;②单个编织袋由于其重量轻,经不住水流冲击,稳定性较差;③袋内砂的充盈度<80%,顶层袋体内砂子在水流作用下易发生搬移,将袋磨损;④编织袋强度不够。

二、合拢方案重新选择

根据现场实际情况,原方案显然不切实际,若采用平堵抛石方案,其准备工作量大,造价昂贵,工期难以保证,我们选择了立堵方法,据此,我们本着安全可靠、经济可行、施工方便的原则,对较多的立堵方案进行比较:

①块石抛投方案。该方案利用自卸汽车配合推土机等设备,由龙口一端向另一端,或由两端向中间抛投各种块石,逐步进占,缩窄龙口,直至合拢截断水流。该方案要求大坝两侧或一侧交通方便,显然新筑大坝不能满足大型自卸车的行驶要求,同时,大坝另一侧为一长50m的导流闸,同样自卸车无法行驶。

②沉船方案。利用旧驳船,装载块石将其拖至龙口,使其沉没水中,一次截断水流。由于龙口河床高程起伏较大,低平潮时,最深处为3m,最浅处局部仅40cm,无法满足船舶的吃水深度,而高平潮显然又不适宜沉船,同时“平潮”时间仅8~10分钟,可利用时间较短。

③继续利用冲砂管袋合拢,改平堵为立堵,不设后筑段,冲砂管袋由龙口一端沉放直至合拢截断水流。

经过多种方案的反复论证,权衡利弊,我们最终还是选择了方案③。

三、施工技术关键及采取的措施

3.1 材料选择

3.1.1 充砂管袋

前期施工时,充砂管袋用150g/m2的编织土工布缝制而成,由于其抗拉强度低,容易被水冲破。因此采用200g/m2的编织土工布,同时备有一定数量400g/m2的无纺土工布。土工布采用手提式缝韧机缝制,缝制线采用锦纶线,针脚间距≤5mm,强度不小于150N,接缝形式采用包缝和丁缝。单个管袋尺寸视工程情况现场加工,大致分为两种:一种是小管袋,其尺寸为8m×8m或4m×4m,充填厚>0.6m;另一种是大管袋,顺坝轴线长一般为15m,垂直坝轴线方向宽为相应位置坝体的宽度,同样充填厚>0.6m。充填灌口直径>200mm,其位置视管袋尺寸的大小而定。

3.1.2 充填料

充填料采用中粗砂,含泥量<10%,此种砂排水固结快,并且可在近海直接开采,为保证砂料的连续供应,在现场设储砂池。

3.2 施工方法

拖船泥驳到取砂区,由吸砂船将砂吸入泥驳,然后由拖船拖带泥驳运抵泵船,泵船将多台泥浆泵机组吊入泥驳舱中,进行取砂,泥浆泵吸取泥驳中的砂料直接灌入充填袋,多余水份从土工布孔滤出,利用砂料的压载作用边充填边进行袋体沉放,沉放就位后,不断调整充灌袖口,使袋装砂充填均匀、饱满,并逐层叠放。在立堵进占过程中,为改善截流条件,我们采用了以下几个沉放措施:

3.2.1 当龙口流速与落差增长不明显,水流平缓时,采用全面沉放,齐头并进,以最大限度地利用抛投前沿工作面。

3.2.2 当龙口落差和流速均有明显的增长,此时工作时间选在每天二次的低平潮前后进行施工,同时利用水流的上挑角进行沉放。首先在低流速时沉放重点在上游边线,并将砂袋稳定在上游坡角处,形成水流的上挑角将水流挑离戗堤。当水流较大时,即可在上挑角的下游进行沉放砂袋。如此轮翻交替沉放,可大大减少砂袋的流失,从而戗堤得以有效地进占。

3.2.3 当龙口流速与落差达到最大值时,除采用上挑角沉放方法,还采用了锚系措施。即底层小管袋上游端用φ14mm尼龙绳与其它管袋互相连接在一起,上层大管袋用预先放于袋下的粗尼绳纵横向加箍,并锚固在已完成的大坝上,这样可将整个大坝连成一整体。为减少袋装砂表面被水流冲击的时间,在当班工作时间内必须用大管袋压住下面的小管袋,并逐层堆高出水面。

3.2.4 冲砂管袋的灌口为φ200mm的软管,原方案为冲砂结束后用尼龙绳捆扎,由于袋口扎好后竖在那里长时间被水流冲击,使管口根部被拉破,水进入袋口内,将砂袋冲破,因此在施工过程中,我们将竖封口改为平封口,即将软管剪掉,用同材料的编织土工布,手工缝补洞口。

四、质量要求

该工程为拦海堤坝工程,为确保该坝的稳定及安全,不出现漏洞等现象,袋体应堆叠整齐,上下层交叉排列,袋体之间靠紧、挤密,不得出现通缝,在施工过程中,袋体应无破损,如有破损,必须及时进行修补。

五、结语

采用上述技术措施后,该工程第二次合拢一举成功。利用冲砂管袋在较大流速的龙口中合拢,目前在国内是首次采用。实践证明,此种施工方法具有安全可靠、造价较低、工期较短等优点,对于类似工程及堤防溃口抢险,均可以借鉴。

参考资料

1、施工截流与基坑排水 吕兴祖、刘发权

2、堤防工程土工合成材料应用技术 包承纲

中国水利水电出版社 1999年


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