沙袋护岸除险施工工法

(1.湖北凯耀宏建设工程有限公司，湖北 潜江 433100；2.湖北省汉江河道管理局，湖北 潜江 433100)

1 工程概况

湖北省仙桃市汉江鄢湾险段(位于汉右桩号123+470～124+840处)，为汉江迎流顶冲历史险段，全长1370m，堤顶高程为34.70m，堤外无滩且堤身岸坡均由松散—稍密的砂性土层和黏性土层构成，岩性以粉质壤土、壤土为主，局部有砂壤土、粉细砂，此险段是汉江下游干堤重点险段之一。

2017年，汉江发生较大秋汛，外江最高水位32.56m，超警戒0.54m，持续时间长达1个月，汉江长时间高水位运行。2017年11月22日鄢湾险段(汉右桩号124+030～124+076处)干砌石平台发生长约40m、宽10～15m的垮塌，垮塌处块石已全部塌落至汉江深泓线，岸坡垮塌深约15～20m，河床发生了较大变化。2018年1月9日，鄢湾险段(汉右桩号123+920～123+980处)干砌石平台及抛石区发生长约60m、宽10～15m的垮塌。随后对崩岸现场桩号123+930～124+076进行了水下抛石和抛沙袋的应急处置方案。

2 工艺原理

2.1 作用机理

通过使用沙袋抛投冲刷部位上盖块石保护抛压，减缓水流对岸滩的冲刷，以达到护岸除险的效果(见图1)。

图1 沙袋抛投冲刷部位上盖块石保护作用机理

2.2 装袋抛投机构的组成

机构由装料抓斗、上料斗和下料斗三部分组成(见图2)。上料斗用型钢和钢板焊制，用液压装置控制料斗的开启；下料斗(见图3)底部布置翻式卸料底门，通过卷扬机和滑轮控制进行卸料。

图2 上料斗和下料斗侧视图 (单位：mm)

图3 下料斗平面图 (单位：mm)

2.3 装袋抛投机构的使用

航船利用自带FQ822起重抓斗在指定河道挖沙，装载于货舱区；通过事先试验(计算)的漂距用GPS定位，航行至护堤脚、航道整治工程作业处抛锚；用沙装袋抛掷加固堤脚及冲坑。使用时用起重抓斗将沙装载到货斗内；用编织袋周围卷边、灌拉紧绳，铺装在料斗内；通过液压控制斗门灌装于料斗编织袋内；拉紧编织袋紧口绳，系牢；最后通过卷扬机打开下料斗口翻板，沙石袋抛掷到整治处。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程为：水下地形图测绘→抛投网格划分→航船取沙→航船根据漂距用GPS定位抛锚→抛沙袋→检测→抛石船抛石压重→检测。

3.2 水下地形测量

水下地形测量采用中海达HD-310超声波测深仪结合GPS系统进行。

水下地形监测的测点位置严格控制在断面线上。陡坡、转折或水下地形变化较大处测点应加密布设。断面线宜垂直于堤身轴线的方向，断面线的间距按4～5m执行，断面水下测点间距按4～5m执行。

定位:通过水深断面图(断面间距为10m)，计算抛填的层数(每层按100cm考虑)、每层排列个数和充沙袋排列组合方式，控制抛填工程量。将抛填区域按纵断面6m、横断面4m间隔绘制网格，形成DXF文件导入GPS移动台电子手簿，施工时根据沙袋漂移距离控制施工船定位位置。随时根据坡度断面尺寸搭配不同长度的沙袋与层数。

该工程沙袋抛投使用GPS及北斗双定位，在实施过程中根据施工图纸上的抛投位置(考虑沙袋漂距)，引导工程船到达指定的抛投位置，用船锚控制船体位置。

3.3 航船取沙定位抛锚

袋装沙施工用船为具有锚泊、定位、充灌、吊装及储存等系统的专用施工船舶，并配备交通船。施工船舶配备GPS、北斗双定位设备和软件，施工过程中能实时显示船舶平面位置。施工前对船舶GPS、北斗系统进行校核。

3.4 装沙袋的制作

装沙袋采用聚丙烯编织布，重量为280g/m2。单个袋体尺寸为5m×5m。袋布拼接用锦纶线缝制，拼接处折叠3层，宽度约5～10cm，缝3道线。缝制线应松紧一致，针脚间距为12～13针/10cm，禁止出现跳针。封口绳用涤纶绳。

袋装沙土工织物材料及成品袋体在运输过程中采用避光包装，注意保护；进场后应存放于遮光处，防止老化，并注意防火。

充灌沙袋前应检查袋体加工质量，如遇问题应及时修补或更换袋体。

装沙袋加工前应检查布体外观质量，检测布体内在质量。布体外观质量检查内容应包括断纱、杂物、豁边、破损、稀路等缺陷，每卷不允许存在重缺陷，轻缺陷每200m2不应超过5个；布体内在质量检测内容应符合设计要求和有关规定。

3.5 沙袋抛投

3.5.1 抛投试验

用中海达HD-310超声波测深仪、测杆或重锤测定水深，用流速仪测定流速，用4m3沙袋抛投测出的漂距和方向，掌握沙袋在水中运行的规律，作为施工船定位的依据。

3.5.2 抛投网格划分及抛投工程量计算

根据抛投施工船只长度划定20m×20m为一抛石区格，计算各区格的抛投工程量并绘制施工示意图，并做好各项施工记录、验收记录以及签证单。

3.5.3 沙袋的抛投

袋装沙充填料选用沙性土，粒径大于0.075mm颗粒含量大于50%。

首先，关闭装袋机构底门，放置沙袋。其次，将抓斗吊放至泥驳舱中，抓取沙料投入装袋机构中，每袋装沙七至八成，用力拉系口绳，系紧袋口。最后，按计算抛距和试验抛距综合确定抛距进行网格抛投。

沙袋抛填前，对现场流向与流速进行观察，掌握流向与流速变化规律。根据流向与流速变化规律，指导施工船定位，预留出沙袋漂移距离。同时在抛填过程中，不断测量沙袋在不同流速下的漂移距离，不断调整施工船位置，保证沙袋落点位置准确，减少流失。

3.5.4 表面抛石保护施工

采用抛沙袋船只的自带抓斗进行抛石作业。

根据抛投尺寸和石料运输船实际装石平均长度，按照20m×20m一个断面，由内向外分组排列。每组分4个挡位，将各组的抛石量平均划分在4个挡位上按量抛石。

水上抛石按照先上游后下游、先深槽后浅水(即先外后内)的顺序分区进行，每一横向区格抛石量完成后，移至下一个区格顺序抛石。

4 质量控制

根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》(SL/T 255—98)、《堤防工程施工规范》(SL 260—2014)、《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准——堤防工程》(SL 634—2012)的要求，对该工法实施工程的质量进行控制。

抛填袋袋体的质量和规格应满足设计要求。检验数量：施工单位、监理单位全部检查。检验方法：检查施工记录并观察检查。

充灌袋装沙的饱满度应控制在70%～80%。检验数量：施工单位抽查5%；监理单位应旁站见证并平行检验，平行检验的次数为施工单位抽检次数的5%，且不少于3次。检验方法：检查施工记录并观察检查。

袋装沙断面平均轮廓线不得小于设计断面、坡面坡度应符合设计要求。检验方法：检查断面测量资料，并辅以水下探摸。

沙袋制备和抛投质量执行《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准——堤防工程》(SL 634—2012)(见表1、表2)。

表1 土工袋(包)防冲体制备施工质量标准

表2 防冲体抛投施工质量标准

5 结 语

沙袋护岸除险施工工法，直接利用天然河道的沙来代替人工开采的块石，施工期间也不会产生破坏生态的行为，能够很好地保护施工场地的生态环境，节约了社会资源，社会效益显著。

抛沙机构由1台抓斗配合6名装袋普工即可组成一个作业组；每批6袋(每袋4m3)所需时间仅为10min,每小时生产效率可达144m3；如用传统人工装袋、人工抛投6名工人配合每小时只能装、抛20m3,抛沙机构是人工施工效率的7.2倍。