吹填砂技術在陸域形成工程中的應用

王文燦，何松瑋，吳松華

(中交上航局航道建設有限公司，浙江寧波 315200)

1 引言

舟山市金塘木岙集裝箱物流基地陸域形成項目采用吹填砂形成陸域，吹填砂分為老大堤內和老大堤外兩部分。老大堤外陸域形成面積86.0萬m2，吹填標高3.7m，吹砂量600.8萬m3;老大堤內陸域形成面積110.9萬m2，吹填標高4.2m，吹砂量286.3萬m3。具體布置見圖1。

吹砂施工按位置分老大堤外和老大堤內兩個區(qū)域，新建圍堤內側以-2.0m處為界分二次吹填。前期先安排2艘吹砂船進行老大堤外的吹填，待灘面上積留一定量的砂后，立即進行內護岸充灌袋施工。圍堤施工時，調整吹砂船位置至圍堤軸線外150m處，并預留圍堤各分項的施工作業(yè)面，待圍堤施工至-2.0m處時，吹填圍堤內側的靠背砂，-2.0m以上根據圍堤施工進度逐步吹填至設計高程+3.7m。

圖1 施工平面布置

老大堤外側吹填根據吹砂進度要求和圍堤施工進度再安排2艘吹砂船。老大堤內側吹填根據業(yè)主要求再行安排。

考慮到吹填砂在施工過程中固結、沉降、交工時間等因素，按泥層厚度預留吹砂厚度0.2～0.8m。

地質勘探資料表明，本工程場地近岸段淤泥層較厚，基巖埋藏較深且起伏變化大。其中淺層分布的淤泥質土性質差，具有低強度、高靈敏度、高壓縮及易觸變、蠕變等特性，土層承載力很低，因而給吹填施工帶來一定難度。

2 施工準備

2.1 施工船舶選擇

本工程位置屬亞熱帶海洋性季風氣候地區(qū)，四季分明，受海洋性氣候影響較為明顯。在選擇施工船型時，充分考慮到氣候因素的影響及本工程對砂質的要求。挖砂、運砂、吹砂船舶的選型如表1所列。

表1 施工船舶配備匯總

2.1.1 吹砂船

本工程選用800m3/h吹砂船。每條吹砂船配備有6臺30kW泥泵，其并聯后的排距和揚程完全滿足本工程的吹砂要求。吹砂船從駁船艙內吸砂輸運，吹排砂濃度高，一般在20% ～25%，相對于吹填區(qū)排水量少。吹砂船拋錨固定，抗風能力強，占用水域面積小。擬投入4艘800m3/h吹砂船。根據當地施工條件，考慮到自然影響、船機修理、生產性停歇時間等因素，考慮每天吹砂時間利用率為65%，實際最低施工能力為:

2.1.2 采砂船

根據本工程的工況條件及對吹砂的砂質要求，采用800m3/h吸砂船采砂，其優(yōu)點在于:吸砂船采砂工作效率高，可以保證采砂質量和供砂強度。擬投入4艘800m3/h取砂船，考慮到漲落潮水、自然影響、船機修理、生產性停歇等因素，考慮取砂時間利用率為70%，實際最低施工能力為:

2.1.3 運砂船

綜合考慮施工現場的水域條件和運砂強度要求，選擇2000m3以上的自航駁船運砂的方案。擬投入20艘2000m3海上駁船?？紤]航距、航速、船機修理、自然影響、生產性停歇時間和吹填等待等因素，每條吹砂船配備5艘運砂船。

2.2 水門布設

老大堤內吹填時計劃設置水門2座，位于吹填區(qū)西南或東南，水門結構形式采用鋼箱式雙水門，排水管采用直徑780mm鋼管，每座水門布置2根排水管，排水管長根據隔堤寬度確定。水門排水管外側，設逆止閥，以防漲潮水流倒灌，水門外側鋪設土工布防止沖刷。為防止吹砂時泥砂隨水流入泄水管發(fā)生堵塞現象，施工開始后，在箱前放一塊0.2m高的閘板，以后隨吹砂進度及吹填區(qū)內的水位情況逐步加高，直至吹砂結束。

老大堤外區(qū)域吹填時在東南角設有龍口，吹填尾水全部由此處排放，在龍口合龍后，將在東北側內護岸上設置水門，解決新建大堤整體成形后的排水問題。詳見上頁圖1。

2.3 吹砂船及吹砂管線布設

2.3.1 吹砂船布設

老大堤內吹填時吹砂船布設:需根據業(yè)主要求決定具體開始吹填時間。如在開工之初進行吹填，4艘吹砂船布設在老大堤向海側150m左右，施工時根據水深圖做具體調整，但原則上擬布設在新建圍堤范圍以內，并離開新建圍堤一定距離，以便給圍堤施工的各種專用船舶提供工作面;如吹填時間在新建圍堤成形后，則4艘吹砂船布設在距新建圍堤鎮(zhèn)腳拋石以外(離開圍堤前沿線至少150m安全距離)，由北向南依次排開。

老大堤外吹填時吹砂船布設:前期吹填進場2艘吹砂船，定位在施工區(qū)域南側，分別往魚塘和露灘區(qū)域進行吹填。施工時，根據當地的水流條件，2艘吹砂船布設在距新建圍堤鎮(zhèn)腳拋石以外(離開圍堤前沿線至少150m)。根據進度要求，再陸續(xù)增加吹砂船至4艘，由北往南分施工區(qū)域一字排開，分別往各自的施工區(qū)域進行吹填。

定位采用4個重量為2t的鐵錨八字形定位，其錨纜長度、角度要考慮本船的移位、抗風浪和運砂船的航行等。詳見圖1。

2.3.2 吹砂管線布設

吹砂管線由水上浮管和岸管組成。由于吹砂船離岸較遠，砂管大部分在水里，這部分砂管必須采用浮管，浮管的兩端相接處采用橡膠軟管接頭(見圖2)。

圖2 吹砂浮管斷面示意圖

為避免對新建圍堤施工造成影響，將在圍堤上預設管線，待吹填結束后拆除。進行老大堤內區(qū)域吹砂時，吹砂船管線長度最長約1800m(其中單船拼接浮管最長約600m，岸管最長約1200m)。根據現場觀察情況，若吹砂區(qū)域積水較深，排泥管線前三節(jié)采用浮管，確保施工正常進行。

吹砂管線的平面布置根據吹砂船的總揚程、吹砂距離、吹填高程、潮位變化等方面的情況加以綜合考慮，來選定吹砂管線的位置。老大堤外側2艘吹砂船各布設一根主管線，露灘區(qū)域主管線直接從吹砂船通過連接浮管接出后至灘面上，再在灘面上布設若干條不同方向的支管線，根據吹砂區(qū)域的變動再接至主管線。魚塘區(qū)域主管線由吹砂船接至魚塘老圍堤坡腳側，在老圍堤堤頂用人工鑿開一寬度約1m的缺口，管線由缺口穿過接至魚塘區(qū)域，再根據吹填區(qū)域的變化設置若干支管線。管頭用鋼架支撐或油筒固定抬高，使出砂口與吹砂面形成一定的高度，可使吹填砂順著水流由高處往低處散布沉積。

2.4 施工測量

2.4.1 吹填區(qū)域的確定

吹砂開始時，吹填砂會隨著水流由高處往低處流散。為防止吹填砂流出施工邊線，需盡快施工內護岸充灌袋和圍堤充灌袋。由于內護岸充灌袋用砂采用場地內的吹填砂，前期施工時應預留出內護岸的施工作業(yè)區(qū)域，以離內護岸外坡坡腳20m為宜。

2.4.2 高程控制

吹填開始前，在吹填區(qū)原始泥面上布置一定間距的標高桿。吹填時，嚴格按設計要求控制分層吹填厚度和頂面高程，采用人工踩砂和機械整平的方式來控制最終的平整度。

2.4.3 測量儀器

邊線點用全站儀放樣，標高采用全站儀結合水準儀的方式來測量。吹砂工程擬投入一臺全站儀和一臺水準儀，具體如表2所列。

表2 測量儀器配備一覽

2.5 質量控制要求

a.本工程陸域形成采用吹填中粗砂或中細砂，含泥量小于10%。采砂時嚴格按照施工技術要求做好檢驗工作，取樣進行泥沙顆粒分析，確保施工過程中砂質符合吹填要求。

b.取砂區(qū)的位置有明顯標志，施工區(qū)域附近須設置水尺，控制取砂區(qū)底部高程，從而保證所挖取的砂質符合要求。

c.吹填砂標高為3.7m和4.2m(指吹填砂壓縮沉降穩(wěn)定后的驗收標高)，吹填時控制吹填分層厚度，按時觀測沉降量，并預留一定的沉降量。

d.吹填工程的允許偏差、檢驗數量和方法應符合規(guī)范要求。

3 吹砂施工

3.1 吹砂施工原理

吹砂(取砂船→運砂船→吹砂船)施工原理是依靠取砂船上安裝的離心式砂泵將砂水混合物吸起后排入運砂船中，并通過運砂船運至吹砂船旁。吹砂船船舷的一側安裝有吸砂管、吸砂頭以及沖水管等吸砂裝置。依靠船上的大型吸砂泵從靠泊于船舷旁的運砂船中的砂水混合物吸入，再經吹砂船另一側排砂管線輸送到吹填區(qū)內，砂水混合物在吹填區(qū)內經過沉淀后，砂留在吹填區(qū)內，尾水通過排水口排出施工區(qū)。如下頁圖3所示。

圖3 采、運、吹砂施工示意圖

3.2 吹砂施工流程

吹砂施工基本遵循以下工作流程，具體詳見圖4:

圖4 吹填工程施工流程

3.3 吹砂施工技術要點

a.吹砂船主管線垂直于新建圍堤軸線進入吹填區(qū)開始施工，逐步從吹填區(qū)南側向北推進，直到南側達到要求標高后，再逐步向北布設支管線。

b.吹砂前通過地形測量，計算吹填區(qū)的最大容積量，以確保管線布置合理，避免不必要的接、移管作業(yè)對施工進度造成影響。

c.根據吹填區(qū)吹填的最大流量設計排水口的過水斷面與設計區(qū)內排水口，在施工過程中，要加強對區(qū)內水位的觀察與護岸的觀測，防止積水過多危及護岸結構安全。

d.吹填分層進行，施工中要防止局部吹填高度過大。若有局部過高須及時用推土機進行推平。

e.為防止吹砂區(qū)內雜物隨排水流進海域造成二次污染，在吹填區(qū)內排水口上設置排污攔網，定時由專人清理收集，施工完成后統(tǒng)一運至指定地點進行丟棄。

f.吹填面高程控制。吹填面高程的控制是直接影響工程竣工驗收的一個重要環(huán)節(jié)。對吹填層面高程進行控制是保證施工質量的一個重要手段。在吹填過程中，詳細設計吹填分支管線的布設走向，并按一定間距布設標高桿，控制排砂管線管底高程及出砂口砂面高程，以嚴格控制吹填高程，確保吹填后的平整度。

g.吹填區(qū)平整控制。吹砂過程中，采用調整出泥口、支管線補足及人工踩砂的方式控制平整度，局部區(qū)域吹砂結束后用裝載機進行推平，達到質量驗收要求。

4 質量保證措施

4.1 砂質保證措施

4.1.1 吸砂過程砂質控制

吸砂船進入指定采砂區(qū)后，當班大副根據采砂區(qū)的砂層厚度鉆探資料，結合吸砂船自身施工工藝需要，合理控制吸砂深度，發(fā)現砂源與設計要求的砂質不符時，吸砂船應及時調整吸砂位置，對已裝駁而不符合設計要求的砂土，應及時清艙，重新裝駁。吸砂過程中砂質分析一般采用目測及憑手捏感覺，初步分析砂質質量，及時掌握砂質情況，質檢人員應作定期的泥砂顆粒篩分試驗，形成砂質初步自檢體系，確保砂質達到要求。

4.1.2 吹砂過程砂質控制

當重駁被運至吹砂船時，由吹砂船當班大副全面負責吹砂過程中的砂質檢查，對不符合砂質要求的重載駁，及時退回清艙處理，重新裝砂。同時，將砂質情況及時反饋給吸砂船和項目部，以便及時調整吸砂船船位，改進吸砂施工工藝，使砂的質量在進吹填區(qū)前從根本上得到保證。

4.1.3 吹填區(qū)內砂質控制

除了做好上述兩方面的砂樣自檢工作外，按設計要求在吹填區(qū)內取一砂樣，并送交有資質的鑒定單位進行砂樣分析，以確保砂質質量滿足設計要求。在吹填區(qū)內取樣工作具體由質檢人員負責，會同監(jiān)理工程師共同采樣。

4.2 吹填施工組織管理

組建一支吹填管線組，具體負責管線的布設、延伸、拼接工作。在施工前，由技術人員向管線組詳細講解管線布設的具體要求，對主管線、分支管線及使用岔管過程中的注意事項作交底工作，使吹砂管線的鋪設滿足設計的吹填要求。

5 結語

本工程采用吹填砂施工技術，有效地保證了工程的進度，取得了滿意的效果。本工程屬于水上施工，機械設備和人員較多，施工船舶施工期間受現場風浪影響較大，施工船舶必須備有避風錨地?，F場施工必須制定相關安全管理規(guī)定，加強現場施工人員和管理人員的安全意識，確保安全生產。

1 JTJ 203—2001水運工程測量規(guī)范［S］.

2 JTJ 324—2006疏浚與吹填工程質量檢驗評定標準［S］.

3 JTS 257—2008水運工程質量檢驗標準［S］.

4 JTS 2005—1—2008水運工程施工安全防護技術規(guī)范［S］.

5 JTS 258—2008水運工程測量質量檢驗標準［S］.