吹填施工中淤泥質(zhì)土填區(qū)的測量與施工控制方法

屠建文

摘 要：對于淤泥質(zhì)土吹填施工或者吹填施工中的淤泥質(zhì)集中區(qū)域，采用特殊的施工前控制、施工中特種檢測方法及施工后期回水吹填工藝，實(shí)現(xiàn)淤泥質(zhì)吹填區(qū)域的質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：吹填 淤泥質(zhì) 測量 控制

在疏浚行業(yè)中，陸域吹填施工占有很重要的比重。由于吹填出來的陸域考慮到以后的使用，有一定的承載力要求，一般選用有一定承載能力的土質(zhì)作為填料。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，以及沿海地區(qū)港口建設(shè)的加快和對工業(yè)用地需求的擴(kuò)大，特別是大面積軟基處理技術(shù)的不斷成熟，淤泥質(zhì)土也逐漸成為陸域吹填工程填料的重要選擇。此外，由于取土區(qū)一般土質(zhì)情況較為復(fù)雜，表層有可能夾雜部分淤泥質(zhì)土，吹填施工中造成淤泥質(zhì)土在吹填區(qū)遠(yuǎn)端匯集，形成軟土區(qū)域。淤泥質(zhì)土以其含水量高、短期承載力差和固結(jié)收縮量大，給吹填工程的質(zhì)量控制提出了很多的難題。

淤泥質(zhì)土吹填質(zhì)量控制的難點(diǎn)

1、 淤泥質(zhì)土工程特性分析

淤泥和淤泥質(zhì)土的工程特性表現(xiàn)為三高兩低：

高含水量：w=40～90%，有時(shí)w>100%；

高壓縮性：a>0.5～3.0MPa-1；

高流變性或蠕變：次固結(jié)隨時(shí)間增加；

低強(qiáng)度：不排水強(qiáng)度，Cu=10～20kPa<30kPa N<5；fa<100kPa；

低滲透性：滲透系數(shù)為10-5～10-8cm/s，固結(jié)過程很慢。

總的來說，對于吹填工程來說，淤泥質(zhì)土吹填區(qū)域存在流動性強(qiáng)、承載力差、固結(jié)期長、固結(jié)量大等特點(diǎn)。

2、淤泥質(zhì)土吹填施工質(zhì)量控制的難點(diǎn)

根據(jù)淤泥質(zhì)土三高兩低的特點(diǎn)，結(jié)合淤泥質(zhì)土水力吹填施工的實(shí)際情況，淤泥質(zhì)土吹填施工中的難點(diǎn)一般有以下幾點(diǎn)：

施工檢測困難。吹填工程施工過程中，為了保證吹填施工的質(zhì)量，需要定期對吹填區(qū)進(jìn)行測量，了解吹填施工平整度和標(biāo)高。由于淤泥質(zhì)土存在承載力小的特點(diǎn)，測量人員根本無法進(jìn)行吹填區(qū)測量作業(yè)，無法進(jìn)行吹填施工檢測。

管線架設(shè)難度大。吹填施工中，一般依靠架設(shè)排泥管線來實(shí)現(xiàn)吹填施工的平整度和標(biāo)高控制，吹泥管口的吹填標(biāo)高考慮工后沉降一般超高0.8～1.0m。由于淤泥質(zhì)土吹填后承載力極差，根本無法進(jìn)行管線的架設(shè)，管線架設(shè)成本較高。

預(yù)留固結(jié)量無法控制。淤泥質(zhì)土在吹填過程中經(jīng)過水力的絞松，一般以泥漿狀態(tài)進(jìn)入吹填區(qū)，為保證吹填淤泥質(zhì)能夠具備測量驗(yàn)收條件，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，一般需要經(jīng)過晾曬過程。對于不同的工程，由于土質(zhì)特性和吹填設(shè)備的不同，淤泥質(zhì)土的工后的固結(jié)量有很大的差異，預(yù)留固結(jié)量無法控制。

排水口流失量控制困難。由于淤泥質(zhì)土在吹填施工過程中，經(jīng)過水力的攪動，具有較強(qiáng)的流動性，沉淀較為緩慢。這就直接造成在吹填排水口處的流失量較大，控制較為困難。

淤泥質(zhì)土吹填質(zhì)量控制方法

1、淤泥質(zhì)土吹填施工的檢測方法

根據(jù)淤泥質(zhì)土吹填流動性大的特點(diǎn)，采用預(yù)設(shè)網(wǎng)格測量標(biāo)桿的方式進(jìn)行淤泥質(zhì)土吹填的檢測。

1.1布置網(wǎng)格測量標(biāo)桿

吹填施工前，在施工區(qū)按網(wǎng)格狀布置觀測標(biāo)桿，一般間距為100m×100m；

觀測標(biāo)桿一般選用15～20mm鍍鋅鋼管，制作成0.5m刻度的花桿，頂端焊接一鋼制標(biāo)識牌，便于書寫標(biāo)桿編號；

標(biāo)桿一般采用打樁法布設(shè)，即首先在設(shè)計(jì)位置打設(shè)一鋼管樁（或木樁），樁體入土應(yīng)大于1.0m，再在樁上固定觀測標(biāo)桿；

考慮預(yù)留固結(jié)量和沉降量，觀測標(biāo)桿的頂刻度高程應(yīng)大于設(shè)計(jì)吹填標(biāo)高+1.5m。

1.2施工期測量標(biāo)桿的觀測

吹填施工過程中，測量人員定期進(jìn)行標(biāo)桿觀測；

對于離岸較遠(yuǎn)的吹填標(biāo)桿，可采用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測；

觀測時(shí)讀取標(biāo)桿頂部到泥面的高度，根據(jù)標(biāo)桿頂部高程反算泥面觀測標(biāo)高數(shù)據(jù)，并對觀測數(shù)據(jù)加以記錄。

1.3確定沉降量參數(shù)

由于吹填施工期吹填區(qū)因吹填料的荷載，會發(fā)生一定數(shù)量的沉降，所以標(biāo)桿觀測值應(yīng)進(jìn)行沉降量修正；

在吹填區(qū)臨近岸邊的位置布置沉降盤，定期對對沉降盤進(jìn)行觀測，確定沉降參數(shù)。

1.4確定吹填區(qū)泥面標(biāo)高值

標(biāo)桿觀測數(shù)據(jù)減去沉降參數(shù)即為泥面標(biāo)高值；

測量人員應(yīng)根據(jù)測量標(biāo)桿編號對應(yīng)的位置及相應(yīng)的泥面標(biāo)高，繪制施工檢測圖。

2、淤泥質(zhì)土吹填固結(jié)量的預(yù)估方法

由于淤泥質(zhì)土固結(jié)緩慢的特點(diǎn)，在施工過程中往往無法根據(jù)測量標(biāo)桿顯示的泥面數(shù)據(jù)來評估最終固結(jié)后的標(biāo)高，根據(jù)我們的施工經(jīng)驗(yàn)，可采用“水工砣釣魚法”測量淤泥層厚度，再利用“量筒取樣固結(jié)法”進(jìn)行固結(jié)量的預(yù)估。

2.1三爪砣的制作

“三爪砣”是在基槽開挖中對淤泥厚度及容重進(jìn)行評估的專用工具，一般采用三角錐型結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)見附圖。水工砣不同于一般的測深水砣，在下沉過程中，當(dāng)淤泥質(zhì)土達(dá)到一定的容重（一般為1.20～1.25T/m3），具有一定的承載力后，水工砣將停止下沉，從而判斷水下淤泥的厚度和質(zhì)量狀況，廣泛應(yīng)用于水工基槽開挖的質(zhì)量評估中。

2.2釣魚法淤泥厚度測量

由于淤泥質(zhì)吹填區(qū)泥質(zhì)鉸軟，且吹填自然坡度較小，測量人員很難到達(dá)遠(yuǎn)離管線的區(qū)域進(jìn)行測量，所以我們一般選用一根較長的測桿，頂端系上水工砣及測繩，由測量人員在圍堰邊或管線附近地質(zhì)較硬的區(qū)域進(jìn)行垂釣測量，得出測點(diǎn)附近的淤泥厚度值，在根據(jù)測點(diǎn)附近的淤泥面標(biāo)高來確定測點(diǎn)的淤泥面標(biāo)高。

2.3量筒取樣固結(jié)

在測點(diǎn)附近對淤泥質(zhì)進(jìn)行取樣，取樣深度一般根據(jù)測點(diǎn)的淤泥厚度來確定，由于水工砣的技術(shù)特性，水工砣一般會在土質(zhì)容重超過一定值得深度停止下沉，所以取樣深度不必太深。

取樣后，將淤泥樣本置入1000ml的長量筒中靜置晾曬，并逐步將淤泥上部的清水吸走，加速淤泥的固結(jié)，并最終得出淤泥質(zhì)固結(jié)前后的厚度比。

2.4預(yù)估固結(jié)后標(biāo)高示意圖的制作

根據(jù)前面的測量過程，我們一般可以得出三組數(shù)據(jù)：淤泥面標(biāo)高、淤泥厚度、固結(jié)比，在淤泥面標(biāo)高測量圖紙中，可以根據(jù)測點(diǎn)位置，依據(jù)淤泥厚度和固結(jié)比，對淤泥面標(biāo)高數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并最終得到預(yù)估固結(jié)后標(biāo)高示意圖。

淤泥質(zhì)土測量控制要點(diǎn)

1、吹填工程測量數(shù)據(jù)的分析

吹填區(qū)測量中，應(yīng)標(biāo)明已成陸區(qū)域和淤泥區(qū)域，并標(biāo)清已成陸區(qū)域的標(biāo)高；對淤泥區(qū)域的測量數(shù)據(jù)（一般是泥面標(biāo)高，由標(biāo)尺數(shù)據(jù)觀測所得），根據(jù)預(yù)固結(jié)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行修正；根據(jù)修正后的數(shù)據(jù)繪制吹填區(qū)橫斷面和縱斷面標(biāo)高圖，作為管線架設(shè)的依據(jù)；根據(jù)吹填工程驗(yàn)收規(guī)范，吹填區(qū)標(biāo)高有一定的允許誤差，在數(shù)據(jù)分析中應(yīng)考慮驗(yàn)收允許的偏差，并預(yù)估沉降量。

2、淤泥質(zhì)土吹填管線的架設(shè)原則

淤泥質(zhì)土吹填區(qū)的管線架設(shè)應(yīng)盡量安排在吹填區(qū)圍堰四周，并遠(yuǎn)離排水口；管線吹填區(qū)內(nèi)架設(shè)應(yīng)充分考慮管頭區(qū)域標(biāo)高較高處的沉降量，一般管線架設(shè)需沿管口吹填標(biāo)高區(qū)域較高處進(jìn)行延伸，因此管口處標(biāo)高應(yīng)高于設(shè)計(jì)吹填標(biāo)高不少于1m；施工中，管線區(qū)內(nèi)架設(shè)應(yīng)根據(jù)施工中標(biāo)高修正后的數(shù)據(jù)繪制斷面圖，了解吹填形成的坡比，并根據(jù)此坡比進(jìn)行管線架設(shè)；淤泥質(zhì)吹填區(qū)管線架設(shè)較為困難，對于較大的吹填區(qū)，可考慮首先進(jìn)行分區(qū)，并在分區(qū)格堤上進(jìn)行管線架設(shè)。

結(jié)語

隨著吹填工程的大型化和深水化，優(yōu)質(zhì)吹填填料將越來越緊缺并極大的提高吹填成本，可以預(yù)見淤泥質(zhì)將成為今后吹填工程的主要填料。淤泥質(zhì)由于其特殊的土質(zhì)特性，對工程中的測量造成極大的困難，預(yù)布測量標(biāo)尺結(jié)合三爪砣淤泥厚度參數(shù)修正將極大的減少測量工程量，并為吹填工程的質(zhì)量控制提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

（作者單位：長江南京航道局）endprint