基于深中通道東人工島橋下回填砂淺談高要求回填施工控制

◎ 卞卡 廣州港工程管理有限公司

1.工程概況

深圳至中山跨江通道東人工島陸域形成施工采用回填砂形式，形成陸域面積約33.51萬m。陸域回填材料選用為規(guī)格及質量滿足要求的中粗砂，砂的滲透系數≥5×10cm/s，并且在標高+2.5m以下進行回填時，砂料的含泥量應≤5%；標高在+2.5m以上時，砂料含泥量應≤10%?；靥罘搅考s270萬m3。

1.1 回填砂施工技術要求

因在工程施工區(qū)域內有沿江高速橋墩的存在，且橋墩的位移及高速運行的安全至關重要，故本文主要介紹的是在沿江高速下橋墩間的回填砂施工，施工區(qū)域內橋墩影響范圍共計1180m，涉及沿江高速36#～76#號共41組墩臺，橋墩墩臺頂面標高為+2.8m，原泥面標高為-2.3～-3.5m，兩者存在較大高差，故橋墩間回填砂施工采用分層形式進行回填，+2.5m以下回填時分層厚度不大于1 m，+2.5m以上回填時分層厚度不大于0.5m，回填后待監(jiān)測數據滿足設計要求方可進入下一級的回填。原設計為拋填1m中粗砂后，水上船舶打設塑料排水板。后因船舶吃水不足及橋墩凈空限制影響，召開專家會議論證并征得設計同意后變改為回填至+1.0m標高后，陸上打設塑料排水板，再分層回填至堆載標高。

1.2 地質情況

沿江高速橋墩間地質情況同樣復雜，施工范圍內以淤泥及淤泥質土為主，土層厚度達8～10m，并且具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強度低、滲透性低、承載力低、穩(wěn)定性差、產生不均勻沉降等特點。且施工區(qū)域常水位標高為+0.5m，水深僅為0.8～4.1m，無法采用皮帶船直接吹砂等簡易施工形式，且出于對沿江高速正常運行的安全需要，對橋墩下回填砂施工制定了嚴格的控制標準。故根據相關要求并結合以前的施工經驗，承包人采用膜袋砂結合泵船接管形式施工。

2.目前完成情況

截止到21年2月沿江高速橋墩下回填砂施工情況如下，36#～41#已回填至+4.5m～5.5m，41#～47#已回填至堆載設計標高+6.0 m，47 #～51 #橋墩范圍已回填至+3.6m～+0.3m，51#～55#橋墩范圍已回填至-0.6m～-0.2m，55#～64#橋墩范圍已回填至+0.3m～+0.7m，64 #～67 #橋墩范圍已回填至+0.6m～+1.0m，67#～72#橋墩范圍已回填至+1.0 m～+2.5m。其中的53#～54#橋墩位置為船舶進出的通航處，故此處的原泥面標高比其它的橋墩低，約為-3.5m。

3.施工工藝方法對比

以53#～54#橋墩間的回填砂施工為例，簡述膜袋砂與泵船接管形式施工方式方法的對比。

3.1 膜袋砂施工工藝簡述

膜袋砂施工簡述為采用已加工完成的具有多個灌砂孔的膜袋方式進行填充，從而使整個膜袋整體均衡的覆蓋在整個橋墩間的淤泥上，對整體進行均勻的加載。施工過程采用0.5m雙層形式進行鋪設，先鋪設橋墩間后東西兩側，膜袋間搭接距離2m。

3.2 膜袋砂施工工藝過程

膜袋砂正式吹砂前的準備工作包括，原泥面的掃測及膜袋的加工，膜袋選用為聚丙烯編織袋，加工成100m×50m的規(guī)格形式，其中每隔5m位置布置一個灌砂孔，根據以往的經驗，膜袋制作的面積越大，鋪展及固定越不便，故需要在四周及中間兩側布置固定節(jié)。

準備工作完成后，采用船舶固定平鋪于水面上進行定位，同時，灌砂孔位置采用塑料泡沫等物品進行定位。

正式吹砂過程采用兩臺300kW吸砂泵進行吸砂，并通過管道將砂料從灌砂孔泵送至膜袋內。整個施工過程中同時對東西兩側的對應灌砂孔位置進行吹砂作業(yè)，確保吹砂過程中四個角先下沉至預定位置。經過典型施工總結，并結合監(jiān)測單位對橋墩的監(jiān)測數據顯示，充填時間控制在20±5min時可以滿足0.5m層厚的要求。待膜袋充砂完畢后，采用水坨或竹竿進行平整度及厚度的測量，用以指導第二層膜袋砂施工。

3.3 注意事項

采用膜袋砂技術施工時，還需特別注意以下幾點：

（1）膜袋強度及縫合強度需符合施工要求，不應在施工過程中產生破裂及損壞，同時存放膜袋及膜袋加工應迅速進行，防止膜袋大面積暴曬，導致老化、脆化。

（2）施工前后需對擬施工的部位進行掃測，以掌握施工區(qū)域的淤泥厚度，施工效果等。

（3）縫合后的膜袋幅度大，施工過程中膜袋受漲落潮水流影響，膜袋會隨水流流動，定位時應在膜袋中部位置增加固定節(jié)，以確保定位準確。

（4）選用的砂料應符合相關要求，不應有過多雜質，防止施工過程中堵塞輸砂管，施工過程中應嚴格控制充砂時間，充填時間到達后應及時更換輸砂管。

（5）整個施工過程需及時測量水深，增加測量頻率，掌握整體的高差情況，以指導第二層膜袋砂的施工。

（6）施工過程中，監(jiān)測單位需對正在施工的橋墩進行過程監(jiān)測，有異常情況時需及時通知各相關單位。

3.4 泵船接管施工工藝簡述

本工程所采用的泵船接管形式（圖1）與通常的形式不同，因沿江高速橋墩下回填砂施工控制要求高，標準嚴。故施工過程中橋墩的位移控制是重點，采用的形式為甭管兩側對稱開口形式，該種形式在施工過程中可有效控制橋墩兩側的高差及本跨橋墩間的砂面平整度，從而有效達到控制標準。

圖1 泵船接管形式施工

3.5 注意事項

采用泵船接管形式進行施工時，還需特別注意以下幾點：

（1）整體施工原則按照“均勻、堆成、分層、慢速”形式進行，且應從“橋墩間最低處開始逐層進行回填，橋墩兩側采用雙側對稱形式進行回填”。實際施工過程中采用的控制厚度為0.8m。施工完畢后，采用水上挖機配合對高低不平處進行整平作業(yè)。

（2）施工過程中，技術員，監(jiān)理員全程在現場進行指導，根據前期的施工經驗嚴格控制吹砂時間，施工過程中應及時測量水深，對水深不足或過高處，通知水上挖機配合整平。

（3）整個施工過程中，監(jiān)測單位需對正在進行施工的橋墩進行過程監(jiān)測，有異常情況時需增加監(jiān)測頻率并及時通知各相關單位。

（4）施工前需對橋墩鋼板樁內側標高進行探查，施工過程中始終需保持橋墩鋼板樁內側標高比外側橋墩間標高高0.5m以上，以確保鋼板樁及橋墩安全。

（5）施工結束后，定期對橋墩兩側及四周位置進行掃測，排查淤泥情況，對于有明顯拱淤的位置應及時進行清除。

（6）針對橋墩下回填砂施工，建立“每日一會”制度，每日施工開始前召開會議，主要內容包括：昨日施工情況，今日施工計劃，橋墩監(jiān)測情況，現場問題反饋等。

4.施工過程及數據分析

4.1 膜袋砂施工前后數據分析

53#～54#號橋墩原泥面標高為-3.5m，淤泥厚度約6m，且開始施工前與前后兩跨橋墩間的高差最大，約有1m。故施工采用形式為先膜袋砂均勻鋪設1m后采用泵船接管形式按照每層0.8m厚度分層進行控制。首先開始進行的是膜袋砂的施工，正式吹砂前5天（11-8——11-12）的監(jiān)測數據顯示無明顯異常，除G SD53-2外南北向最大起伏為1mm，GSD53-2南北側起伏較大，達1.5mm。正式開始吹砂后（11-12——11-13），均有起伏變化，24小時變化情況為0.6～0.8mm。后經過7天的沉降穩(wěn)定后（11-13——11-19），橋墩的位移監(jiān)測數據均有明顯的緩和穩(wěn)定，變化的趨勢區(qū)域平緩。東西向起伏幅度較南北向相比較大，在正式吹砂前5天（11-8——11-12），除GSD53-1最大起伏幅度達2.2mm外，其余監(jiān)測點平緩，無較大起伏。同樣在正式開始吹砂后（11-12——11-13），24小時變化幅度不大，基本穩(wěn)定在0～0.2mm之間。但東西向的整體位移幅度比南北向的變化大，如GSD54-1的3日位移變化值達1.6mm，GSD53-2的累計位移達到或超過2.5mm。豎向位移同樣有較為明顯的變化，變化幅度較東西向小，與南北向的類似。

橋墩因受墩臺的連接影響，整體的施工過程對53#橋墩有明顯的影響，GSD53-2號點有向南側偏移的趨勢，因受到墩臺接連影響，故同樣有向東側偏移的趨勢。并且因為GSD53-1號點在中軸線上南北擺動，同樣在東西側也有相似情形，并且擺動的幅度及頻率類似。而從豎向位移的變化圖中，同樣也可看出53#橋墩的沉降位移比54#橋墩的變化更為明顯。由此可得，53#橋墩更為敏感，底部淤泥層可能比54#橋墩更厚，更需引起注意。地質資料中也佐證了該點，53#橋墩周圍的淤泥層較54#橋墩的淤泥層厚約0.5m。

4.2 泵船接管形式施工前后數據分析

膜袋砂施工完畢后，靜置一段時間待沉降位移穩(wěn)定后，采用泵船接管形式進行分層吹砂施工。采用泵船接管形式吹砂對橋墩的影響比采用膜袋砂施工對橋墩的擾動更為明顯，變化幅度也更大。尤其以東西向及豎向的沉降位移更為明顯。53#～54#號橋墩的東西向累計位移超過2.5mm，而豎向位移達到2.0mm，且整體的變化幅度更大。

采用泵船接管形式進行吹砂，于12-19開始施工后，24小時內的南北向位移（圖2）無較大劇烈變化，而在后續(xù)的恢復過程中變化增大，且在12-26～12-28日有劇烈的突變，如GSD53-1在12-27日變化幅度超過1.6mm、GSD54-1在12-28日變化幅度超過1.9mm，在后續(xù)的施工過程中變化幅度也非常明顯，變幅接近2.0mm。

圖2 53-54號橋墩南北向位移

東西向的位移變化（圖3）情況在施工過程中的變化幅度不大，但施工前后的累計位移卻比用膜袋砂施工的累計位移要大，最大值接近3.0mm。同樣對于豎向位移（圖4）也是一樣，累計位移的變化要大許多，如GSD53-2的累計變化幅度達到4.0mm，從向西位移變化為向東位移，從而證明53#號橋墩更為敏感，采用泵船形式吹砂更應注意橋墩安全的運行。

圖3 53-54號橋墩東西向位移

圖4 53-54號橋墩豎向位移

5.結論

從沿江高速的安全運行來看，采用膜袋砂形式施工對于橋墩的安全控制更為有利，但采用該種形式施工效率卻相對較低。施工前膜袋需縫制，特別是像通航孔位置的膜袋縫合時間則更長，大約需要5-7天，且施工過程中膜袋需要水上鉤機或者專業(yè)船舶配合進行定位及沉放工作，前期準備工作及附屬工作多。因此，膜袋的成本及耗費的時間更多，吹砂過程中需要經常更換灌砂孔，同樣需要耗費時間。

采用泵船接管形式同樣也是利弊明顯。采用該種形式施工能有效節(jié)省時間，施工效率較膜袋形式更高。但是，對于橋墩的位移控制和沿江高速的安全運行保障則相對較差。

采用泵船接管形式進行吹砂施工。運砂船需卸砂至泵船處，并且施工區(qū)域附近的水位低，會導致滯船情況發(fā)生。而膜袋砂施工采用的方式為從臨時堆砂點處吸砂，不存在滯船情況。

隨著回填砂面的抬高，在水位變動的區(qū)域采用泵船接管形式吹砂的弊端也進一步放大。首先，在水位變動區(qū)域，水上鉤機常因擱淺導致輔助移動管線困難；其次，采用泵船接管形式吹砂完成后，受水位影響，砂料不易流動，容易產生高差；最后，橋墩下展管位置有限，施工位置及時間受潮位影響明顯。

6.結語

本工程施工位置受地形地質影響，傳統(tǒng)的皮帶泵船形式卸砂無法采用。故針對施工現場情況，承包人采用本文介紹的兩種方式進行施工。通過實際的施工效果來看，若存在類似情況可以用作參考。若工程項目的控制要求高，對工期要求不嚴格，資金規(guī)模充足，且施工現場采用其他方法困難時，可以考慮采用膜袋砂形式進行施工；若工程項目的控制相對較高，工期要求也較緊張，且泵船接管形式能采用時可以考慮采用此種形式；但是對于更大規(guī)模的吹砂工程，海上筑島工程等則不提議采用此兩種方法，而應首要考慮采用皮帶泵船形式直接吹填，此方法更為方便、快捷、低廉。