2021-4-9 | 工艺论文
作者：李春林 单位：长江南京航道工程局
流速、流向本次施工区域依据设计文件及现场观察，流速在1.0m以下时间较多，在不同的时间、不同的位置、不同的高程，流速都不一样，在急涨、特别是急落潮时，当施工上层袋体平面高程较高时，由于已做的袋体表面有局部不平整，形成类似龙口时，观测到最大流速有1.5m左右；依据设计文件和现场观测，本次施工区域的流向和拟形成的堤坝轴线有很大夹角，夹角大多在75°~85°之间。水深在最小水深和最大水深两种状态时对施工有较大的影响。设计文件原来要求堤顶做到-1m高程，后考虑到施工船机的安全和潮水的可利用时间，经协调，最终设计变更堤顶高程为-2m；最大施工水深，南顺堤在11m~12m之间，北顺堤在14.5m~15.5m之间。
施工船机
一条完整的袋装砂施工生产线包括：40m沉排船一艘，吸砂船一艘，运砂船1~2艘，绞锚艇一艘（可兼交通和运砂袋上船）。对沉排船的主要要求是卷筒长度、充灌砂的设备系统配套、精确的定位软件。本次施工，经计算，水深最大的地方，坝体底宽最大为41m左右，为提高施工效率，砂袋沉放为平行轴线方向。本次施工船舶横在水流里，对船舶的锚系系统就有较高的要求，相应的对锚艇就有较高的要求。
填充材料
填充材料大部分的情况下都已在设计文件里有明确的要求。一般而言，以细砂为好。粗砂虽然固结快，粘粒少，但对充砂泵要求高，磨损大；运送距离很短；粉砂含粘粒多，固结慢，从砂袋孔流出的多。设计会根据所使用的袋体布指标来对充填料做出要求，当然也要充分考虑现场的自然资源状况。本工程的充填料指标如下：袋装砂堤心充填砂料选用粉、细砂。粒径小于0.005mm粘粒的含量小于10%，粒径大于0.05mm的含量大于70%。
袋体材料、缝制要求及结构要求
根据本次施工，设计只对袋体材料和缝制强度有要求，但对袋体的结构没有明确。而大体积袋装砂及深水施工对袋体的结构有较高的要求，换言之，袋体结构对大体积袋装砂砂堤的成形有很大的影响。
（1）本工程袋体材料要求如下。可以考虑在一个袋体上的不同部位使用不同的袋体材料，这已被长江口整治工程证明是成功的。本次施工区域由于存在很强的横向流，横向流的角度也很大，落潮流由北北西向南东南，涨潮流反之。落潮流流速大，时间长，引起袋内已充灌的砂土向袋体的南侧运动，结果是袋内砂土南边高，北边低。多次发生看似奇怪的现象，由于受落潮流影响，水面上袋体向南偏，水下的袋体向北跑。如果在袋体的两侧一定的范围内（袋体布内外侧均可，一般在外侧，可以兼作反滤层）缝制很小克重的无纺布，可以有效的起到防止袋内已充砂土在袋内的侧向移动。当然，采取设置纵向隔舱也是防止袋内已充砂土移动的好方法。
（2）缝制要求：拼接或缝制采用强度大于220N的1,000D三股涤纶线，拼接缝制后强度不低于原织物强度的70%。采用包缝或丁缝。关于缝制的体会是缝制质量和能力也十分重要。这次施工由于缝制原因造成施工困扰有三点：①袖口的根部缝制不到位，多次造成根部撕坏：②包缝一定要严格操作到位，第一道缝是缝两层布，第二道和第三道是六层布同时缝，而且第二道和第三道最好同时缝，这两道缝之间的间距要平行和相等，好几次由于第二道与第三道缝线间距过近或重合，引起局部的缝接处受力撕开；③缝制的设备能力和人员水平要强，本工程关于袋体结构有好多好的设想，由于设备和人员的原因不能实现，对大砂袋的施工造成了一定的困扰。缝制的针脚间距也是要住意的地方，过稀过密都不好。
（3）砂袋规格：设计要求砂袋的长根据施工方便制作，不宜小于20m，宽根据该袋所在的高程控制，充灌厚度在40cm~70cm之间。本次袋装砂施工，袋体长度方向是堤轴线方向，宽度方向是垂直于轴线方向，在袋体制作时，考虑到充灌成形的尺度，在长度和宽度方向都要加长和加宽一点。加多少为宜？根据本次实际，长宽方向都不可以加太多。长度方向不需要搭接，如搭接，会在搭接部位突然高起，按设计只是要紧密挤紧，不形成通缝；宽度方向如放的太多，就会形成超出堤身横断面，在袋内充灌砂的作用下，袋体没有收缩。
（4）袋体结构：由于是第一次进行这样水深、流向复杂、体积庞大的袋装砂施工，根据有关资料和施工队的经验，试验设计了砂袋，由专业加工厂加工。袋体为长方形，没有纵横隔舱；每个袖口控制面积约20~25m2，考虑到水深，充灌要在甲板上进行，第一排袖口距第二排袖口间距以袋头下水到底，第二排袖口在甲板上为宜；5cm宽丙纶加筋带，纵向方向（距袋尾1.5m）通长缝制在砂袋的底层，横向间距2m，在2m间距内加一根非通长筋带，非通长筋带在袋体上缝制长度1m，在袋尾的处理方式同通长加筋带。在袋尾超出约50cm形成20cm的系结环，以穿过上卷筒的大绳。袋体下距袋尾1.5m没有缝制加筋带，是考虑到砂袋在水下充灌时，砂袋的头部会向前方翻滚，袋体布的上层会同时向前走动，而袋体布的下层由于有加筋带的牵拉和砂的压重摩擦力大不会与上层袋布同步向前运动。
试施工充灌，第一个、第二个砂袋都在砂袋沉放到尾部到甲板时，由于砂袋上下层布的不同步，袋体尾部未缝加筋带的1.5m部分以由下层布“变”成了上层布，加筋带的缝制根部将袋体布撕开，由最中间的加筋带开始向两边发展。特别是最早施工的是水深最大的地方。分析认为解决问题的方法是设置头部横向隔舱和设法控制上层布的前移。经与袋体加工厂家商，厂家加工能力有限，无法在袋体上设置横向隔舱，这样只好在袋体布的上层也缝制5cm宽的加筋带，并与下层加筋带一一对应，并且下层袋布上的加筋带缝制到尾部带边。经过改进，在以后的砂袋沉放过程中没有发生加筋带撕开袋体的情况。需要说明的是，上下都有加筋带时，有时好像下面的加筋带不受力，但当整个袋体脱离甲板悬挂在水中时，上下加筋带都是要受力的。至于要不要设置横向加筋带，一般要看情况，看袋体布的强度，看施工工况。本次施工充灌袋装砂，没有使用横向加筋带。
开始我们没有在袋体的两侧设置拉环，但当砂堤施工到一定高程，越堤流变的很大，使袋体的横向收缩变的很大（见图3），这一方面是施工的时间没有掌握好，另一方面与没有设置横向拉环有关系。设置横向拉环主要是在受侧向来流的一侧设置。设置了横向拉环，部分解决了砂袋沉放过程中的横向收缩，但是选择合适的施工时间仍旧是袋体顺利落位的保证。关于袋体结构的体会和设想：①如果缝制能力可以做隔舱，就一定要做隔舱，包括袋体首尾横隔舱，纵隔舱，②双层砂袋的使用在一定情况下是必要的，特别是到砂堤顶剩下一至二层砂袋，施工船舶吃水在低潮位水深不满足的情况下，可以两层砂袋同一潮水完成，③可以考虑像模袋混凝土袋体加工一样，在两层袋体布中间设置部分定长的绳或带，以求袋内砂的均匀、饱满与平整度，这样的绳或带不需要很多，只是要均匀分布。但这相对的对缝制水平提出了挑战。