疏浚吹填項(xiàng)目填料缺口風(fēng)險探討

葉曉文，程 曦

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510230）

引 言

在疏浚吹填設(shè)計(jì)中，一般包括計(jì)算疏浚、吹填工程量以及疏浚料中可以用于吹填的數(shù)量。本文以某實(shí)際工程為例，討論投標(biāo)階段到施工階段的疏浚吹填設(shè)計(jì)施工過程中遇到的填料相關(guān)風(fēng)險及應(yīng)對措施，供類似項(xiàng)目參考。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目建設(shè)630 m 碼頭、堆場及配套設(shè)施。投標(biāo)階段計(jì)劃的疏浚和吹填范圍如圖1 所示。

圖1 疏浚和吹填范圍示意

北側(cè)粗實(shí)線表示的是疏浚區(qū)，設(shè)計(jì)高程為 -16.0 m，口門附近自然水深已滿足設(shè)計(jì)要求，不需要疏浚；在港池內(nèi)，只有斜線填充部分的需要開挖，其余區(qū)域的自然水深滿足設(shè)計(jì)要求。南側(cè)粗虛線區(qū)域?yàn)榇堤顓^(qū)域，吹填交工高程分別為4.65 m 和5.5 m。在吹填區(qū)域有SW 泄湖，SW 泄湖有部分區(qū)域在碼頭結(jié)構(gòu)下方，根據(jù)鉆孔揭示的地質(zhì)條件，泄湖內(nèi)為淤泥，因此還需要對回填區(qū)域內(nèi)的SW 泄湖淤泥進(jìn)行開挖換填。為了減少疏浚吹填工程量的計(jì)算偏差，本項(xiàng)目基于Civil 3D 建立三維模型計(jì)算疏浚吹填工程量[1,2]。

2 風(fēng)險因素

2.1 鉆孔和物探

招標(biāo)文件提供了鉆孔共37 個，其中8 個鉆孔分布在港池內(nèi)，3 個鉆孔分布在SW 泄湖內(nèi)。為了更準(zhǔn)確的了解地質(zhì)情況，施工前補(bǔ)充70 個鉆孔。

招標(biāo)文件中提供部分區(qū)域的物探結(jié)果，物探范圍如圖2 所示，在港池東南角沒有物探結(jié)果。

圖2 物探范圍結(jié)果

1）地質(zhì)偏差

圖3 SW 泄湖區(qū)的鉆孔分布

在SW 泄湖區(qū)域，鉆孔分布如圖3 所示。招標(biāo)文件提供了物探結(jié)果和三個鉆孔資料BH-17(2016)、BH-18(2016)、BH-19(2016)，泄湖內(nèi)從泥面往下存在較厚的軟土。在三個鉆孔位置，物探揭示的淤泥底高程與鉆孔揭示的軟土底高程比較接近。其余的鉆孔為施工圖階段補(bǔ)充的鉆孔，補(bǔ)充的鉆孔揭示的軟土底高程與物探的結(jié)果有較大的差距，如表1 所示。

表1 SW 泄湖鉆孔與物探結(jié)果淤泥底高程差異

施工圖階段鉆孔揭示的軟土層更厚，經(jīng)計(jì)算需要增加25 萬m3軟土開挖，相應(yīng)地增加25 萬m3回填。

2）鉆孔位置偏差

在港池東南側(cè)，招標(biāo)文件只有 3 個鉆孔BH-3(2012)、BH-6(2012)和BH-5(2016)，且無物探資料，如圖2 和圖4 所示，其余的鉆孔為施工圖階段補(bǔ)充的鉆孔。其中BH-3(2012)、BH-6(2012)均未發(fā)現(xiàn)軟土，且BH-6(2012)揭示的土體是砂，細(xì)顆粒含量最大 6 %，是非常理想的吹填材料。而BH5-2016 位置的土體全是淤泥。

圖4 港池東南側(cè)鉆孔分布示意

基于這三個鉆孔情況，港池東南側(cè)考慮按如圖5 進(jìn)行平面分區(qū)，BH-3(2012)和BH-6(2012)所在區(qū)域的疏浚料用于吹填，BH-5(2016)所在區(qū)域的疏浚料外拋。

圖5 港池東南角疏浚分區(qū)

根據(jù)施工圖階段補(bǔ)充的鉆孔，SG08、SG10、SG11 鉆孔位置無軟土，其余的鉆孔軟土的厚度如表2 所示。

表2 港池東南角施工圖階段鉆孔淤泥厚度

表2 中鉆孔SS10 揭示的軟土厚度達(dá)26 m，其位于BH-6(2012)鉆孔旁，與BH-6(2012)揭示的地質(zhì)為低細(xì)顆粒含量的砂完全不同。結(jié)合表2 的鉆孔來看，BH-6(2012)鉆孔位置應(yīng)該有誤，并且可以判斷圖6 虛線區(qū)域港池部分從原泥面到設(shè)計(jì)高程-16 m為軟土。對應(yīng)圖左側(cè)分區(qū)內(nèi)疏浚到設(shè)計(jì)高程-16 m有33 萬m3淤泥，用于吹填的砂比投標(biāo)階段預(yù)計(jì)值少了33 萬m3。

由于SG09 位于碼頭結(jié)構(gòu)下方，根據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求和地基處理要求，碼頭下方和碼頭前沿線往港池30 m 范圍內(nèi)的軟土需要換填。從港池設(shè)計(jì)高程往下開挖換填，增加開挖13 萬m3。由于碼頭前沿外港池30 m 外的清淤邊坡不需要全部回填，所以增加的回填量為11 萬m3。

圖6 港池東南角軟土區(qū)

2.2 測圖

在招標(biāo)過程中，業(yè)主先提供了1 份地形水深測圖，后在補(bǔ)充文件中提供了1 份地形水深測點(diǎn)數(shù)據(jù)文件，后提供的測點(diǎn)數(shù)據(jù)間距比第一份測圖的點(diǎn)間距更密，生成的測圖精度高。兩份文件計(jì)算的疏浚工程量基本一致，第一份測圖需要多填25 萬m3，通過對比發(fā)現(xiàn)主要差異水陸交界附近存在兩個區(qū)域高程差異較大，由于設(shè)計(jì)人員未能與現(xiàn)場踏勘人員做好溝通，未了解到現(xiàn)場實(shí)際情況，僅考慮到業(yè)主后提供的地形水深測點(diǎn)數(shù)據(jù)生成的地形圖精度高，于是基于業(yè)主后提供的測點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算工程量用于投標(biāo)。在施工階段進(jìn)行施工前測量，根據(jù)工期測量結(jié)果復(fù)核疏浚和吹填工程量，疏浚工程量與投標(biāo)基本一致，但吹填工程量比投標(biāo)的工程量多26 萬m3，基本與標(biāo)書測圖和測點(diǎn)文件的回填量差異25 萬m3接近，差異位置還是出現(xiàn)在水陸交界附近，是紅樹林區(qū)域，標(biāo)書更新文件提供的這部分區(qū)域的測點(diǎn)可能為樹頂高程。

2.3 預(yù)留沉降

鉆孔揭示本工程位置的砂層為鈣質(zhì)砂，屬于海洋生物成因的特殊巖土介質(zhì)，在陸域設(shè)計(jì)高程的基礎(chǔ)上預(yù)留沉降量為20 cm。在已吹填區(qū)域選取兩塊試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行地基處理試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)1 的面積約 180 m2，地基處理前平均高程為5.7 m，地基處理完成后平均高程為5.43 m，平均沉降為27 cm；試驗(yàn)區(qū)2 的面積約120 m2，地基處理前平均高程為 5.69 m，地基處理完成后平均高程5.36 m，平均沉降為27 cm，投標(biāo)預(yù)留的沉降滿足不了設(shè)計(jì)高程要求。通過試驗(yàn)的反饋，調(diào)整預(yù)留沉降，約增加8 萬m3填料。

2.4 吹填取砂方案

根據(jù)地基處理要求，陸域填料的細(xì)顆粒含量不能超過15 %[3]，從投標(biāo)階段的鉆孔來看，疏浚料中細(xì)顆粒含量不超過15 %的砂的數(shù)量剛好能滿足回填需求。標(biāo)書提供的鉆孔資料，港池內(nèi)砂土細(xì)顆粒含量不超過15 %的土層比較厚，各個平面分區(qū)內(nèi)分層開挖最多不超過3 層，分區(qū)內(nèi)按15 %細(xì)顆粒含量進(jìn)行分層計(jì)算工程量[4]和分層開挖具有可施工性。施工圖階段補(bǔ)充了較多鉆孔，鉆孔的深度方向上有很多細(xì)顆粒含量超過15 %的夾層，如按細(xì)顆粒含量不超過15 %進(jìn)行分層，出現(xiàn)較多分層，相鄰鉆孔之間的分層也不具有連續(xù)性，實(shí)際施工也不具有可操作性。

3 應(yīng)對措施

針對上述4 個風(fēng)險因素，主要問題如下：1）填料存在較大缺口；2）港池疏浚分區(qū)內(nèi)按15 %細(xì)顆粒含量分層開挖不具有可操作性。

圖7 第一塊吹填區(qū)取樣分布示意

對于填料缺口問題，采取挖深港池和在港池外尋找取砂區(qū)，港池深挖區(qū)域離開影響碼頭前沿區(qū)域即可，通過評估現(xiàn)場設(shè)備能力，可以挖深到-22 m，另外根據(jù)港池外東北側(cè)鉆孔情況，考慮增加取砂區(qū)，港池深挖和港外取砂可滿足吹填料缺口要求。

對于按15 %細(xì)顆粒含量分層開挖不具有可操作性問題，施工過程中按土的類別進(jìn)行分層開挖吹填，只要鉆孔揭示為砂的疏浚分區(qū)，分區(qū)內(nèi)的疏浚料都用于吹填。本項(xiàng)目采用的是絞吸船，疏浚料吹填到陸上包含泥水和砂，細(xì)顆粒容易隨水流流失[5]。在陸域形成區(qū)域分區(qū)進(jìn)行吹填，在分區(qū)內(nèi)從遠(yuǎn)離排水口位置開始逐步靠近排水口吹填，加大吹填管口流速，讓淤泥匯集到排水口區(qū)域，并進(jìn)行清淤處理。如圖7 所示TB1 圍堰往南與回填邊界圍起來的面積為第一塊吹填區(qū)，進(jìn)行了97 個位置吹填料的細(xì)顆粒含量檢測，所有取樣的細(xì)顆粒含量都小于10 %，具體情況如表3 所示。鉆孔揭示的砂層的細(xì)顆粒含量平均為20 %，吹填后檢測的平均細(xì)顆粒含量為1.6 %.

表3 細(xì)顆粒含量檢測結(jié)果

4 結(jié) 語

1）鉆孔、物探對疏浚料中可用于吹填的砂量影響較大，如有條件，應(yīng)提前對吹填取料區(qū)關(guān)鍵位置進(jìn)行勘察；如無條件，對于類似本工程情況，取料區(qū)存在泄湖，應(yīng)結(jié)合測圖，根據(jù)相鄰鉆孔來保守判斷地質(zhì)情況。強(qiáng)震區(qū)泄湖有可能是地震塌陷后淤積形成，泄湖內(nèi)的表層土為軟土的可能性大。

2）測圖對吹填成陸所需填料量的影響較大，如有條件應(yīng)進(jìn)行標(biāo)前測量；如無條件，應(yīng)注意在現(xiàn)場踏勘過程中，根據(jù)現(xiàn)有道路或者建筑等的高程來對比判斷水陸交界附近的測圖高程是否合理。

3）對于特殊的巖土介質(zhì)，如無類似的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，則應(yīng)考慮一定的風(fēng)險預(yù)留。

4）對于吹填取料，按細(xì)顆粒含量對疏浚土進(jìn)行分層開挖可能不具有可操作性，按土層類別分層開挖即可。用絞吸船吹填，雖然砂和細(xì)顆粒都一起吹填到成陸區(qū)，但是采取分區(qū)吹填、加大管口流速、排水口清淤等措施，可以有效降低填料的細(xì)顆粒含量。