膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法

膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法

陆春虎,刘园园

南京市高淳区水务局 江苏南京 211300

摘要：膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，施工方法整体性强、自身稳定性好，对地基适应性强，抗水压性强，防渗效果好，基本能有效解决施工围堰在复杂的水下地质条件施工的难题，且提高了围堰结构的整体稳定性，且还具有工艺简单，施工进度快、成本较低等优点，在水利工程施工围堰领域具有广泛的应用前景。

关键词：膜袋充砂结合；钢板桩；围堰；施工方法

一、背景技术

目前，常规的围堰方式有土石围堰、钢板桩围堰、木笼围堰、钢筋混凝土板桩围堰等。其中土石围堰是由土石筑堰而成的围堰是我国应用最广泛的围堰形式。但土石围堰抗冲刷能力较低，且占地面积大，对地基要求较高，一般多用于横向围堰。混凝土围堰的特点是挡水水头高，底宽小，抗冲能力大，堰顶可溢流，但混凝土围堰造价高。采用钢板桩围堰方式时，河床倾斜地形会导致钢板桩受到侧压力增大，不利于外江围堰的稳定，这也是围堰工程中经常遇到的问题。

膜袋充砂围堰由于具有施工简便、机械化程度高、能就地取材和充分利用资源等优点，目前在水利工程中也得到大量的应用。但当前的膜袋充砂围堰施工方法膜袋砂围堰可能会出现不均匀沉降，使得过度沉降导致拉裂膜袋出现渗水，堰体砂会迅速流失形成缺口， 造成更严重的事故；其次，对于软土地基，严重影响围堰结构的安全稳定。

二、技术方案

为了解决当前膜袋充砂围堰存在的缺陷，提供一种膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法。本施工方法整体性强、自身稳定性好，对地基适应性强，抗水压性强，防渗效果好，基本能有效解决施工围堰在复杂的水下地质条件施工的难题，且提高了围堰结构的整体稳定性，且还具有工艺简单，施工进度快、成本较低等优点，在水利工程施工围堰领域具有广泛的应用前景。

膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法，包括如下步骤：

S1：测量定线，按照测量确定钢板桩防渗心墙中心线、定准膜袋的位置及对膜袋砂围堰每层的坡脚线进行标识；

S2：膜袋定位铺设，膜袋围堰施工从河床最深处开始，从左岸向右岸进行铺设和施工，顺水流方向铺设，将膜袋按测量放样的位置进行定位铺设，并利用定位钢管将膜袋的四角预先进行固定；

S3：逐层膜袋充砂，用人工将泵管与砂袋的灌砂口绑结扎实，将抽水泵牢固的绑扎在浮船上，把另一台抽水泵放置在清水池内，利用高压清水冲刷浅滩或河床上的泥沙，形成泥沙流体，然后将浮船漂浮在其上，利用抽水机将泥沙流体通过泵管输送到膜袋中，在充填砂时应先充填膜袋的四个角，再充填膜袋的中部；当第一层膜袋砂填充完毕后，按膜袋顶部1/2宽度打插一排定位钢管，将膜袋沿定位钢管展开，并在已吹填完的膜袋上按上述流程填充第二层膜袋砂，重复以上工序逐层充填至设计高度；

S4：吹填砂，用泥浆泵抽取河砂在两层膜袋砂之间采用吹填进行封闭，当施工完两层膜袋砂时，进行上下层膜袋砂间的吹填砂；

S5:钢板桩防渗心墙，根据定出的钢板桩防渗心墙中心线，所述钢板桩防渗心墙中心线设在膜袋围堰的底部,所述钢板桩为拉森钢板桩；每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，以挂绳为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，用打桩机吊起钢板桩打入防渗心墙，打至设计标高。

图1膜袋充砂结合钢板桩围堰施工示意图

附图标记：1-堰体，2-膜袋砂，3-砂子层，4-钢板桩，5-河床。

三、具体实施方式

实施例1

本实施例以应用于南京市浦口区水闸工程上游围堰轴线长250 m，下游围堰轴线长260 m。如附图1、所示，本实施例利用膜袋充砂结合钢板桩围堰施工方法：包括如下步骤：

S1：测量定线，按照测量确定钢板桩防渗心墙中心线、定准膜袋的位置及对膜袋砂围堰每层的坡脚线进行标识；

S2：膜袋定位铺设，膜袋围堰施工从河床最深处开始，从左岸向右岸进行铺设和施工，宜选择低潮平流时开始施工，以便于作业。膜袋宜顺水流方向铺设，将膜袋按测量放样的位置进行定位铺设，并利用定位钢管将膜袋的四角预先进行固定；

S3：逐层膜袋充砂，用人工将泵管与砂袋的灌砂口绑结扎实，将抽水泵牢固的绑扎在浮船上，把另一台抽水泵放置在清水池内，利用高压清水冲刷浅滩或河床上的泥沙，形成泥沙流体，然后将浮船漂浮在其上，利用抽水机将泥沙流体通过泵管输送到膜袋中，在充填砂时应先充填膜袋的四个角，再充填膜袋的中部；当第一层膜袋砂填充完毕后，按膜袋顶部1/2宽度打插一排定位钢管，将膜袋沿定位钢管展开，并在已吹填完的膜袋上按上述流程填充第二层膜袋砂，重复以上工序逐层充填至设计高度；

S4：排出泥水使膜袋砂围堰沉淀，填充膜袋的中部时将固定膜袋四个角的绳索松开，让膜袋在充填砂的同时均匀下沉，保证膜袋能准确地沉降到预定位置。河砂吹填入膜袋后沉淀，多余的泥水从排水孔排出，为了保证砂袋充填饱满均匀，并在充砂时人工对砂袋进行踩压；

S5：吹填砂，用泥浆泵抽取河砂在两层膜袋砂之间采用吹填进行封闭，当施工完两层膜袋砂时，进行上下层膜袋砂间的吹填砂。用泥浆泵抽取河砂直接灌注到两层膜袋砂之间，河砂在两层膜袋砂间沉降、密实，将膜袋砂间的空隙填满，使膜袋砂围堰整体具有良好的防渗性能，形成一道防水的屏障。

S6：围堰基坑内抽排水，围堰主体填筑完成后,进行抽水试验,在试验中分段检查,发现有渗漏现象立即停止抽水,待处理好渗漏后再接着进行下一段的试验。围堰内积水抽排到南流江内,抽排过程中为了保证围堰安全,应加强围堰观测,根据观测情况,控制抽排降水速度。为了防止围堰底部泥沙流失,在围堰背水面挖一截水沟,上面铺设针刺无纺布反滤。截水沟内设置4 个集水井长×宽×高=2.0m×2.0m×2.0m，集水井井壁采用木板加固，井底设置反滤层；每个集水井中安设1 台WQ 型潜水式排污泵进行排水,将基坑内积水、渗漏水、施工弃水和雨水抽排至围堰外的南流江中。

S7:钢板桩防渗心墙，根据定出的钢板桩防渗心墙中心线，每隔一定距离设置导向桩，导向桩打好之后，以槽钢焊接牢固，确保导向桩不晃动，以便打桩时提高精确度，导向桩直接使用钢板桩，以挂绳为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，用打桩机吊起钢板桩打入防渗心墙，打至设计标高。

S8:膜袋砂围堰的接头处理，在围堰两端接头，将钢板桩防渗心墙刺入堤身2m，围堰两端接头宜采用粘土直接填筑，堰体与岸坡连接处，需夯填粘土，重点碾压，并嵌入防渗堤坝，形成嵌入式防渗截水槽，以延长塑性防渗体的接触，防止集中绕渗破坏，尽量减少渗漏通道。

相比传统的土石围堰结合高压旋喷灌浆防渗需要开采大量的土石方,运输、填筑成本高，本方法采用膜袋充砂结合钢板桩防渗全断面围堰，砂石可就地取材、钢板桩可回收利用，大大减少了人工费、材料费等直接费用。膜袋充砂结合钢板桩防渗全断面围堰工艺简单，围堰成型快，平均比传统土石围堰结合高压旋喷灌浆防渗节省一半的时间，大大缩短了工期。采用本发明方法进行施工，与土石围堰相比，在保证质量的同时节约成本40万元左右，缩短工期25d。

四、有益效果

1、施工方法利用膜袋充砂结合钢板桩防渗全断面围堰，上部采用膜袋裹砂土堆筑、下部采用钢板桩防渗，整个围堰成为一个整体，整体性强、自身稳定性好，对地基适应性强，抗水压性强，防渗效果好，基本能有效解决施工围堰在复杂的水下地质条件施工的难题，且提高了围堰结构的整体稳定性，且还具有工艺简单，施工进度快、成本较低等优点，在水利工程施工围堰领域具有广泛的应用前景。

2、方法利用膜袋充砂结合钢板桩防渗全断面围堰，上部采用膜袋裹砂土堆筑、下部采用钢板桩防渗，整个围堰成为一个整体，因此能抗御水流冲刷,即使汛期来洪水，围堰淹没过流或大水过后仍能保持完好堰型，使得围堰整体性强、自身稳定性好，且所用的膜袋和钢板都可以得到很好的回收利用，降低施工成本。

3、膜袋充砂结合钢板桩防渗全断面围堰膜袋中的砂土实际上是用水沉法使其密实,其密实度好、体积大、重量沉，筑成的围堰会深深陷入淤泥中,对软土地基产生的变形和沉降适应性强，且淤泥还能有效地阻止底部串水，克服了草土围堰或土石围堰容易塌陷的缺陷。

4、砂的特性是遇水密实性更好，但易随水流流失，膜袋充砂结合钢板桩防渗全断面围堰用透水性好的膜袋包裹，防止其与水流直接接触，又不影响其渗透性，从而使得整个围堰象一个大砂袋，钢板桩则形成刚性的止水帷幕，抗水压性大大增强。

5、膜袋充砂结合钢板桩防渗全断面围堰施工过程比较简单，且环保、不破坏河道水系，充填材料可就地取材，特别是在沿海一带非常符合就地取材、合理利用资源的原则；而钢板桩通过打桩机能快速施工、抵抗倾覆、防滑动及防止联锁处的拉裂，从而达到围堰及止水的施工要求。

6、通过钢板桩打入水下弱透水层，达到基础止水防渗。钢板桩采用振动压桩机植入，保证了钢板桩压入垂直度、深度、桩顶高程达到设计要求，提高了施工效率。通过分层施工膜袋充砂，控制充砂进度、质量符合要求，确保膜袋充砂密实、材料符合要求，保证围堰整体结构稳定、可靠。充砂膜袋与钢板桩形成一个防渗性能稳定的整体围堰，为水下基坑施工创造了干地施工条件。

7、逐层膜袋充砂后，在上下层膜袋砂间的吹填砂施工，河砂在两层膜袋砂间沉降、密实，将膜袋砂间的空隙填满，使膜袋砂围堰整体具有良好的防渗性能，形成一道防水的屏障。其次在膜袋充砂完成后先排出泥水再吹填封闭砂，能够保证膜袋能准确地沉降到预定位置，且保证砂袋填饱满均匀。

8、吹填砂完成后在围堰基坑内设有截水沟、反滤层、集水井和排污泵，能够防止围堰底部泥沙流失，将基坑内积水、渗漏水、施工弃水和雨水抽排至围堰外，提高围堰整体的防渗性能。

参考文献：

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【4】陈永波,徐涛.膜袋砂围堰在小水利工程中的应用[J]. 科技与企业. 2012(23)