大型充填袋發(fā)生斷裂問題的原因分析研究

劉 璟

（中國水產(chǎn)廣州建港工程公司，廣東廣州 510220）

0 引言

天津港是我國沿海主要港口和國家綜合運輸體系的重要樞紐，是沿海集裝箱干線港和能源、原材料運輸?shù)闹饕修D(zhuǎn)港，是我國對外貿(mào)易的重要口岸、環(huán)渤海地區(qū)的區(qū)域性中心港口。港區(qū)空間布局分類：規(guī)劃“一港九區(qū)”的空間布局分別為北疆港區(qū)、南疆港區(qū)、東疆港區(qū)、大沽口港區(qū)、高沙嶺港區(qū)、大港港區(qū)、北塘港區(qū)、漢沽港區(qū)、海河港區(qū)。

天津港建設(shè)圍埝施工中，常常使用大型充填袋作為堤心結(jié)構(gòu)，但是在施工過程中，由于各種原因會導(dǎo)致施工成型的大型充填袋發(fā)生斷裂，此問題會影響到整個工程施工進度和成本，嚴重情況下甚至會影響到工程質(zhì)量，根據(jù)天津港兩個圍埝工程施工實例，對充填袋發(fā)生斷裂問題進行分析和處理。

1 實例研究

1.1 實例 1

天津南港工業(yè)區(qū)東港池西側(cè)1,2,3區(qū)圍埝、吹填、造陸工程三標段，工期2011年6月至2011年12月，基礎(chǔ)部分為砂墊層、排水板、土工格柵等，堤心分兩個斷面，標高+1.5m以下為大型充填袋，標高+1.5m以上兩側(cè)為大型充填袋，中間散吹砂。本工程施工在2011年12月1日完成堤心施工，2011年12月2日圍埝靠外海側(cè)發(fā)生嚴重位移和沉降，中間最嚴重的地方往外海側(cè)位移達到3m，沉降達到2m，圍埝內(nèi)海側(cè)無變化，影響長度約100m。

根據(jù)施工斷面圖和現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)分析，標高+2.0m以下的充填袋出現(xiàn)縱向斷裂，斷開的一部分充填袋向東側(cè)滑移，斷面示意圖如圖1所示。

圖1 斷裂前后圍埝斷面示意圖

由于缺乏經(jīng)驗，施工中未進行任何處理，仍然按照原設(shè)計斷面施工，直接在發(fā)生沉降的充填袋上進行充填袋加高施工，并且將中間散吹砂施工到設(shè)計標高，施工完成后，發(fā)生位移和沉降的位置又繼續(xù)位移和沉降，3天后恢復(fù)到處理前的樣子。

經(jīng)過多方咨詢和商討，決定先暫停充填袋和散吹砂施工，在發(fā)生位移的充填袋邊上進行拋石壓載，壓載10天后再進行充填袋和散吹砂施工，施工達到設(shè)計標高后未發(fā)生嚴重的位移和沉降，實踐證明此方法效果較好。

1.2 實例2

臨港經(jīng)濟區(qū)三期14區(qū)圍堤及部分吹填工程，工期2011年9月至2012年6月，基礎(chǔ)部分為砂墊層、排水板、土工布等，堤心為大型充填袋。本工程為圍海造陸工程，龍口位置在設(shè)計圖紙中沒有明確標明，由施工中自行考慮，綜合分析后把龍口設(shè)置在BC段里程K1+000～k1+500處，充填袋施工到標高+3.0m后，龍口漲落潮水流加急，靠龍口側(cè)充填袋逐漸發(fā)生位移和沉降，經(jīng)觀測至2011年12月14日最外側(cè)下層充填袋位移達到3m，沉降達到1m。

根據(jù)施工截面圖和現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)分析，受到水流影響，龍口處的原地面土體流失，充填袋沉降不均勻?qū)е鲁霈F(xiàn)橫向斷裂，斷開的小部分充填袋向龍口處滑移，斷面示意圖如圖2所示。

圖2 斷裂前后圍埝截面示意圖

通過天津南港工業(yè)區(qū)東港池西側(cè)1，2，3區(qū)圍埝、吹填、造陸工程三標段的施工經(jīng)驗，決定先在發(fā)生位移的充填袋邊上進行拋石壓載，壓載10天后再進行充填袋施工，施工達到設(shè)計標高后未發(fā)生嚴重的位移和沉降，實踐證明此方法效果較好。

2 原因分析研究

2.1 充填袋發(fā)生斷裂的方式

對以上兩個工程實例出現(xiàn)的問題進行分析和總結(jié)，大型充填袋發(fā)生斷裂有兩種方式，一種是縱向斷裂，即沿著圍埝長度方向發(fā)生的斷裂；一種是橫向斷裂，即沿著橫斷面方向發(fā)生斷裂。

2.2 充填袋發(fā)生斷裂的程度

由于大型充填袋是分層施工，發(fā)生斷裂時通常是由下層開始，一層一層向上層延伸，充填袋斷裂處基礎(chǔ)部分的粗砂和原地面的淤泥受到充填袋的壓力會從斷裂部位向上擠，使得充填袋發(fā)生傾斜，并產(chǎn)生側(cè)向壓力，造成斷裂開的較小部分的充填袋會向外側(cè)滑移，并發(fā)生傾斜。

充填袋斷裂程度較輕時，通常斷裂只發(fā)生在底層，從表面外觀看不見，但是頂層充填袋局部位置會有明顯的沉降；充填袋斷裂程度較重時，充填袋會整體斷開，斷開處兩側(cè)均發(fā)生嚴重沉降，從上面看形成兩部分，其中較小的部分充填袋會發(fā)生傾斜，并向外側(cè)滑移，中間斷裂處有淤泥擠出（見圖3）。

圖3 斷裂后斷面示意圖

2.3 充填袋發(fā)生斷裂的原因

2.3.1 設(shè)計原因

實例1中堤心的設(shè)計沒有全部采用大型充填袋，而是分兩個結(jié)構(gòu)層，下層全部為大型充填袋，上層兩側(cè)為充填袋，中間為散吹砂。充填袋袋布通常使用150g/m2的編織布，抗拉強度為≥30kN/m，斷裂伸長率為＜25%，當基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降等原因會造成底層充填袋的變形，超過編織布所能承受的極限后充填袋就會發(fā)生斷裂。

2.3.2 地質(zhì)原因

實例1當中西側(cè)陸域為近期吹填形成，排出的淤泥造成本工程地質(zhì)含有大量浮泥，據(jù)現(xiàn)場實測，浮泥厚度約1.5～2m，充填袋每層厚度為0.5m，底層充填袋施工極易出現(xiàn)包泥的情況，包泥就是在大型充填袋充填施工中，充填料分布不均勻，在充填袋內(nèi)沒有充填料的位置包住地基中的淤泥，上層充填袋施工越高，包住的淤泥越是往上擠的越高，造成幾層充填袋同一個位置沒有充填料（見圖4）。

圖4 泥包示意圖

2.3.3 潮水原因

天津港12月份潮差超過4m，潮水最低時會讓充填袋的浮力減少，加大充填袋對土體的壓力，當壓力過大時就會造成土體的破壞，實例1當中2011年12月2日斷裂發(fā)生時剛好是低潮潮水特別低的時候。

2.3.4 施工速度原因

充填袋施工效率高，每艘吹砂船每天可以完成2000-3000方的充填，充填袋設(shè)計都是下層袋子寬，上層窄，呈梯形結(jié)構(gòu)，所以充填袋施工越到上層方量越小，施工速度越快，如果不控制加載速度的話，基礎(chǔ)土體承受的壓力沒有緩沖時間，容易造成破壞，引起充填袋斷裂。

2.3.5 其它可能原因

充填袋施工區(qū)域附近發(fā)生開挖、打樁、形成龍口等造成土體破壞，都會引起充填袋發(fā)生斷裂。實例1當中龍口水流造成充填袋下面的土體流失，對土體造成破壞，引起充填袋斷裂。

2.4 充填袋發(fā)生斷裂的處理方法

2.4.1 暫停充填袋施工

當頂層充填袋局部區(qū)域發(fā)生明顯沉降時，表明此處下層充填袋很可能出現(xiàn)斷裂，如繼續(xù)充填袋施工會增大圍埝自身重量，使得斷裂處拱上來的淤泥側(cè)壓力增大，將斷裂開兩側(cè)的充填袋往外擠，由此造成斷裂程度加重，甚至整體斷開，因此為防止斷裂加重首先必須暫停充填袋施工。

2.4.2 在坡腳處壓載

為了防止斷裂開的充填袋發(fā)生傾斜向兩邊滑移，可以在翹起的坡腳處進行壓載，壓載方式有很多種，案例當中用的是石頭，也可以采用充填袋壓載，將坡腳壓住不再繼續(xù)傾斜和向外滑移。

3 結(jié)語

大型充填袋技術(shù)具有施工速度快、造價低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點，在圍埝中的應(yīng)用是廣泛且成功的，雖然充填袋施工中存在一定的風險和問題，但是只要認識到其中的原因和處理方法，加強施工中的沉降和位移觀測，提前預(yù)防，事故發(fā)生時及時處理，就能有效掌控。