深水區(qū)閉氣土方施工技術(shù)及其在圍墾工程中的應(yīng)用

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(浙江省圍海建設(shè)集團(tuán)股份有限公司， 浙江 寧波 315040)

深水區(qū)閉氣土方施工技術(shù)及其在圍墾工程中的應(yīng)用

鄭敬云，夏平華

(浙江省圍海建設(shè)集團(tuán)股份有限公司， 浙江 寧波 315040)

本文緊密結(jié)合工程實(shí)際，闡述了深水區(qū)閉氣土方的施工工藝流程及其關(guān)鍵技術(shù)。深水區(qū)閉氣土方施工技術(shù)適用于水深2～10m、流速不大于3m/s、風(fēng)力不大于6級(jí)的工況施工，尤其適用于原始涂面低、斷面方量大的閉氣土施工。實(shí)例表明，該施工技術(shù)可靠，可縮短閉氣土方施工工期、降低施工成本，為同類工程應(yīng)用提供了成功范例。

深水區(qū)； 閉氣土方； 圍墾工程；施工技術(shù)

1 前 言

我國(guó)人多地少，土地資源寶貴，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)土地的需求量逐漸增大。海涂土地資源的開發(fā)利用可有效緩解土地需求矛盾。深水圍墾已成為沿海產(chǎn)業(yè)帶開發(fā)的主流發(fā)展方向，灘涂圍墾工程開始向外海拓展進(jìn)入深水區(qū)域，深水區(qū)的原始灘面高程以-2～-10m為主。深水區(qū)域浪高潮大，為確保圍堤穩(wěn)定，距海堤坡腳線100m以上大范圍淺層取土。

目前圍墾閉氣土方施工技術(shù)有活塞式淤泥泵法和工程車陸上運(yùn)輸法，前者施工破壞了原狀土，土方含水率高，不易固結(jié)，施工時(shí)間長(zhǎng)；后者施工增加了二次倒運(yùn)費(fèi)，且與圍堤拋石施工存在交叉干擾等。因此，研制一種既能快速形成度汛斷面，且抵抗風(fēng)浪沖刷效果好的深水區(qū)閉氣土方施工技術(shù)尤為重要。

2 閉氣土方作用及常規(guī)施工方法

2.1 閉氣土方作用

閉氣土方定義：在圍墾工程的主堤與子堤間設(shè)置一條梯形土壩，防止主堤滲水，形成閉氣效果，確保主堤穩(wěn)定。

材質(zhì)：一般為灘涂淤泥、壤土(黏粒含量不小于15%)。

環(huán)境效益：減少了陸上土方開挖，增加了近海處的水深，在一定程度上起到清淤疏浚的作用。

2.2 閉氣土方常規(guī)施工方法

2.2.1 活塞式淤泥泵吹填施工方法

利用抓斗船在指定海域取淤泥，將淤泥裝入活塞式淤泥泵，通過管道將淤泥輸入閉氣土方吹填區(qū)。

2.2.2 工程車陸上運(yùn)輸施工方法

施工時(shí)由自航駁將淤泥運(yùn)至海堤臨時(shí)碼頭處，再把淤泥從泥駁上抓放到自卸車上，由自卸車運(yùn)至閉氣土方施工區(qū)段，再?gòu)暮５躺舷蛳滦读稀ｉ]氣土方常規(guī)施工方法如表1所列。

表1 閉氣土方常規(guī)施工方法

3 深水區(qū)閉氣土方施工方法

深水區(qū)閉氣土方施工以平均潮位為界，分為水下、水上閉氣土方施工。水下閉氣土方施工主要采用抓斗船+自航開底駁組合施工，抓斗船從指定海域取土并卸入開底駁，開底駁裝泥運(yùn)至指定區(qū)域拋填；水上閉氣土方施工采用抓斗船+自航開底駁+桁架式土方筑堤機(jī)組合施工，由開底駁將淤泥卸至桁架式土方筑堤機(jī)有效取土范圍內(nèi)，再由桁架式土方筑堤機(jī)二次抓取淤泥拋填至指定區(qū)域。

深水區(qū)閉氣土方施工技術(shù)適用于水深2～10m、流速不大于3m/s、風(fēng)力不大于6級(jí)的工況，尤其適用原始涂面低、斷面方量大的閉氣土施工。

3.1 工藝流程

深水區(qū)閉氣土方施工工藝流程如圖1所示。

3.2 桁架式土方筑堤機(jī)施工簡(jiǎn)介

桁架式土方筑堤機(jī)(橋式土方筑堤機(jī))是一種將抓土和送土結(jié)合在一起的黏土輸送設(shè)備，利用平底浮體來支撐鋼桁架梁結(jié)構(gòu)，通過梁上的抓斗往復(fù)作業(yè)進(jìn)行土方集料與布料的灘涂桁架式土方筑堤機(jī)，成功解決了多年來一直困惑沿海灘涂土方施工的難題。桁架式灘涂筑堤機(jī)移動(dòng)裝置如下頁圖2所示。

圖1 深水區(qū)閉氣土方施工工藝流程

在配有雙抓斗的桁架式灘涂筑堤機(jī)的桁架梁上，其中一個(gè)抓斗取土?xí)r，另一個(gè)抓斗在堤壩上空卸土，兩個(gè)抓斗同時(shí)往復(fù)運(yùn)行進(jìn)行土方施工。當(dāng)一個(gè)斷面施工完成后，利用錨機(jī)向施工順序方向移動(dòng)一個(gè)施工船位，完成第一層施工后，回到原先開始處進(jìn)行第二層施工，周而復(fù)始，直至完成全部任務(wù)。桁架式土方筑堤機(jī)施工示意圖如圖3所示。

圖2 桁架式灘涂筑堤機(jī)移動(dòng)裝置

圖3 桁架式土方筑堤機(jī)施工示意圖

4 施工過程

閉氣土方施工在海堤第一層拋石完成一段(約100m)后開始，跟進(jìn)石方工程施工，按“薄層輪加、均衡上升”的原則分層梯級(jí)推進(jìn)，保持與石壩平行，進(jìn)度較石方工程施工稍滯后，高程稍低。

4.1 施工準(zhǔn)備

收集基礎(chǔ)資料：包括施工現(xiàn)場(chǎng)自然環(huán)境、設(shè)計(jì)文件和地質(zhì)資料、深度和分布范圍。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境和施工條件進(jìn)行全面分析, 掌握施工水域的潮汐、水流、流速和波浪等水文資料及其岸坡、水底的地形地貌等情況；在施工區(qū)域附近設(shè)置水尺,明確工程的測(cè)量控制點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)。

4.2 設(shè)置差分定位系統(tǒng)

抓斗船施工的平面控制采用GPS全球定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)電腦屏幕顯示并監(jiān)測(cè)平面開挖位置；深度控制采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施驗(yàn)潮和船舶定深控制系統(tǒng)，并根據(jù)當(dāng)時(shí)潮位，采用測(cè)深水砣校核，在自航開底駁上亦設(shè)置GPS平面定位系統(tǒng)，準(zhǔn)確定位閉氣土方拋填位置。

4.3 水下閉氣土方施工

施工前根據(jù)設(shè)計(jì)要求在主堤及子堤閉氣土方側(cè)按規(guī)定鋪設(shè)無紡?fù)凉げ嫉鹊篂V層，自航開底駁?？吭谧ザ肥酵谀啻瑐?cè)面，抓斗式挖泥船從事先規(guī)劃好的取土區(qū)取土并卸入自航駁泥倉(cāng)內(nèi)，自航駁根據(jù)事先規(guī)劃好的拋泥區(qū)，利用GPS定位，把淤泥運(yùn)至閉氣土方拋填部位徐徐打開卸料門，并移動(dòng)船只。水下閉氣土方拋填部分以100m為一個(gè)單元左右逐層輪加，以拋填段閉氣土方不會(huì)出現(xiàn)隆起現(xiàn)象為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為防止漏拋、欠拋，施工過程中采用水深儀跟蹤測(cè)量，發(fā)現(xiàn)漏拋處及時(shí)補(bǔ)拋。

4.4 水上閉氣土方施工

水上閉氣土方施工是指當(dāng)閉氣土方拋填至一定高程(一般為▽0.0m)后，由于自航開底駁受吃水深度的影響，開底駁無法進(jìn)入閉氣土方施工區(qū)，而要借助桁架式筑堤機(jī)進(jìn)行二次拋填。施工時(shí)先利用自航開底駁將土方倒運(yùn)至海堤子堤內(nèi)側(cè)坡腳線附近，再由桁架式筑堤機(jī)把土方二次拋填至閉氣土方區(qū)。水上閉氣土方每層拋填厚度控制在0.3～0.5m之間，培土間隙時(shí)間應(yīng)根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及觀測(cè)資料確定，閉氣土方施工加荷控制標(biāo)準(zhǔn)如表2所列。

表2 閉氣土方施工加荷控制標(biāo)準(zhǔn)

4.5 理坡

待水上閉氣土方基本固結(jié)后，用小型挖機(jī)按設(shè)計(jì)圖紙要求對(duì)邊坡進(jìn)行修理。

5 工程應(yīng)用

寧海縣下洋涂圍墾工程位于浙江海岸中部的三門海灣內(nèi)，圍墾面積為3586.67hm2，為Ⅲ等3級(jí)建筑物，海堤防洪(潮)標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇設(shè)計(jì)高潮位迭加50年一遇風(fēng)浪組合設(shè)計(jì)。海堤總長(zhǎng)約17km，由堤心石填筑、外海側(cè)護(hù)面、內(nèi)海側(cè)防滲體、堤頂結(jié)構(gòu)四大部分組成。其中內(nèi)海側(cè)防滲體主要為閉氣土方，閉氣土方總量為68.3萬m3。

灘涂高程為-0.5～-6.0m,閉氣土土源采用堤身內(nèi)、外側(cè)海涂泥，取土范圍要求離堤腳線150m以外，采取淺挖廣取的原則，取土深度一般為0.5～2.5m。

其施工效益分析如表3所列。

表3 施工效益分析

注： 本表中培土間際均指平均潮位以上閉氣土方培土間隙。

從表3可知，在該工程中采用深水區(qū)閉氣土方施工技術(shù)比工程車陸上運(yùn)輸施工節(jié)約成本(22-12)×68.3=683萬元，且由于該施工技術(shù)應(yīng)用對(duì)海堤拋石施工不存在交叉干擾，工期提前了3個(gè)月。實(shí)踐表明，該施工技術(shù)受潮水影響小，連續(xù)施工作業(yè)能力強(qiáng)，提高了生產(chǎn)效率，保證了施工質(zhì)量，縮短了工期，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著。

6 結(jié) 語

深水區(qū)閉氣土方施工技術(shù)適用于水深在2～10m、流速不大于3m/s、風(fēng)力不大于6級(jí)的工況施工，尤其適用原始涂面低、斷面方量大的閉氣土施工。該技術(shù)對(duì)原狀土擾動(dòng)小，土方拋填位置精確，確保了閉氣土方施工質(zhì)量，縮短了施工工期，豐富了深水閉氣土方施工技術(shù)在圍墾工程中的應(yīng)用內(nèi)涵，為同類工程應(yīng)用提供了成功范例。

Deepwater Zone Choking Earthwork Construction Technology and Its Application in Reclamation Project

ZHENG Jing-yun, XIA Ping-hua

(Zhejiang Reclaim Construction Group Co., Ltd., Ningbo 315040, China)

In the paper, engineering practice is closely combined for elaborating construction process flow of deep water zone choking earthwork and its key techniques. Deepwater zone chocking earthwork construction technology is applicable to working condition construction with water depth of 2～10m, flow rate of not greater than 3m/s and wind force of not more than grade 6. It is especially applicable to choking earthwork construction with low original coating and large cross-section earthwork quantity. Examples show that the construction technology is reliable, earthwork construction period can be shortened, construction cost can be lowered, thereby providing successful example for similar project application.

deepwater zone; choking earthwork; reclamation project; construction technology

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1005-4774(2014)12-0002-04