圍海吹填工程護岸變形控制技術(shù)

黃文強 中交華南交通建設有限公司

由于港口的土地規(guī)劃不合理，導致貨物沒有足夠的存放空間，需要進行填海造陸來建設新的倉庫，以保證港口貨物商品的流通率。為了節(jié)省運輸費用，在圍海吹填工程中，可以有效利用其他工程挖掘出來的土壤，通常是直接使用碼頭基槽中的廢土。圍海吹填工程既擴充了港口的貨物存放容量，又將廢棄土壤進行了有效利用。但由于港口土質(zhì)的特殊性，地基含水量極高，在實施圍海吹填工程前，有必要對地基進行加固處理。

地基的沉降導致護岸變形，嚴重影響了圍海吹填工程的順利實行。為加固圍海吹填工程中的軟地基，需要使用砂子進行填充，保證地基穩(wěn)固。傳統(tǒng)的吹填施工方式比較直接，通常采用分區(qū)吹填的方式，先將需要圍海吹填的地方進行分區(qū)，然后根據(jù)航道開挖的順序進行分區(qū)吹填。通常吹填的原料使用的是基槽廢土，但航道開挖各個分區(qū)之間的土質(zhì)是不同的，全部使用同一種基槽廢土進行吹填，得到的加固效果并不理想。

1.地基施工

圍海吹填工程中，施工地點通常選在海灘較平坦的地區(qū)，首先進行地基開挖，然后進行護岸搭建，最后進行吹填施工。圍海吹填工程的施工流程具體如圖1所示。

圖1 圍海吹填工程總體工藝流程

如圖1所示，圍海吹填工程的軟土地基一般都含有夾砂層，遠不如陸地工程的地基穩(wěn)固。針對這種情況可以使用真空抽壓技術(shù)，其原理是：在砂土層縫隙中水含量越低，有效支撐力就越大，在總支撐力不變的情況下，土地的自重力和有效支撐力是相同的。因此需要降低含水量，修建排水設備。與城鎮(zhèn)里的地下橫向排水管不同，軟地基的排水管是按照分區(qū)進行水平排列的豎向排水管，排水管下鋪設一層砂礫做排水管墊層，不能用含水量過高的濕砂，只能用含水量低于1%的干砂。

砂礫墊層的鋪設要厚實，表面平整均勻。軟地基的砂礫墊層需使用沒有任何雜質(zhì)的中砂。在中砂墊層上挖出砂井用來固定豎向排水管，當砂源不足的情況下，可從別處調(diào)運，考慮經(jīng)濟成本，也可以直接使用海底的粗砂。排水管選擇質(zhì)地輕盈的原材制作即可，考慮到使用周期較短，無需使用質(zhì)地堅硬的金屬管道，選擇聚乙烯材質(zhì)或者塑膠材質(zhì)的排水管也可以滿足要求，并且能夠節(jié)約一定的成本。

排水管鋪設完畢后就可以進行設備密封。真空抽壓設備的選擇原則在于保證密封膜的韌性好。在海邊相對潮濕的環(huán)境下密封膜的抗氧化性強于陸地上使用的密封膜。密封膜的面積要大于需要加固的區(qū)域，厚度在50毫米以上。排水管的鋪設間距在1.5m左右，掩埋深度應根據(jù)掩埋所用的土質(zhì)決定，如果在土層較淺的地方進行抽氣作業(yè)容易出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，因此需將排水管掩埋深度控制在軟地基1m以下。排水管接頭外漏長度需大于20cm，呈正方形排布，塑膠墊層與排水管相接長度小于15cm，排水管的垂直偏差的誤差率不可超過管身長度的2.0%，否則在工程后期排水量不合格還需進行二次施工，不僅延長工期，也增加了施工成本。

抽氣設備需要和排水管一樣深埋在砂礫層中，真空氣泵和過濾管采用塑膠材質(zhì)。真空氣泵分度密度保證每500m2/臺，功率應大于10kw。真空泵在初次抽氣只需開啟1/2的功率，隨著抽氣次數(shù)不斷增多而逐漸加大使用功率。直到10d之后，開滿功率進行抽氣作業(yè)。軟地基的地基壓力較普通地基小，因此，塑膠材質(zhì)的過濾罐和真空氣泵可以承受軟地基的地基壓力。真空氣泵的真空壓力應大于地基的地基壓力，最少不小于1.0Mpa。每個分區(qū)的真空氣泵都不能少于兩個。

2.護岸搭建

護岸搭建可以使用斜坡結(jié)構(gòu)，也可以使用混凝土加固，但最穩(wěn)固的護岸搭建方式是將兩種傳統(tǒng)方式的優(yōu)勢相結(jié)合，斜坡結(jié)構(gòu)的核心是一個整塊石頭，斜坡的傾斜度是港口的斜坡傾斜度的1/2，在頂部使用混凝土澆筑進行加固，護岸地基依舊使用平整厚實的沙土墊層。如果回填面積很大，利用人工鋪設沙土墊層耗時耗力?？蓪⑸匙友b在箱子中，直接將箱子擺放整齊，用混凝土進行加固處理，做成護岸。受地質(zhì)條件影響，傳統(tǒng)護岸搭建的施工效率較低，而沙土墊層改變了軟地基的地質(zhì)情況，應用斜坡結(jié)構(gòu)使得基床即使處在支撐力較小的軟地基上，護岸基礎(chǔ)也能放置平穩(wěn)。平鋪砂礫墊層工程量大，導致工期變長，而且軟地基上鋪設墊層不易鋪平整，對周圍環(huán)境也具有一定的影響。箱子裝沙所需要的占地面積小，只是多了一個施工步驟，節(jié)省了建造所用的原材料，間接性地節(jié)省了護岸的造價。該護岸搭建的注意事項如下：

（1）結(jié)構(gòu)適應性：可以適應軟地基發(fā)生沉降的沉降狀況，不易損壞；

（2）軟地基護岸軸線之間的距離不宜超過50m；

（3）護岸混凝土結(jié)構(gòu)保證支撐鋼板厚度在5 m m以上，且鋼密度達標；

（4）護岸搭建的吹填土底板厚3.2m,粉質(zhì)粘土底板掩埋深度為3.0m。

3.優(yōu)化護岸的加固方式

在護岸搭建后，為了延長其使用壽命，需要對護岸進行加固處理，以控制護岸形變。以往的護岸加固方式無非就是提高混凝土結(jié)構(gòu)的標號，此種方式雖能延長護岸的使用年限，但是提升了造價成本。在混凝土結(jié)構(gòu)周圍使用標號為C30的抗?jié)B混凝土構(gòu)建鋼筋結(jié)構(gòu)的加固墻。雖然混凝土標號增加，但添加量減少，且加固的效果是相同的。為防止海水水量激增導致沖垮護岸的現(xiàn)象發(fā)生，在加固墻后還要加上隔斷，且在加固墻之間建立排水井。加固墻后的隔斷要遵循分層降水的原則，提前對港口的地形環(huán)境和水位進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算隔斷一層和二層之間的間隔，據(jù)此構(gòu)筑隔斷。至此，通過加固護岸，有效實現(xiàn)護岸變形的控制。

4.結(jié)束語

本文依托混凝土的加固特性設計了圍海吹填工程護岸變形優(yōu)化控制技術(shù)的方案，該方案通過地基施工設計、護岸搭建及優(yōu)化加固，實現(xiàn)了圍海吹填工程中護岸變形的有效控制。通過此方案設計，在用料上多加考量，節(jié)省原材料成本，整體方案的施工技術(shù)易于操作，但每道工序都需安排專業(yè)人員跟進協(xié)調(diào)，做好質(zhì)量監(jiān)督工作，避免影響后續(xù)工作的進行。未來幾年填海造陸的工程會越來越多，希望本文設計的方案可以給予這些工程一定的啟發(fā)，以提高整體工程的施工質(zhì)量并縮短施工工期。