马光灿
摘 要：筑堤工程中，控制单层袋装砂的厚度是保证袋装砂棱体施工质量的一项重要指标。袋装砂施工可分为水下袋装砂施工与水上袋装砂施工，水上袋装砂施工时，现场施工人员可借助测量工具直接控制袋装砂厚度;水下袋装砂施工过程中，由于袋体厚度无法直接测量，因此需要通过其他方法有效控制水下袋装砂厚度。袋装砂灌砂主要有吹砂船从运砂船中直接灌砂与通过大泵从砂库中取砂进行灌砂两种方式。实践表明，通过测量砂坑中的取砂量、大泵的吹砂时间测算出大泵的吹砂效率，通过测量成型袋装砂的厚度与袋体的理论成型厚度进行对比测定砂在袋体中的成型系数，然后根据大泵的吹砂效率确定袋体成型需要的时间，进而有效控制水下袋装砂的厚度。
关键词：砂库 供砂 袋装砂水下施工 袋体厚度
中图分类号：U655.5 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）05（a）-0062-03
Abstract： Controlling the thickness of single-layer bagged sand is an important index to ensure the construction quality of bagged sand edge in embankment construction. Sand bagging construction can be divided into underwater sand bagging construction and water sand bagging construction， site construction personnel can directly control the thickness of bagged sand with the help of measuring tools during construction of water bagged sand， the thickness of the bag body can not be measured directly in the process of underwater sand bagging， therefore， other methods are needed to effectively control the thickness of sand-packed underwater. Bagged sand irrigation mainly includes two ways： direct sand irrigation by blowing ship from the sand transport ship and sand irrigation by taking sand from the sand bank by large pump. The practice shows that the sand blowing efficiency of the large pump can be calculated by measuring the amount of sand taken from the pit and the sand blowing time of the large pump， and the molding coefficient of the sand in the bag can be measured by comparing the thickness of the sand packed in the bag with the theoretical molding thickness of the bag body， then， according to the sand blowing efficiency of the large pump， the time needed for bag forming is determined， and then the thickness of the underwater bag is effectively controlled.
Key Words： Sand depot; Sand supply; Sand bagged underwater construction; Thickness of bag body
袋裝砂工艺是20世纪90年代由国外引入，该工艺主要用于围堤、河堤等围海造陆以及航道整治工程中，主要包括抛填砂袋、通长砂袋、袋装砂棱体这3种工艺。海堤工程通常坐落于淤泥软土地基上，面临潮汐、恶劣天气等复杂的环境条件，确定海堤工程的变形控制标准是一个难题。
目前，该工艺已经广泛应用于多项全国重点工程中，包括长江深水航道整治工程、天津临港工程、河北曹妃甸工程、洋山深水港工程以及横沙岛吹填造陆工程等诸多工程。该工艺的可行性已经得到了大量工程的检验并取得了非常好的效果，尤其解决了长江三角洲地区石料不足的问题，其优势非常明显。经过30多年的发展与完善，该工艺具备了一套成熟的加工、铺设、施工等方案，并具有一套与各流程相应的机械设备，包括土工织物预制场、充泥泵、充泥管线、施工船舶及辅助设备以及操作规程。无文献对使用大泵从砂库取砂进行灌砂时，如何有效控制水下袋装砂袋体厚度进行过探讨，该文通过滨海综合会展中心等围填海项目通长管袋施工过程中，使用大泵从1#砂库取砂对袋体进行灌砂，对砂库供砂进行袋装砂水下施工过程中控制袋体厚度的方法进行分析。
1 工程概况
滨海综合会展中心围填海工程位于金山新城南部、杭州湾北岸、沪杭公路外侧区域，龙泉港以西、金山城市沙滩以东滩涂，南边界至该段水域规划驳岸线。工程主要建设内容为围堤施工和围内吹填，总圈围面积2.59 km2。新建围堤4 820 m，吹填总量约1 688.71万m3。
该工程的主要建筑物为围堤、吹填、道路改建等。其中，围堤是该工程的基础工程，是后续工程的施工基础，而袋装砂是构成围堤最主要的构筑物[1]，水下袋装砂是水上袋装砂施工的基础[2]，而控制单层袋装砂的厚度是保证袋装砂棱体施工质量的一项重要指标[3]，因此控制水下袋装砂的厚度对保证围堤的施工质量及控制工程施工成本非常关键[4-5]。受台风、寒潮等天气影响，为了满足现场砂的需求，项目部建立4个砂库进行储砂，以保证恶劣天气情况下现场能够连续施工。
该文以顺堤某断面为研究对象，通过测量实际施工过程中的各项参数，对砂库供砂进行袋装砂水下施工过程中控制袋体厚度的方法进行阐述。该砂库灌砂的施工对象为一通长袋，灌砂前的袋体尺寸为：长×宽=97 m×32 m。
2 砂库供砂进行袋装砂水下施工过程中控制袋体厚度的方法
对于大型袋装砂棱体工程，通常采用砂库备砂的方法进行砂库备砂[6]。该文为了方便分析砂库供砂进行袋装砂水下施工过程中控制袋体厚度的方法，该工程将填充后的各层袋体截面简化为矩形断面。由于在大泵供砂过程中，只有在施工开始时以及更换袋体袖口时的极短时间内，切换大泵的档位，其他正常吹砂时间固定大泵的档位，保持大泵的输出效率不变，因此可认为大泵在整个施工过程中的输砂效率为恒值。
2.1 确定袋装砂袋体灌砂时需要的砂库取砂量
砂库的取砂量主要通过测量袋装砂施工前、后取砂区域砂坑的滩面高程，通过CASS计算出砂坑的取砂量。
2.2 确定袋装砂袋体成型后的理论厚度
该文的研究对象简化后袋体的成型尺寸为长×宽×高=97 m×32 m×h，h为袋体充砂后的成型厚度（m），袋体编号DS-3-21。由于在通过大泵进行袋装砂灌砂过程中砂量会有损耗，主要包括管线内部残留、灌入袋体中的砂量流失等，根据经验砂的成型系数f暂定为80%。因此，详见可计算出袋体成型后的理论厚度，见表1。
袋体灌砂结束后的实际厚度，可通过分别测量袋体施工前后袋体位置的滩面标高H1、H2进行计算，袋体实际厚度h2=H2-H1。
袋体不同部位施工前、后的滩面标高不完全一致，DS-3-21实际厚度h2为0.3～0.4 m，袋体的平均厚度h2为0.35 m 。这是由于袋体灌砂过程中由于灌入袋体的砂不可能完全均匀地在袋体中分布，但砂在水中可以较好地流动，因此灌入袋体的砂可以较均匀地在袋体中分配，袋体表面高程有一定波动。
由表2可知，袋体成型后的理论厚度h1与实际成型后的平均厚度h2基本一致，表明选取的砂的成型系数较为合理。若h1与实际成型后的平均厚度h2不一致，可通過公式f=L1×L2×h2÷V1，计算出砂的成型系数，并通过多次测量袋体成型量及对应砂坑取砂量验证砂的成型系数f是否合理，最终得出一个合理的成型系数f。
2.3 测定大泵的效率
理论上，可通过直接测量砂坑的取砂量，使取砂量在袋装砂袋体成型需要的砂量范围内。若通过测量砂坑的取砂量控制袋体的厚度，每次施工完成后都需要进行一次测量，会大大地增加测量任务，且测量后需要较长的时间进行取砂量计算，难以保证现场的连续施工作业，如果第一次测量后未达到袋体厚度标准，则需要后续继续测量，无法保证一次测量时袋体即满足厚度要求。若施工过程中，通过简单目测砂坑大小对取砂量进行估算，则可靠性较低，若取砂量较少，会造成袋体材料的浪费;若取砂量较多，袋体厚度过大，袋体施工质量无法得到保证。此外，也存在砂库取砂的同时砂库进行备砂的情形，取出的砂坑被新备的砂覆盖，无法进行取砂量的测量和估算。因此，需要有更加客观、有效的标准对袋体的厚度进行有效控制。
可通过前期测量一定时间内砂坑的取砂量及袋体的成型厚度测定大泵的施工效率，然后通过控制施工时间控制袋体灌砂量，进一步有效控制袋体的厚度。在袋体施工后测量的砂坑取砂量、施工过程中记录大泵的吹砂时间，可通过砂坑取砂量及大泵的吹砂时间计算出大泵的施工效率，测量的砂坑取砂量、记录的大泵有效吹砂时间及大泵的施工效率计算详见表3。
在测出大泵的施工效率后，可通过公式t=L1×L2×h1÷f÷ω，计算出一定袋体厚度时大泵需要作业的有效吹砂时间，进而有效控制袋体的厚度。
3 结语
通过分析可知，袋装砂水下施工过程中，相对直接判断砂库取砂量而言，通过测量沙坑中的取砂量、记录大泵的吹砂时间、验证砂的成型率，测定大泵的吹砂效率，在测定大泵吹砂效率后，通过控制大泵的吹砂时间，可更有效控制袋体厚度。
参考文献
[1] 郑虢，徐建.袋装砂筑堤管理技术[J].中国水运，2016（7）：263-265.
[2] 刘国锋.袋装砂围堰施工特点与施工技术研究[J].现代盐化工，2017，44（2）：32-33，39.
[3] 赵作成，刘丹.袋装砂棱体充填袋结构在深水防坡堤中的应用[J].中国水运，2018，18（3）：175-176.
[4] 蔡继锋，蔡建，贾敏才.袋装砂围堤施工变形控制标准[J].水运工程，2019（5）：189-193.
[5] 王力.袋装砂围堤宽度和砂袋强度对地基变形及破坏的影响研究[D].华南理工大学，2018.
[6] 佚名.长江口南槽航道治理一期工程开工[J].水运工程，2019（1）：5.
