圍海造陸工程中分層吹填工藝的研究

王 東(中國(guó)鐵建港航局集團(tuán)有限公司第一工程分公司 廣東省 廣州市 511442)

圍海造陸工程中分層吹填工藝的研究

王 東
(中國(guó)鐵建港航局集團(tuán)有限公司第一工程分公司 廣東省 廣州市 511442)

隨著我國(guó)改革開(kāi)放的深入發(fā)展，沿海各省均感到土地資源短缺，因此均向大海要土地，開(kāi)展大規(guī)模的圍海造陸工程。分層吹填工藝在圍海造陸工程中得到廣泛應(yīng)用，文章主要分析了圍海造陸工程中分層吹填工藝要點(diǎn)，以供參考。

圍海造陸；工程；分層吹填

0 引言

圍海造陸工程一般先修筑主圍埝形成掩護(hù)條件后再吹填疏浚土形成陸域后再進(jìn)行地基處理，以達(dá)到造陸后場(chǎng)地的使用要求。為合理利用吹填土的力學(xué)特性，加快吹填土固結(jié)沉降的速率，減少不均勻沉降、縮短地基處理時(shí)間、降低工程費(fèi)用，目前國(guó)內(nèi)部分吹填造地項(xiàng)目已開(kāi)始采用分層吹填工藝。

1 分層吹填工藝

目前，國(guó)內(nèi)常用的吹填施工方法是直接吹填法，即將指定區(qū)域劃為若干吹填分區(qū)，然后根據(jù)挖泥船的開(kāi)挖順序，以逐步推進(jìn)的方式進(jìn)行吹填。這會(huì)導(dǎo)致各吹填分區(qū)內(nèi)的土性過(guò)于單一，而不同分區(qū)間的土質(zhì)差異較大，吹填陸域的不同位置地基承載力差別較大，容易引起后期地基沉降不均勻，地基處理的難度大。

分層吹填法的核心是利用不同土質(zhì)的固結(jié)、沉降特點(diǎn)，使吹填物質(zhì)分層、等厚分布，使不同區(qū)域吹填土的固結(jié)時(shí)間和沉降量基本相同。分層吹填的施工方法針對(duì)吹填土的不同特性，在挖泥施工時(shí)采用分區(qū)、分段的方式，有目的地開(kāi)挖特定土層，再進(jìn)行分層吹填。

分層吹填能較好地利用吹填土的滲透性等力學(xué)特性，在分層吹填形成的陸域內(nèi)，不同性質(zhì)的土體分布均勻、地基結(jié)構(gòu)性較好，尤其是當(dāng)吹填土內(nèi)部有橫向滲透砂層時(shí)，可靠土體自重實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)，縮短滲透固結(jié)時(shí)間。由于吹填區(qū)的斷面結(jié)構(gòu)形式相似，當(dāng)吹填區(qū)面積較小時(shí)，不需要打塑料排水板即可實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)，后期地基處理也比較容易。

2 地基處理

圍海造陸工程中的吹填軟土地基具有獨(dú)特的成因，往往存在著滲透性較大的夾砂層或者局部夾砂層。目前，該類(lèi)軟基主要采用真空預(yù)壓技術(shù)、真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)或深井井點(diǎn)降水技術(shù)等三種技術(shù)進(jìn)行處理。

真空預(yù)壓下土體的固結(jié)過(guò)程，是在總應(yīng)力基本不變的情況下，孔隙水壓力降低，有效應(yīng)力增加的過(guò)程?？涨巴林械挠行?yīng)力就等于土中的自重應(yīng)力，抽真空一段時(shí)間后土體的有效應(yīng)力為此時(shí)刻的土的固結(jié)度與真空壓力的乘積。

排水設(shè)備。由地表水平排水層和豎向排水體組成。地表水平向排水層采用砂墊層，砂礫墊層采用符合設(shè)計(jì)要求的含泥量小于5%，的中粗砂，作業(yè)要求表面平整，厚度均勻，不得存留石塊雜物。由于吹填法造陸形成的陸域可能為超軟基，可以增加砂墊層厚。在砂源緊張的情況下，可直接用抽砂泵直接從海底抽砂進(jìn)行鋪設(shè)。豎向排水體可采用砂井，袋裝砂井或者塑料排水板，應(yīng)滿(mǎn)足縱向通水量、滲透系數(shù)、抗拉強(qiáng)度等要求。

密封設(shè)備。吹填造陸中的真空預(yù)壓法密封設(shè)備所采用的密封膜抗老化性能好，韌性好，主要是穿刺能力強(qiáng)的不透氣的聚烯等材料，外形尺寸應(yīng)大于加固區(qū)30-50mm，使密封膜能夠完全覆蓋加固區(qū)。密封膜一般在工廠(chǎng)熱合后運(yùn)至工地進(jìn)行鋪設(shè)。

抽氣設(shè)備。抽氣設(shè)備包括埋設(shè)在砂墊層中的濾管和真空泵。濾管采用鋼管或PVC塑料管材，應(yīng)能承受徑向壓力和地基壓力而不變形。在工廠(chǎng)加工好后按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行鋪設(shè)。真空泵選用射流真空泵，應(yīng)確保能形成不小于0.096Mpa的真空壓力。根壓面積的形狀和真空泵的效率劃分預(yù)壓區(qū)，在每個(gè)預(yù)壓區(qū)內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)真空泵。

3 施工流程及施工要點(diǎn)

3.1 鋪設(shè)土工格柵

在地質(zhì)勘查隊(duì)進(jìn)入之前必須鋪設(shè)一層土工格柵。由于吹填法形成的陸域是近似淤泥質(zhì)的超軟土，必須鋪設(shè)土工格柵增加用于加固軟土地基，提高地基承載力，降低沉降量的發(fā)展。使勘查人員便于行走。土工格柵采用單向或者雙向拉伸的塑料土工格柵，鐵絲綁扎連接。

3.2 軟基處理，場(chǎng)地平整

采用挖掘機(jī)，推土機(jī)和人工挖土對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行，清除處理軟基范圍內(nèi)的雜物，建筑垃圾等，使場(chǎng)地上無(wú)塵石和其它尖銳硬物，軟基處理層平整順滑，為后續(xù)的真空預(yù)壓工作的順利進(jìn)行做準(zhǔn)備。

3.3 鋪設(shè)砂礫墊層

真空預(yù)壓法中砂礫層作為徑向匯水，排水的水平向排水通道，同時(shí)提高軟土地基承載能力，使施工機(jī)械和施工，監(jiān)測(cè)人員在砂平面上作業(yè)。因此砂墊層的鋪設(shè)顯得重要。砂礫墊層采用符合設(shè)計(jì)要求的含泥量小于5%的砂石，作業(yè)要求表面平整，厚度均勻，不得存留石塊及尖銳雜物。分層分次進(jìn)行鋪設(shè)，保證砂礫層的厚度和平整度。

3.4 插打排水板

塑料排水板的插打應(yīng)滿(mǎn)足間距，深度，布置等設(shè)置要求以及插打工藝要求。間距:根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用太沙基固結(jié)理論求出，間距一般取1.3m。深度:根據(jù)勘查報(bào)告的地層地質(zhì)分析確定，原則上排水板的打設(shè)深度應(yīng)穿透待加固的強(qiáng)度低，壓縮性高的軟土層，但有時(shí)由于地質(zhì)情況為軟土層下方為砂石層，為了防止抽真空時(shí)漏氣現(xiàn)象的發(fā)生，深度設(shè)置在軟土層底部O.5m。平面布置：為了使排水板均勻布置，梅花形，正方形，正六邊形布置均可，其中梅花形布置在固結(jié)后期的固結(jié)速度要快于正方形和正六邊形布置，應(yīng)用較廣泛。插打工藝:施工中排水板不能扭結(jié)，破裂和撕破濾膜，排水板接頭要嚴(yán)格按規(guī)定連接;砂墊層外露長(zhǎng)度不小于20cm，塑料板搭接長(zhǎng)度不小于 20cm，板位誤差不大于 10cm，垂直允許偏差不超過(guò)板長(zhǎng)的1.5%，超過(guò)誤差需要進(jìn)行補(bǔ)樁，補(bǔ)樁位置為該板位45cm內(nèi)。

3.5 埋設(shè)濾管

埋設(shè)形式:條形或魚(yú)刺形布置。魚(yú)刺形排列通過(guò)唯一單一的集水管將來(lái)住四面八方的分布管進(jìn)行匯集，于兩端出膜口。條形排列通過(guò)橫向真空壓力分布管，再經(jīng)兩端的縱向集水管匯集干出膜口。

埋設(shè)間距。鋪設(shè)間距要適當(dāng)，不大于8m，外側(cè)管距離中心線(xiàn)距離不超過(guò)4m。保證覆蓋更大的預(yù)壓區(qū)。

埋設(shè)工藝。埋設(shè)中要防止濾水管上尖銳物刺破密封膜，埋設(shè)真空濾管，開(kāi)挖總管，濾網(wǎng)溝槽時(shí)濾網(wǎng)溝底距離砂墊層厚度為100-200mm ,濾網(wǎng)周?chē)蒙疤顚?shí)。為避免抽氣時(shí)濾水網(wǎng)進(jìn)人射流裝置要選用合適的濾網(wǎng)，且濾管之間應(yīng)連接牢固。濾管之間連接橡皮管應(yīng)留有足夠長(zhǎng)度，以滿(mǎn)足地基沉降變形要求。

3.6 鋪設(shè)真空膜密封

密封膜的質(zhì)量是保證密封性能的關(guān)鍵，必須符合設(shè)計(jì)要求，在工廠(chǎng)里進(jìn)行一次熱合成型。 密封膜作用:將待處理軟土地基與外界大氣隔開(kāi)，提供真空條件。鋪密封膜是真空預(yù)壓的關(guān)鍵工序，質(zhì)量好壞直接影響到加固效果，所以應(yīng)精心操作，防止膜破損，鋪設(shè)密封膜前，出膜彎管與濾管必須連接好，并用沙子壓實(shí)。將成型的密封膜在無(wú)風(fēng)的狀況下分三層鋪設(shè)。

4 加固效果分析性

影響加固效果的因素很多，可以從密封情況，真空度穩(wěn)定性，加固區(qū)形狀，豎向排水體等方面進(jìn)行考慮。密封情況上，首先考慮密封膜的質(zhì)量是否出現(xiàn)問(wèn)題，膜的強(qiáng)度不夠或者延伸率太小，導(dǎo)致膜被拉斷。此外，應(yīng)考慮在鋪設(shè)過(guò)程中是否由于操作不當(dāng)造成膜的破損，應(yīng)進(jìn)行排查，找出原因。真空預(yù)壓法適用于吹填法形成大面積的軟土地基處理，當(dāng)面積過(guò)小時(shí)容易造成氣密性不良等問(wèn)題。進(jìn)而影響加固效果。垂直排水體既是排水通道，也傳遞真空度，由于排水體阻力影響會(huì)使真空度有損失，勢(shì)必會(huì)影響深層軟土的加固，應(yīng)及時(shí)避免。

結(jié)束語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)采用分層吹填的案例較少，綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，針對(duì)吹填區(qū)面積小、水深條件適宜、取土來(lái)源有保證、橫向排水效應(yīng)明顯的填海造陸項(xiàng)目，在采用分層吹填時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇施工工藝，以取得較好的固結(jié)效果。

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