基于圍海造陸工程中圍堤施工技術(shù)分析

李春陽 李亞靜

摘要：能否在有限工期內(nèi)高效完成圍堤對工程有重要影響。本文針對工期緊、質(zhì)量要求高、吹砂船舶有限、吹填區(qū)土質(zhì)差等情況,采用了布置臨時(shí)砂庫、準(zhǔn)確計(jì)算加載間隙期、加快充填砂固結(jié)等一系列措施,有效地節(jié)省了工期。在圍海造陸工程中,圍堤技術(shù)是關(guān)鍵,其中采用大型充砂袋圍堤最為復(fù)雜。

關(guān)鍵詞：圍海造陸； 圍堤； 大型充砂袋； 施工技術(shù)

Abstract: in limited duration can finish to project high mentioned have an important influence. This article in view of the time limit tight, high quality requirements, blow the sand is limited, the ship fill areas such as soil blow, the temporary sand library, decorate accurate computation loading clearance period, speed up a series of measures such as sand filling consolidation, effectively save time limit. In the sea land building engineering, the beach is the key technology, including the large ShaDai filling most complex mentioned.

Key words: circle the sea land building; Beach; Large ShaDai filling; Construction technology

中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號

前言

充砂袋工藝具有工程費(fèi)用低、作業(yè)面多、施工速度快等優(yōu)點(diǎn),在堤防工程、陸域形成工程等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。大型充砂袋的材料選擇：充砂袋袋體選用聚乙烯編織土工布，質(zhì)量符合工程設(shè)計(jì)要求，一般采用200g/㎡。充砂袋袋體加工縫接采用三股錦綸繩包縫縫接，每接縫不少于2道，針距不大于10mm。充砂袋袋體四周縫制加筋帶，加筋帶采用5cm寬的丙綸加筋帶。充砂袋周邊布置扣環(huán)，受力點(diǎn)在加筋帶上，扣環(huán)每4米一個(gè)，直徑30cm。充砂袋袋體加工長寬尺寸為成品袋體凈尺寸，均不含布料接縫損耗量。充砂袋袖口材料同袋體，直徑30cm間距4M，充砂袋編織土工布在袋體長度方向兩端1m范圍不得出現(xiàn)接縫。土工布充砂袋在我國各個(gè)施工領(lǐng)域中的應(yīng)用已有很長一段歷史，早些時(shí)候，土工布充砂袋被許多研究人員稱為砂腸，國內(nèi)學(xué)者包承鋼等專家把土工布充砂袋歸類為土工特種材料，而按荷蘭土工合成材料和海岸工程專家的分類方法，編織袋、土工沉排、土工布充砂袋和土工包統(tǒng)稱為土工系統(tǒng)而有別于土工合成材料。土工布充砂袋與傳統(tǒng)的塊石和預(yù)制混凝土構(gòu)件等相比，它是利用土工布制作成管狀，充填疏浚材料或泥漿等制作成的土工布充砂袋，具有降低工作量、縮短施工周期、節(jié)約工程費(fèi)用、就地采用當(dāng)?shù)赜倌嗌凹爱?dāng)?shù)卦O(shè)備、降低工程維修費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在一些砂石料等極其短缺的地區(qū)，采用土工布充砂袋技術(shù)也不失為一種經(jīng)濟(jì)、高效的好方法。

一、工程介紹

以某工程為例，圍堤工程累計(jì)總長度為 9 116.81 m，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級二級圍堤長度為 5 978.14 m，臨時(shí)隔堤長度 3 138.67 m。圍堤及隔堤為斜坡實(shí)體式結(jié)構(gòu)，堤心材料采用大型充砂袋，內(nèi)外上邊坡 1∶1.5，下邊坡 1∶2。外側(cè)采用 300 mm 厚 50 ~ 100 kg 塊石護(hù)面，內(nèi)側(cè)采用 300mm 袋裝碎石護(hù)面。海底泥面 （0.1 ~ -11.1 m） 主要為淤泥及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。堤底采用拋填砂墊層，打設(shè)塑料排水板，頂部鋪設(shè)土工布進(jìn)行常規(guī)地基處理。

二、施工方案分析

本工程節(jié)點(diǎn)工期明顯，必須在冰凍期前完成充砂袋及護(hù)面層施工，否則在海水凍脹融沉及潮汐的侵蝕下，對充砂袋的破壞是十分巨大的。由于該工程東圍堰部分海底泥面較高，土質(zhì)差不能作為吹填取泥區(qū)，吹砂船數(shù)量有限，如何快速完成充砂袋施工，成為制約工期的關(guān)鍵。對此，采用了布置充砂袋砂庫方案。在泥漿泵有效吹距范圍內(nèi)布置臨時(shí)砂庫，雖然增加了工序，造成了一定吹填砂的流失，但增加了工作時(shí)間和工作面，有效地節(jié)省了工期。在施工的同時(shí)，計(jì)算充砂袋加載間歇期，避免盲目等待加載間歇期造成的時(shí)間延誤。對傳統(tǒng)的施工工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，舍棄了不必要的工序。

1、 臨時(shí)砂庫的布置。

由于施工船舶有限，每艘吹砂船的施工效率約 200m3/h，這樣就限制了充砂袋施工的速度。對此，采用在泥泵的有效吹距內(nèi)布置砂庫的方案，可以利用臨時(shí)砂庫進(jìn)行充砂袋施工，擴(kuò)大了工作時(shí)間，提高了工作速度。砂庫一般選擇在泥面較高，易于施工的位置，吹填之前，底部放置砂袋布，周圍布置袋裝砂以減少砂流失。吹砂庫的時(shí)間為吹砂船的閑置時(shí)期，但距充砂袋施工的時(shí)間不宜過長，以減少潮汐對砂庫的影響。

本工程東圍堰 0~300 m 段充砂袋施工采用布置臨時(shí)砂庫方案，通過實(shí)際統(tǒng)計(jì)，增加的工程費(fèi)用約占綜合單價(jià)的20 %，但工期比預(yù)計(jì)減少 30 %以上。成功地在節(jié)點(diǎn)工期內(nèi)完成了施工任務(wù)，帶來的經(jīng)濟(jì)效益是無法估量的。因此，在工期緊迫的情況下，采取此種方案，是切實(shí)可行的。

2、加載間隙期的計(jì)算

在圍堤施工中，由于海底多為淤泥質(zhì)土，承載力較小，在施加上覆荷載時(shí)會(huì)引起圍堤沉降。圍堤沉降未穩(wěn)定時(shí)施加上覆荷載，會(huì)導(dǎo)致圍堤沉降突然增大，造成圍堤失穩(wěn)破壞。對此需要計(jì)算在上一級荷載作用下，底部土體固結(jié) 70 %所需的時(shí)間。

塑料排水板間距：l = 100 cm；塑料排水板按正方形布置，其影響范圍的直徑：de= 1.128 l = 112.8 cm；標(biāo)準(zhǔn)塑料排水板可按直徑為 5 cm 的砂井進(jìn)行計(jì)算，即：dw= 5 cm；井徑比：n =de = 22.56。

參數(shù)：

式中：H 為豎向排水距離，單面排水，此處取 13 m；Ch為水平固結(jié)系數(shù)，當(dāng)標(biāo)高達(dá)到 3.5 m 時(shí)，據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告取3.0 × 10-3cm2/s；Cv為豎向固結(jié)系數(shù)，當(dāng)標(biāo)高達(dá)到 3.5 m時(shí)，據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告取 2.0 × 10-3cm2/s。則，第一級荷載加載的間歇期：

式中： 為平均固結(jié)度，圍堤基本穩(wěn)定時(shí)，取 70 %。

3、施工工序的優(yōu)化設(shè)計(jì)

充砂袋砂源來自運(yùn)砂船及臨時(shí)砂庫，分別采用吹砂船、泥漿泵施工。臨時(shí)砂庫利用船舶閑置期、加載間歇期進(jìn)行吹填，這樣在船舶有限的情況下，提高了施工效率，節(jié)省了工期。

對傳統(tǒng)的施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，采取充砂袋二次吹填、加快固結(jié)的方案。吹填按充填→迸漿→二次吹填至袋內(nèi)土體厚度滿足設(shè)計(jì)要求的工序進(jìn)行。

三、施工方法分析

1、充砂袋施工根據(jù)潮水分層施工，底層袋充灌需在最低潮時(shí)進(jìn)行，后面幾層砂袋在低潮和漲潮初期充灌。

2、袋子布置：袋子在橫向應(yīng)為整體，在縱向尺寸應(yīng)大于橫向，垂直于堤軸線，水下宜設(shè)定位樁，縱向?qū)咏渝e(cuò)縫不小于 3.0 m，采用補(bǔ)角法進(jìn)行定位。同層相鄰袋體接縫處應(yīng)預(yù)留收縮量，確保充填后兩袋相互擠緊，且兩袋間嚴(yán)禁有貫通縫隙。

3、充砂袋施工采用水力充填法施工，要求充填砂性土，其粒徑大于 0.075 mm 的顆粒含量應(yīng)大于 50 %，粘粒含量應(yīng)控制在 10 %以內(nèi)。

4、充填施工應(yīng)用高壓水槍進(jìn)行水力造漿，泥漿濃度宜為 20 %～45 %。袋子充填厚度一般控制在 0.4～0.5 m 之間，充填飽滿度宜為 80 %。

5、充砂袋在充填過程中，人工視現(xiàn)場情況在袋體頂面來回踩踏，使砂顆粒重新排列趨于緊密，并加快袋體排水固結(jié)速度，待整個(gè)砂袋達(dá) 70 ％的飽滿度時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少充填砂袋機(jī)械或停止充填，以防布袋爆裂。

6、在充填過程中如 1 次達(dá)不到理想高度，待砂袋稍有固結(jié)后，進(jìn)行 2 次充填，直到達(dá)到理想的充填厚度。充填袋在固結(jié)度達(dá)到 70 ％后，可以進(jìn)行上一層充填袋的施工。

四、結(jié)語

本工程采用臨時(shí)砂庫，加載間歇期計(jì)算，優(yōu)化施工工藝等方案，有效地節(jié)省了工期，提高了工作效率。一是通過構(gòu)建臨時(shí)砂庫，增大了工作面，在吹砂船舶有限及吹砂船無法作業(yè)時(shí)可以有效地提高施工速度。但增大了吹砂工序，砂庫在潮汐作用下易流失。二是通過計(jì)算加載間歇期，得出在瞬時(shí)加載完成后下一級加載所用的時(shí)間，避免了盲目等待造成的時(shí)間浪費(fèi)。三是通過優(yōu)化組織設(shè)計(jì)，采用二次吹填、加快固結(jié)排水的方案，達(dá)到了砂袋不破裂，表面平整的目的，降低了返工率。

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