长江南京段砂袋深水护岸施工技术*
田正宏'，迟福海'，肖洋'，李涛章²
（1.河海大华水科水电工程学院，江苏南京210098；2.南京市长江河道管理处，江苏南京210011）
[摘要]针对长江南京大胜关岸段江堤存在的岸坡期端失稳危险，采用常规护岸形式如抛石、椭料、混极土排等在 环境、造价及施工效率等方面存在账端.介绍了一种新型砂袋护岸技术，分别从设计、施工、检测等方面阐述了该技术的特点.工程应用实践证明，该技术可就地取材、节约资源，护岸整体性好，抗冲剧能力强，结构稳定，造价经济，施工效率高.
[关键词】护岸；砂袋：设计；施工技术
[中图分类号】TV85 [文献标识码]A
[文章编号]1002-8498（2013）21-0047-04
ConstructionofSandbagDeepRevetment in Nanjing Section of Yangtze River
(1. Instinte ef Waer Cony and Hlydroper Enginring Hhai Unisesity Nanjing Jing210098 Chins; Tian Zhenghong' Chi Fuhai' Xiao Yang' Li Taozhang’2. Nanjing Yengtze Riser Management Ofcx Nanjing Jiangss 210011 China)
Abstract;The Dashengguan in Nanjing section of Yangtze River exist collapse risk of embankment. However the conventional revetment types such as rock rip-rap brush and concrete have somedisadvantages in environment cost construction eficieney etc. In view of this a new type sandbagrevetment technology is introduced. The technical characteristies are described from the aspects ofdesign construction and inspection. It has been proved from practice that the construction technology caneffectively reduce costs and ensure project quality and shorten the construetion period by using local raw materials the sandbag revetment has good capability of anti-scouring and structural stability it canstrengthen working efficiency with low cost.
Key words;revetment; sandbags; design; construction
砂袋护岸技术. 为此，长江南京河段深水护岸工程会试来用了薪型
1工程概况
长江南京大胜关岸段江堤等级为二级，堤防后为板桥圩，圩内有重要工业区及铁路交通要道.堤防后地面高程约7.000m，低于设计洪水位3.000m，防洪安全主要依靠堤防挡洪.受主流逼岸和三峡建成后清水下泄作用，特别是受高铁大桥上、下游 桥墩束水影响，大胜关段右岸河床持续冲刷下切，岸坡更加陡，一旦水下岸坡发生崩端将直接威胁陆上堤防安全.因此，对岸坡和河床进行护岸加固处理显得十分必要和追切.
拟加固大胜关岸段（见图1）位于南京河段大胜关水道的右岸.由于深槽逼岸，断面局部岸坡坡比甚至只有1：1.5，存在岸坡坍场失稳的危险.护岸加固工程总长600m，共分为6个抛填区，抛填区主 要布置于原护岸区域的前沿深槽部位，其中4~6号抛填区存在约50m深槽，槽内水流流速约2m/s.需抛填厚度最大达5m.考虑本次护岸工程的目的、规模、工期、施工作业条件与现有技术水平，在大胜关砂袋表层抛投1层块石起找平作用，兼保护砂袋免 抛投护岸作业厚度>2m的区域下层采用砂袋形式，受船只抛锚损坏.
求，探索新的护岸结构形式、寻找替代常规护岸材 为满足建设资源节约型、环境友好型社会需料与方法正成为目前护岸工程设计的发展趋势.
2技术难点
2.1设计选型
砂袋袋型及材料选择是砂袋护岸工程设计计
2.2砂袋抛投
2.3工程检测
2.4施工工期
面1大胜关河段河势示意Fig. 1 Dashengguan section of Yangtze River
算的首要条件.大型砂袋在深水区抛投受材料特性、水流变化等影响，其漂距、着床具有很大不确定性，给工程施工中抛投工艺选择、水下定位和有砂袋设计的几何参数、力学性能参数需要兼顾砂源 效设计断面计算带来困难.考虑工程应用可靠性，特性、砂袋充填效果、抛投施工成本等多方面因素.为此，首先需要分析测定充填砂的粒径组成特点，还需进行袋体不同尺寸与孔径等匹配充填试验分析，并需获取沉速、落距等工艺参数，最后才能给出科学合理的袋体设计指标.
砂袋填充后质量大，运输、抛投困难.类似砂袋在镇江和畅洲、江西马当等工程抛投中，使用了确定采用圆柱形结构最为合理.在高充填度 机械动力翻转结构，工效低、能耗大，实践证明使用（80%）下，可以保证袋体在2m/s流速条件下不至不方便，综合效率不高.砂袋抛投力度不均，极易在水流作用下发生扭转、翻滚，导致砂袋变形、破时袋周绕阻的显著变化，从面实现稳定漂移着床，裂；抛投船在抛投时单侧受力过大，会导致船体不稳，施工安全性降低.怎样高效、精确定位，稳定和安全抛投是抛投施工必须切实解决的问题.
长江南京河段砂袋抛投工程质量检测主要包括如下方面.
1）填充砂与砂袋的工艺参数现场检测，主要检测原材料的各种物理力学性能、施工过程质量检测如砂袋充盈度、漂距、着床形态效果等.
2）护岸填充高程、断面成型效果及护岸工程量.
近50年来长江南京河段汛期主要集中在6一8日一6月2日，工期70d.预计抛投工程量共需抛投砂袋13000个，总计129200m.砂袋抛投施工环等，工作均集中于水上作业，作业面小、工效低、施场对动力源的依赖，简化了现场施工组织管理；通 节较多，包括采砂、运砂、定位、充填、抛投以及测量工组织困难.因此，依靠传统作业方式很难完成这
高效快速的可靠施工手段满足工程的实施要求. 项艰巨任务，须在施工方法上有所突破，寻求更加
3设计要点
3.1充填砂
砂源选取长江南京河段浦口滨江大道区域.充填砂的粒径特征决定了充砂固结排水效果，直接 关系到充填质量.因此，设计前对江砂进行了颗分试验，粒径分析如图2所示.
图2充填砂平均颗粒级配曲线特征Fig. 2The average particle size distribution curve of filling sand
3.2无侧缝圆筒式编织砂袋
借鉴大量中小型砂袋水槽模型试验和工程应用效果经验，考虑工作面面积和抛投阻流关系，于发生剧烈翻转漂移，能有效避免砂袋在水下漂移提高施工精度.
鉴于本地充填砂粒径与含量特征，通过室内袋体材性测试和现场材料性能与效果试验，最终确定 了砂袋物理力学性能设计指标，包括：袋体单位面积质量≥280g/cm²，有效孔径0≤0.12mm，渗透系数取1.7×10²cm/s，纵向抗拉强度≥40kN/m，横向抗拉强度≥32kN/m，顶破强度≥500kPa，砂袋两端缝制应满足充填压力达330kPa时不产生缝口撕 裂的要求.袋体材料采用无侧缝圆筒式编织，每个袋子同侧分别保留3个孔洞.润口外缝接50cm两端散口袖袋.使用强度≥150N的尼龙线对砂袋进行缝制，两侧采用包缝双线法缝制，袖筒采用翻边双线法缝制.
月.为保证工程安全及质量，必须保证项目在汛4施工要点
考虑袋体快速抛投中的无动力施工工艺要求，利用开发研制的弧形槽板自重抛投无动力装置，极大地提高大型砂袋的抛投效率，摆脱了常规工艺现过输砂船和抛投船捆绑定位，并结合驳砂船匹配选
择，优化布置抛投装置副、充填管口、输砂管线以及 泵砂流量控制等，满足正常流水作业要求，创建了输砂船、驳砂船和施工船一体化快速施工工艺技术：通过试验调整和推行工序标准化，定位船定位、砂袋平铺、充填、质检和抛投等工序环节全程无间断连续流水施工，达到了无技术组织间歇施工方法要求.
抛投施工工艺如图3所示.
图3砂袋施工工艺流程Fig.3 Construction process of sandbags
4.2划分小区
工程砂袋抛区设计长度、宽度和厚度，单元小区划分为6m（宽度）x10m（长度）的抛投小区进行按实际计算抛投工程量. 平面控制，局部不足6m的地方按不规则小区对待，
4.3抛砂袋船定位
将GPS定位仪置于岸边基准点，依据漂距和拟作业分区小块单元位置坐标，快速测定放样抛投船抛区位置中心点，采用船和船呈顺水流的直线状态，确保达到满意的精度.CPS定位完 成后，在船、船舰沿呈水流方向抛投领水锚和尾水锚，上、下游内外错呈“八”字形抛投、固定，抛投船采用全液压动力控制系统，定位快速、连续（见图4）.
4.4充填排水
将充填管插人砂袋两端孔洞，用绳索扎牢.每个弧形槽需要3个工人操作，两端分别安排1人扶持充填管，保证充砂管管头稍微向背水侧填充，施工人员将充砂管插人砂袋两端的袖口，并用绳子固定，充填过程中应适时检查袖口连接处，防止阻塞.填充时随时掌握砂浆浓度，以30%为宜.
万方数据
图4抛投船定位示意Fig. 4 Location of dumped ship
4.5砂袋抛投
型枕袋形状.砂袋抛投工艺流程为：在运砂船上用 砂袋充填完成后为长10m、高60cm、重14t的大高压水枪喷水冲搅江砂成泥浆一输砂泵送到抛投船翻板位置一翻板平置一固定安全锁扣一放置砂袋→系绳固定→冲砂一人工协助排水一系紧袖口一解安全插销和侧锁扣一总解锁抛投.抛投结束 后由3人手持钢钎插人弧形砂袋槽特制的孔洞中，同时用力将其翻转回起始位置.
4.6非动力人工倾翻式弧形槽抛投装置
利用弧形槽结构和所支撑砂袋合成重心与支点的偏心受力特性，开发了大型砂袋无动力抛投 装置.
现有岸线防护抛投装置一般是动力翻转结构.在施工船上采用卷扬机等动力设备装置进行抛投翻转，或者通过起重机等起重设备抛投作业等方法，不仅工效低、能耗大，面且实践证明实施大规模 工程施工时，使用不方便、综合效率不高.为提高效率，降低能耗，通过理论计算和现场实践发明了弧形槽翻板无动力大型砂袋抛投装置.
抛投砂袋翻板（见图5）为偏心弧形槽.弧形槽翻板无动力抛投装置的实现原理是，利用弧形槽重心与支架支点的偏心受力特点，设计成依据自重自 动翻转抛投形式.同时，通过试验确定偏心距大小，自动翻转与人工复位均比较简易.无动力翻板弧形砂袋槽施工效率高，对设备要求不高，施工不受场地影响，在保证照明的前提下，可全天24h施作了长10m、宽2.2m、深0.35m的手动式弧形支架 工.现场用型钢材料和普通钢板（8mm厚）加工制和面板装置共4套.
为保证弧形槽翻板在施工过程中能够灵活使用，在制作过程中进行了反复调试，并进行现场灌砂试验.调试完毕后分别用活动链将弧形槽翻板固定 在定位船两侧，安装完毕后分别进行了整修和调整，将弧形槽翻板表面打磨光滑，以防割破砂袋.
5检测方法
5.1多波束条带水下断层扫描技术
本工程首次引人多波束测量方法，解决了深水
5.2检测方案
5.3抛投效果
图5弧形槽翻板示意 Fig.5 Arc slot flap
深水护岸施工质量评价体系. 砂袋施工后断面成型检测难题，并尝试建立了砂袋
目前国内外通用的水下成像设备主要采用光谱波段（主要包括可见光、红外和激光灯）、微光电视等发射原理.由于本工程抛投护岸区水域深（最深处达50m）、长江水体浑浊，光谱波段水下成像系统无法获得预期效果.因此，采用CPS结合单 波速测深仪进行断面检测校正，比较经济且方便可行.但对于平面着床形态，则需要通过缩小检测断面间距或增减检测断面方法实现粗略检测，不满足直观可视的需求.
量.多波速条带水下全面扫描可以获得抛投整体 为此，采用S0NIC2024多波束系统进行全域测效果的准确、客观评价数据.这对后续工程量计量支付以及抛投长期效果监测都提供了很好的技术支持.
1）砂袋充填质量检测工程平均施工抛投砂袋287只/d，砂袋抽检个数≥28只/d，对抽检砂袋进行尺寸及充盈度检查.抽样检测显示，砂袋的平均充盈度>75%，截面为规则的椭圆形，达到设计指标，满足施工要求.
形变化幅度不大，为节省检测时间和工作量，每个 2）抛投效果实时检测由于相邻单元水下地单元抛区内设定标准截面1个，当选定截面抛投完成后，用GPS结合测深仪进行实时测量，对比抛前河床地形，确定抛投效果并校正落距参数.测量完成后，绘出抛投前后河岸断面形状对比图，及时纠 正抛投偏差.
施工完成后，采用SONIC2024进行了全场水下抛投后形态扫描检测，历时6h，检测面积28800m²，检测方案为：在抛区内每隔2m设1个检测点，测出
6结语
参考文献：
抛后地形与抛前差别.检测表明，本次大型砂袋深 水抛投实施效果良好，砂袋填充深槽基本密实，高程满足设计要求；少量袋体由于水流复杂和深槽河床断面不均面不在抛填实施范围内.
以长江南京大胜关河段右岸深槽岸坡防护为对象，针对砂袋深水护岸体量大、定位难、施工效率 不高等特点，提出了砂袋选型标准、设计参数、一体化快速施工工艺和工程质量检测及评价体系等技术指标和工艺措施，形成了砂袋深水护岸成套施工技术，该技术的先进性和创新性体现在以下几点.
原料来源困难、环境影响大等缺陷，选择大型砂袋 1)克服了传统护岸方式所存在的工程造价高、护岸结构形式，突显了经济、环保的绿色理念.
2）设计了合理的砂袋规格尺寸、技术指标和充填要求，确定了合理的砂袋物理力学性能设计指标.选择大型尺寸砂袋充填抛投，大大提高了施工工效.
3）开发了弧形槽翻板无动力抛投装置，设计了独创的偏心支架，实现弧形槽自动翻转和人工快速复位，摆脱了常规抛投方式对施工动力源的依赖.
4）引人多波束条带扫描测量技术，提高了砂袋性，可为类似工程检测与工程计量支付提供参考. 抛投断面成型检测精度和整体抛投效果评价准确
5）通过设计、施工和检测技术的创新与优化，形成了完整砂袋深水护岸技术.该技术在长江大胜关段成功应用说明设计方法合理，施工方法先130元/m，抛投砂袋护岸造价约90元/m”，大胜关 进，检测技术可行.抛投块石护岸造价约抛投大型砂袋技术节约直接工程投资约300万元.
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