海堤工程中砂被铺设施工技术的实践与应用
朱兆平1马志登2
（1.浙江同济科技职业学院；2.浙江省水利水电勘测设计院）
【摘 要】 基础处理是围垦海堤工程的重要分部工程，砂被施工作为基础处理的有效方式在许多工程项目中得到应用。本文结合工程案例，针对工程施工中出现的技术问题进行研究与实践，提出解决问题的新技术措施，对提高砂被铺设施工质量，完善砂被施工技术提供帮助。
【关键词】 海堤工程；砂被铺设；施工技术；实践与应用
1 工程概况
梅山水道工程，基础采用两层排水砂被，总厚度1m，作为排水层。砂被采用230g/m2聚丙烯编织布，砂被采用粒径大于0.075mm的颗粒含量大于85%的中粗细砂。砂被在内、外两端3m处及中部10m处各设一道缝线形成隔仓，缝线采用尼龙绳。在袋布上垂直于围堤轴线方向（横向）加缝宽5cm的丙纶加筋带，加筋带间距5m。海堤建成后成为某高速公路大桥的引桥路基，坝体稳定关系到今后该段高速公路的安全运行，因此确保坝体的工程质量是建设者们首要保障的目标。同时提高砂被施工质量，有利于增强土体排水、提高地基承载，对减小上部高速公路后期不均匀沉降具有重要的现实意义。
本工程砂被自开始施工以来，受地形条件和水文地质条件以及其他因素影响，施工过程不顺利。根据对已铺设的砂被采用测量、潜水探摸等手段发现，砂被施工质量不理想。检查结果见表1。从表1中可以发现，被检查的8块砂被中，有6块砂被共计9个点的边线到位情况超出设计值允许偏差（±50cm）的要求。有3块砂袋的搭接长度不满足最小搭接长度（100cm）的要求。砂被搭接长度实测数据上下波动。如果继续按现阶段施工方法而不采取新的措施，砂被施工质量难以保证，容易造成质量缺陷，将严重影响后续施工及海堤的安全，因此必须分析原因并采取技术措施加以改进。
表1 活动前砂被检查结果 单位：cm
续表
2 施工工艺
砂被铺设采用静水压力法进行充灌砂，即高压水枪破碎砂船上的砂土，利用泥浆泵将砂浆通过输砂管向土工布袋内输送。砂被铺设施工流程如下：土工布袋上卷筒→运砂船靠铺设船→铺设船就位→充灌袋体前隔仓部分→系检测浮标→冲灌袋体→放斜板、松卷筒→移船→冲灌其他袋体→解开尼龙绳活扣→测量检验→进行下个袋体铺设。砂被铺设工艺如图1所示。
图1 砂被铺设工艺图
3 原因分析
运用TQC理论和方法，采用因果分析图，从“人、材、机、法、环”五个方面对产生问题的原因进行分析。
（1）海上施工定位设备问题。本项目涨潮落潮流速比较大，施工现场水深、流急，情况复杂，在砂被铺设过程中，施工船机作业受风浪和潮水影响较大。为了保证施工安全和铺设质量，只能在平潮时段施工，而平潮时段仅有2h左右。海上施工砂被铺设定位准确是质量控制的关键，对施工测量时间进行统计分析，每个船仓的测量时间最小60min，最大100min，平均为70min，较短的有效操作时间内达不到施工定位要求。
（2）砂被铺设收缩问题。本工程砂被所用砂袋由厂家直接采用GK8-2型工业缝纫机把230g/m2聚丙烯编织布缝制而成。砂被在围堤横断面方向为整块制作，横向接缝设在外端3m范围内，砂被在内、外两端3m处各设置一道缝线形成隔仓，缝线采用尼龙线；在纵向每袋尺度以制作和施工方便为宜。充填袋的接缝采用包缝或丁缝。接缝采用二道锦纶线，针脚间距不大于7mm，缝制后强度不低于原织物设计强度的60%。被体长度根据铺设砂被的船只确定，每块砂被宽度在30m左右。缝制加工完的被体外形尺寸、缝合强度等均经检查符合设计要求。但该项目圆弧段水流方向造成铺设砂被时收缩，经潜水员摸查达不到设计边线，严重影响砂被施工质量，按常规施工斜交水流方向铺设砂被不能解决收缩问题。
（3）潮水涨落，流速变化复杂。在砂被铺设过程中，水流对悬挂着的30m宽砂被带来的侧向冲力非常大，造成砂被施工困难。为了施工安全和保证铺设质量，只能在平潮时段施工，有效施工时间仅有3h左右，根据设备施工效率计算不能满足施工需求。
4 技术措施
1.针对海上施工定位设备的技术措施
应用实时差分GPS系统和电脑自动化监视系统予以解决。电脑自动化监视系统发现超过设计允许误差值，能自动报警，提醒施工人员及时进行纠正，具有技术可靠、性能稳定、操作方便、误差少等特点。接入设备后试铺1～3张砂被，由潜水员检查铺设质量与未采取更换前进行对比，潜水员判定比未采用自动化监视系统铺设质量好。
2.针对砂被铺设收缩问题的技术措施
（1）适当加大砂被袋尺寸，可以抵消部分砂被的收缩量。
（2）调整砂被袋入水方向，经多次现场试验，寻找到砂被铺设最佳入水方向，圆弧段砂被铺设方向由斜交水流方向改变为平行水流方向，很好地解决了铺设砂被由斜交水流方向不能解决的收缩问题。
3.针对潮水涨落，流速变化复杂的技术措施
为解决由于潮水涨落和流速复杂原因造成设备施工效率计算不能满足施工需求的问题，采取的主要对策是从潮涨落规律、砂被袋尺寸等方面间接延长充填时间。安排专人负责统计每日潮涨落时间，精确计算时差。增加泥浆泵和输砂管。做好砂被分块工作，合理调整砂被袋尺寸，减少每张袋子冲砂量。根据砂被试铺期间统计，在平潮时段施工，时间仅有2h左右，60m长度的砂被正好在平潮段铺成，80m长的砂被就要在落潮时接着铺，解决影响砂被正确就位和带来施工不安全源。对于超出长度150m以上的砂被，由于施工作业时间需要4～5h，分2块进行铺设，保证搭接长度，减小单块铺设长度、缩短作业时间。
5 效果检查
采取新的技术措施后根据施工进展对已完成的砂被铺设情况进行抽检，抽检总数按砂被单元总数的15%控制，截至砂被施工完毕，共计抽检砂被20块。砂被抽检数据统计汇总见表2。根据抽检数据可以看出：砂被边线到位情况、砂袋最小搭接长度和砂被充填厚度均在设计和规范要求范围内。从表1和表2的比较，可以得出采用技术措施后，砂被的铺设质量得到了有效提高。132个砂被铺设单元工程质量评定117个优良，优良率达到89%。
表2 采取措施后砂被抽检数据统计汇总 单位：cm
6 结语
近年来，随着国家海洋经济发展战略实施，围垦、围涂项目在全国各地越来越多，作为基础处理较为有效的砂被施工技术应用日渐广泛。在砂被施工过程中针对发现的新难题，通过科学分析和现场试验实践，找出技术措施并加以解决，使砂被施工技术成熟完善，对交流和积累经验，推广新的施工应用技术具有十分重要的意义。
参考文献
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