摘要：土工織物在水利工程建設(shè)中應(yīng)用前景廣闊。本文介紹在水深（13～17m）流急，航船頻密的場地中應(yīng)用澳大利亞FS漿墊材料及技術(shù)的施工經(jīng)驗(yàn)，對其推廣應(yīng)用中的一些問題進(jìn)行了探討。

　　1、工程概況佛山大堤位于北江下游支流東平水道左岸，捍衛(wèi)佛山、南海兩市84.3km²土地和80多萬人口，是廣東省五大重點(diǎn)堤防之一。該堤中段的白蛇漩——石險段，長約5km，河段狹窄、彎曲，最窄處河寬80～100m，且為廣州～肇慶～梧州的主航通，航船頻密，高速客船浪損影響大；水流湍急，50年一遇洪水時流量超過4600m³/s；近十年來河床沖刷嚴(yán)重，最大下切局部深達(dá)6～7m，堤腳受割，造成近年多次出現(xiàn)一些坍岸、堤腳石墻沉裂外移、堤坡滑裂失穩(wěn)等險情。對該河段河床演變、水流運(yùn)動特性及整治方案模型試驗(yàn)研究指出，從控制河勢、改善水流條件的整治原則出發(fā)，修建潛壩、二級壩等壩工措施對河床底部流速有較理想的控制效果，但狹窄河段的兩側(cè)岸坡仍必須加強(qiáng)護(hù)坡護(hù)腳措施。

　　本地區(qū)護(hù)岸防沖傳統(tǒng)上多采用拋石，但拋石過多，束窄河床，于行洪、航道均不利，湍急水流帶走分散拋石體下的堤腳泥沙，“沙走石沉”，堤腳受割仍難避免。近年來，當(dāng)?shù)厮�利部門致力跳出傳統(tǒng)拋石護(hù)岸的窠臼，尋求新的護(hù)岸防沖形式，1998年進(jìn)行了水不分散混凝土（NDC）護(hù)岸工程試驗(yàn)，取得較好的效果；2001年又引進(jìn)澳大利亞Foreshore漿墊材料及技術(shù)應(yīng)用于長約580m護(hù)岸工程。

　　2、材料特性FS漿墊是澳大利亞生產(chǎn)的新型人工合成材料，是一種由高度強(qiáng)度，穩(wěn)定性好的聚酯長纖維組成的雙層織物，灌入沙漿后固定成型，是一種能在水下施工，有效防止沖刷，耐腐蝕，對環(huán)境無污染的高新技術(shù)產(chǎn)品。其技術(shù)特點(diǎn)如下：

　�。�1）耐酸、耐堿，不受有機(jī)溶劑和有機(jī)微生物腐蝕，抗輻射及抗老化性能較好，有較長的壽命（30～50年）。

　�。�2）采用現(xiàn)場灌漿充填工藝，整體施工質(zhì)量較易控制，能適應(yīng)水下施工。

　�。�3）織物強(qiáng)度高，透水性強(qiáng)，充填的沙漿可在壓力作用下析出水分，降低水灰比（降至0.5）提高強(qiáng)度。砂漿凝固前可塑性強(qiáng)，漿墊能與基礎(chǔ)緊貼，整體抗沖能力強(qiáng)。

　�。�4）施工較簡單，施工機(jī)具簡單。除沙漿生產(chǎn)機(jī)具外，只需配備15m3/h灌漿機(jī)（壓力1.4MPa）、手提縫紉機(jī)（必要時配發(fā)電機(jī)）各1臺及潛水（輕潛）器材。施工效率高。

　�。�5）織物材料現(xiàn)場裁剪縫接，對工程環(huán)境（坡比、坡面障礙物等）適應(yīng)性強(qiáng)。

　　FS產(chǎn)品的規(guī)格有：有反濾排水點(diǎn)漿墊、無反濾排水點(diǎn)漿墊、鉸鏈塊型漿墊及植草型漿四個系列多個規(guī)格。

　　 3、工程設(shè)計

　　3.1　FS護(hù)岸工程所在河段窄處河寬80～100m，河低高程（珠江基面）－12～－16m，現(xiàn)岸坡大部分已有拋石護(hù)腳，高低不平，綜合邊坡約為1：1.6～1：1.8.工程河段為潮感區(qū)，一般潮水位－0.5～1.2m，P=0.02設(shè)計洪水位5.5m.

　　3.2　漿墊防沖工程設(shè)計斷面示意圖2.漿墊在岸坡拋石整平的基礎(chǔ)上鋪筑。為盡量減少拋石，按原地形整平，控制邊坡為1：1.6～1：1.8，可采用折線邊坡。FS漿墊施工要求邊坡不陡于1：1.5，坡面整平高差<±0.3m.計安排漿墊上端高程0.5m處設(shè)槽錨固，下端至河床底部平坦處延伸2m，沿坡面鋪筑寬度為25.2～30.8m（收縮后寬度）。其下部5.6m寬采用鉸鏈塊型漿墊以適應(yīng)河床變形，上部采用有反濾排水點(diǎn)漿墊。漿墊充灌后上端澆筑C15砼板下端拋石壓固。

　　4、主要施工工藝

　　4.1　拋石整平基面（略）。

　　4.2　漿墊鋪灌。

　�。�1）施工單元劃分。順?biāo)�流方向按�?0m模袋長度為一個施工單元（模袋充灌收縮后平均實(shí)際長度35.9m）。單元間采用搭接，上游單元搭接于下游單元上，搭接寬度2m（實(shí)際完成的搭接寬度平均為2.2m）。

　�。�2）模袋縫制及變形調(diào)整。

　　漿墊材料現(xiàn)場裁剪，尺寸要留有余地，允許灌注時發(fā)生收縮。模袋充填后，收縮率約為5～10％（本工程為6％，一般說來，收縮率與場地條件如坡比、粗糙程度等有關(guān)）。本工程每單元段模袋順坡向由9～11條幅寬3.1m的織物縫接。在模袋上下層分別縫接后，在每幅織物的中間部位，把兩幅布折起10～15cm，縫入“分隔線”，此線可在每次灌注一個長條形模袋后灌注下一條模袋前抽出，既利于先后灌充沙漿的結(jié)合，也利于在每條灌充中完成收縮，避免了集中的大幅度收縮變形。模袋的縫合處應(yīng)能承受不小于1.0MPa的灌漿壓力。在橋樁、端墻等建筑物周圍安裝的模袋，載剪外形可按實(shí)際情況，務(wù)求對防護(hù)對象緊密貼合。模袋縫制后以Ф50mm塑料管子為軸卷成捆，待安裝。

　　（3）采用工廠生產(chǎn)的商品沙漿，用泵車送到現(xiàn)場。采用配合比為水泥（525＃）：粉煤灰：沙：水：外加劑=430：120：1700：460：3.3（kg）。水灰比為1.06.（4）安裝與灌注。模袋鋪設(shè)應(yīng)確保其就位準(zhǔn)確，均勻分布。首段單元自下游開始鋪設(shè)，灌注在每條模袋的上游端開始，自坡頂向坡腳逐條灌注。開始時，把模袋捆展開兩幅寬，充灌一條后再展放下一幅寬。充灌口現(xiàn)場選定，用小刀在上層袋布割剪徑約5cm的口子，插入灌漿管后即可灌注。灌漿口間距6～8m.灌漿應(yīng)有足夠壓力（0.3～0.4MPa），灌注時可用人工踩踏輔助沙漿均勻分布；應(yīng)加強(qiáng)觀察，發(fā)現(xiàn)變形過大或鼓包時，應(yīng)及時終止充灌，特別要防止灌注口被擠脹變形；在模袋充脹1小時后，禁止在上面行走或加載。水下充灌由輕潛人員配合施工。

　�。ㄎ澹�對已充灌完成的漿墊最外側(cè)邊緣用混凝土石塊壓蓋，使其與邊界基床連接可靠。

　　4.3　質(zhì)量控制措施。

　�。�1）拋石整平選取級配良好的石料拋投，在漿墊施工前，由潛水員按5m一斷面進(jìn)行整平檢查，如發(fā)現(xiàn)基床窩坑過大的部位用浮標(biāo)作好標(biāo)志，再用片石補(bǔ)拋，或用水下人工搬移凸出過多的石塊。經(jīng)潛水檢查核實(shí)合格后方進(jìn)行下一工序施工，并整理相關(guān)資料備查。

　�。�2）對模袋織物的主要指標(biāo)測試。

　�。�3）選擇0.5m×0.5m的漿墊面積作灌漿試驗(yàn)，在樣品灌漿完成前應(yīng)保持一定壓力，水灰比應(yīng)減少至能代表正常灌漿過程中的數(shù)值，然后剪開織物，按AS1012的規(guī)定將灌漿體拿去做試驗(yàn)。

　　在現(xiàn)場灌注成型的漿墊切割試塊測取強(qiáng)度指標(biāo)，基本達(dá)到C20的設(shè)計要求。

　　（4）單位面積灌漿量測算控制�，F(xiàn)場試驗(yàn)灌注面積44.9m2的一段漿墊，用漿4.0m³，得飽滿成型的有反濾排水點(diǎn)漿墊平均厚度8.9cm（含小量損耗），符合漿墊規(guī)格指標(biāo)。本工程沙漿總用量1822m³，漿墊總面積20493m²，由此推算的平均厚度8.8cm（含損耗），與小面積試驗(yàn)充灌的灌漿量基本一致，施工中以每臺班用漿量與充灌面積對比指標(biāo)，判斷充灌質(zhì)量。

　　4.4　人力資源配置項(xiàng)目組織管理由監(jiān)理工程師、項(xiàng)目經(jīng)理、澳方專家、施工工程師及施工人員（含潛水員）、質(zhì)量安全管理人員等組成。

　　施工現(xiàn)場一個臺班約9～11人（其中潛水員6人）。

　　5、問題與技術(shù)探討

　　5.1　漿墊施工中出現(xiàn)過的一此問題及對策

　�。�1）展開時纏卷。模袋縫合卷扎成捆，現(xiàn)場就位，逐幅展開后充灌。首段單元充灌中曾出現(xiàn)局部未充灌的模袋材料被已充填漿墊壓蓋的情況。后來，注意了模袋材料卷合前攤平，卷合松緊適度；研究適合逐條放展的綁捆方法及在岸上做模擬操作演習(xí)，協(xié)調(diào)放展操作人員的動作配合等，使問題得到妥善解決。

　�。�2）漂移。施工河道潮起潮落，水流湍急，首段施工單元完成后，發(fā)現(xiàn)模袋底端已順?biāo)�漂移約15m.經(jīng)分析此為分段模袋長度太大（80m），且逐條灌注是從下游端開始所造成。在采取縮短分段單元為40m，每條模袋展開后立即從上游端灌注定位，定位灌注盡可能選擇在平潮期水流稍緩的時機(jī)進(jìn)行，這樣克服了漂移，保證了以后各單元段順利施工，搭接無誤。

　　（3）穿刺。模袋充灌過程中或充灌后受基床石塊等尖銳物刺穿跑漿，此類情況發(fā)生過2～3次。關(guān)鍵是作好基床整平。穿刺發(fā)生后，該部位充灌欠飽滿，但跑漿量一般不會太大，可及時轉(zhuǎn)移充灌口位置。

　　5.2　影響質(zhì)量的主要因素模袋材料強(qiáng)度高，特性良好；沙漿自有相當(dāng)規(guī)模及嚴(yán)謹(jǐn)質(zhì)保體系的攪拌廠家生產(chǎn)，材料質(zhì)量較有保證。因此，在影響質(zhì)量的4M1E要素（材料、機(jī)具、人員、工藝環(huán)境）中，本工程的質(zhì)量主要受場地環(huán)境及潛水施工人員素質(zhì)控制。

　　基床整平影響至大。在水深（12～18m）流急的情況下，整平精度確實(shí)不易控制。坡面上高差過大，充灌時漿體下墜，繃緊纖維材料，模袋正常膨脹受陰，易造成灌漿欠飽滿或爆裂模袋漏灌的部位尚可復(fù)灌，但不飽滿者便不易復(fù)灌。

　　潛水員在水下操作充灌，工作條件惡劣，能見度低，施工流速大于0.7m/s時水下人員操作困難，水下質(zhì)量檢測不易，潛水員的技能、素質(zhì)、工作責(zé)任心至關(guān)重要，應(yīng)加強(qiáng)技能培訓(xùn)、思想教育，健全激勵機(jī)制及注重安全保障。

　　工程質(zhì)量控制特別是對水下部分漿墊成型后的強(qiáng)度指標(biāo)檢測不易實(shí)施。本工程對充填物的強(qiáng)度檢測采用充灌成型后切取試件、現(xiàn)場回彈及充灌后割開織物挖取水分出后的沙漿制備試件等方法，成果有較大的離散性。漿墊充填物的強(qiáng)度受灌漿壓力、作用時間、水分析出程度的影響，是離散性大的原因。對一般的防沖工程來說，在有高強(qiáng)纖維包裹，并形成整體性較強(qiáng)的有相當(dāng)重量的蓋層的情況下，對充填物強(qiáng)度（抗壓強(qiáng)度）要求可以降低，減少水泥用量，這是節(jié)約FS漿墊成本的一個途徑。

　　5.3　與國內(nèi)同類工程或材料比較FS漿墊材料具有如下特點(diǎn)。

　�。�1）充灌口現(xiàn)場選定，靈活性大，充灌口小。充灌后以同質(zhì)袋布墊塞口門即可，操作簡單，不留凸出扎口。

　�。�2）材料強(qiáng)度好，能承受較大灌漿壓力。充灌中曾拿小型刀具穿刺袋布，亦不致破裂爆漿。

　�。�3）不受生產(chǎn)尺度限制，整個工程鋪面無構(gòu)筑縫，成型后美觀。

　�。�4）由坡面上部逐條向下放展充灌的施工次序使織物材料布設(shè)就位、錨固等容易實(shí)現(xiàn)。

　�。�5）施工機(jī)具簡單，充灌工效較高，現(xiàn)每臺班一般可充灌600m²，最高時達(dá)1000m².

　�。�6）因整體性強(qiáng)，成型后所需的墊體厚度較薄。但模袋材料進(jìn)口價格較高。

　　5.4　造價分析

　�。�1）本試驗(yàn)工程由于包含了材料、進(jìn)口關(guān)稅、外方專家及保險等費(fèi)用，造價較高。根據(jù)本工程實(shí)施中發(fā)生的費(fèi)用，按本地區(qū)的人工、材料價格及FS漿墊材料近期的價格。上述成本構(gòu)成中，若場地為淺水、靜水或非航道等條件較好的地區(qū)，則潛水員、港監(jiān)、保險等費(fèi)用可因應(yīng)減少；模袋材料所占比重較大，其價格隨中國入世而下降；根據(jù)防護(hù)對象而選定合理的充填材料的厚度、強(qiáng)度等也降低造價。

　�。�2）省內(nèi)某護(hù)岸工程，1991年使用國產(chǎn)模袋混凝土，施工水深3～6m.當(dāng)時的每m2成本與現(xiàn)時的FP200成本相近。對兩者的成本構(gòu)成比例列見表3.從上表可以看出，后者FS漿墊在模袋材料上占的比例較大，但相沙漿、混凝土所占比例下降，在本例水深大得多的情況下，機(jī)械、潛水人員工資等尚比前者大幅度減少，顯見其在施工工藝、技術(shù)上的優(yōu)勝之處。

　　（3）一個設(shè)計得當(dāng)、施工質(zhì)量有保證的漿墊工程將有較優(yōu)異的防沖性能和較長的使用壽命。盡管一次造價較高，但比造價亦不菲（本地區(qū)拋石護(hù)腳綜合單價約為65元/m³）且段經(jīng)常維護(hù)補(bǔ)充的傳統(tǒng)拋石護(hù)腳來說，無疑較有優(yōu)越性。

　　6、結(jié)語佛山大堤FS漿墊護(hù)岸工程施工工期總工期61天，鋪筑總面積20493m².首段約300m工程在2001年4月中旬完成后，在周邊未作防護(hù)的情況下，經(jīng)受了接近警戒水位的洪水考驗(yàn)，汛后檢查完整無損。現(xiàn)已全部完建的工程外觀良好，受到各方關(guān)注。這一工程實(shí)踐表明：

　　（1）FS漿墊材料比同類工程材料有較明顯的優(yōu)越性。應(yīng)用FS漿墊材料及施工工藝，能在較惡劣的場地條件下施工，鋪筑成完整的護(hù)岸蓋板，防護(hù)性能優(yōu)良，應(yīng)用前景廣闊。

　　（2）水下基床整平是工程確保成功的重要要素，深水及非靜水區(qū)整平工藝尚需進(jìn)一步探討。水下灌注的操作簡便，但灌注質(zhì)量控制及檢測手段也應(yīng)就其可操作性進(jìn)一步研究。

　�。�3）降低工程成本，特別是模袋成本，將賦予這一材料及技術(shù)以更強(qiáng)的生命力，使之在水利工程中得到更廣泛的應(yīng)用。