龍灣二期3#圍區(qū)涂面整理二階段工程隔堤堤基施工難點(diǎn)分析及解決方案

◎ 段建強(qiáng) 上海交通建設(shè)總承包有限公司

1.工程概況

本工程位于溫州市龍灣二期3#圍區(qū)內(nèi)，涂面整理總面積201萬(wàn)m，交工標(biāo)高為+3.50m，工程內(nèi)容主要包括隔堤工程、吹填工程、地基處理工程及回填工程。

為了滿足吹填成陸的需要，本工程布置3條隔堤（隔堤等級(jí)為5級(jí)建筑物），隔堤主要采用拋石+袋裝砂的結(jié)構(gòu)型式，為了保證隔堤的整體穩(wěn)定性，堤基部分采用排水固結(jié)法（30KN有紡?fù)凉げ?80cm碎石墊層+塑料排水板）進(jìn)行施工。

2.隔堤堤基部分施工難點(diǎn)分析

2.1 地基部分土質(zhì)差

隔堤地基土層30m以內(nèi)主要為高含水量、高壓縮性、高靈敏度、低強(qiáng)度的淤泥和淤泥質(zhì)土，工程地質(zhì)條件差，特別是原狀土表層0.6～0.85m左右（局部設(shè)計(jì)值達(dá)到1.5m）及龍灣二期主堤施工閉氣土方時(shí)開(kāi)挖的取土坑（最深處實(shí)測(cè)值達(dá)4m左右）新近沉積的流泥（含水率≥85%），工程地質(zhì)條件極差。由于地基基礎(chǔ)承載力很低，難以滿足運(yùn)輸車、挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備對(duì)承載力的要求，碎石陸上攤鋪施工難度大。

2.2 圍區(qū)內(nèi)水深條件差

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，整個(gè)隔堤采取的是陸上施工工藝，但是受制于圍區(qū)上游的河道來(lái)水及下游的甌飛一期工程共同的影響，圍區(qū)內(nèi)水位一直穩(wěn)定在+0.5～1.0m（國(guó)家85高程），受此影響，除了2#隔堤及1#隔堤部分區(qū)域露出水面之外，其余隔堤施工區(qū)域均沒(méi)入水下，尤其是3#隔堤局部水深達(dá)1.5～2.5m，并且水深呈現(xiàn)著“西淺東深”，3#隔堤軸線兩側(cè)水深差別較大，按照設(shè)計(jì)要求的碎石厚度（80cm厚）絕大部分區(qū)域難以陸上施工，此外，由于3#圍區(qū)為一個(gè)封閉的施工區(qū)域，主堤及河道上的閘均不具備通航條件，加之圍區(qū)特殊的水深條件，本工程也無(wú)法采用船舶施工工藝。

2.3 碎石施工進(jìn)度制約因素多

除了上述2.1,2.2條因素影響著碎石施工進(jìn)度之外，由于本工程隔堤總長(zhǎng)度超過(guò)3km，若待碎石全部施工結(jié)束后再施工下道工序，工期勢(shì)必受到很大影響，所以本工程將采用“碎石墊層+排水板+第一層拋石”差拍流水作業(yè)，流水步距安排的合理性將直接制約著碎石施工進(jìn)度，碎石施工進(jìn)度反過(guò)來(lái)也會(huì)制約著其他工序的施工進(jìn)度。

3.解決方案

3.1 碎石施工工藝的選擇

通過(guò)以上的難點(diǎn)分析，本工程隔堤地基部分施工難度最大的部分在于碎石墊層施工，一旦此問(wèn)題得到了很好的解決，本工程將能夠順利進(jìn)行，本工程中項(xiàng)目部就碎石墊層施工共采用了兩種施工工藝，分別如下：

3.1.1 工藝一：中心區(qū)域先行堆載+挖掘機(jī)扒開(kāi)、整平

由于項(xiàng)目部在此類施工經(jīng)驗(yàn)存在一定的不足，項(xiàng)目部首先邀請(qǐng)了本項(xiàng)目的總監(jiān)來(lái)指導(dǎo)項(xiàng)目施工，其提出在附近的一帶區(qū)域的工程常采用的施工工藝：根據(jù)設(shè)計(jì)斷面計(jì)算好該斷面的設(shè)計(jì)工程量，然后將此段的碎石全部集中在斷面的中心區(qū)域，這樣重載車（載重30t以下）有足夠厚度的碎石作為基礎(chǔ)，可以順利向前推進(jìn)，待完成一個(gè)單元工程的碎石拋填量，由挖掘機(jī)將碎石從中心區(qū)域向兩側(cè)進(jìn)行攤鋪、整平（工藝簡(jiǎn)圖如下：圖1）。

圖1 工藝一：碎石施工工藝簡(jiǎn)圖

根據(jù)指導(dǎo)方案，項(xiàng)目部立即開(kāi)始進(jìn)行2#隔堤施工，在基礎(chǔ)較好的區(qū)域，此方案存在較強(qiáng)的可行性。

但是隨著堤身的不斷向前推進(jìn)，地質(zhì)開(kāi)始變得松軟后，由于中心區(qū)域碎石厚度較厚，加上重載車輛的來(lái)回通行，造成中心區(qū)域沉陷較大，碎石扒開(kāi)后，為了確保碎石的整體厚度滿足設(shè)計(jì)要求，隔堤中心區(qū)域出現(xiàn)了凹槽，凹槽的出現(xiàn)直接導(dǎo)致了后續(xù)的排水板施工質(zhì)量和安全管理工作存在了較大的難度。

期間項(xiàng)目部雖然通過(guò)將載重30t的車輛改換為15t左右，此問(wèn)題仍然沒(méi)有較好的改善。所以，此工藝在2#隔堤施工結(jié)束之后立即停用。

3.1.2 工藝二：全斷面推進(jìn)+挖掘機(jī)整平

由于工藝一對(duì)于本工程施工存在一定的局限性，項(xiàng)目部經(jīng)過(guò)充分討論并借鑒于軟件處理時(shí)覆蓋砂墊層的經(jīng)驗(yàn)，決定采取下述施工工藝：碎石先由重載車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)存放點(diǎn)，然后采用小型運(yùn)輸車（根據(jù)情況配合使用路基板）倒運(yùn)至施工區(qū)域，卸載后由小型挖掘機(jī)整平，確保每個(gè)斷面幾乎保持著全斷面的推進(jìn)（后期根據(jù)施工流水作業(yè)的要求，改為半副寬全斷面推進(jìn)）。此方案可以最大限度的減少擠淤不均勻?qū)е滤槭瘔|層厚度、平整度難以滿足排水板施打要求。

由于工藝一時(shí)，項(xiàng)目部選取過(guò)載重15t的運(yùn)輸車輛，發(fā)現(xiàn)沉陷情況仍然較為嚴(yán)重，項(xiàng)目部借鑒于地基處理覆蓋砂墊層經(jīng)驗(yàn)，選取了兩種車型：一種為載重5t左右農(nóng)用運(yùn)輸車“小金剛”，另一種為載重1～2t小型運(yùn)輸車。

根據(jù)項(xiàng)目部的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比兩種車輛的優(yōu)缺點(diǎn)，項(xiàng)目部最終選取小型運(yùn)輸車輛（配備薄路基板）作為本工程碎石倒駁車輛。

工藝二很好的解決了工藝一在本工程使用存在的一些問(wèn)題，較好的適應(yīng)了本工程地基碎石墊層施工，順利的保障了工程的推進(jìn)。

施工時(shí)，注意不能在局部區(qū)域堆載過(guò)多碎石，每小車石料卸載過(guò)后，若出現(xiàn)端頭土工布下淤泥包鼓包嚴(yán)重，應(yīng)該立即用挖掘機(jī)將后方多余的碎石翻至鼓包處進(jìn)行壓載，以最大程度的減少碎石沉陷，滿足設(shè)計(jì)要求的前提下盡量減少碎石墊層厚度，減少碎石的損耗。

3.2 “流水步距”的確定

3.2.1 碎石墊層、排水板及第一層拋石之間的施工安排

根據(jù)常規(guī)的施工方案，一個(gè)單元工程（100m）的碎石墊層施工結(jié)束并經(jīng)過(guò)監(jiān)理、業(yè)主驗(yàn)收合格后開(kāi)始進(jìn)行排水板施工，排水板施工結(jié)束并經(jīng)過(guò)監(jiān)理、業(yè)主及設(shè)計(jì)驗(yàn)收后再進(jìn)行拋石施工，此三道工序緊密結(jié)合，但是也存在著相互制約，碎石等在施工下一個(gè)單元工程是存在著一定的時(shí)間間隔，以本工程3#隔堤為例，一個(gè)單元工程的施工周期為10天，其中碎石施工4天，排水板施工4天，拋石施工2天，由此可知碎石墊層的施工時(shí)間間隔高達(dá)6天。為了最大程度的縮短施工的時(shí)間間隔，保障各工序之間的“流水施工”，項(xiàng)目部經(jīng)過(guò)和監(jiān)理、業(yè)主及設(shè)計(jì)充分討論后，由于堤身碎石墊層部分寬度高達(dá)48m，決定采用半幅寬推進(jìn)的方式進(jìn)行施工，即首先進(jìn)行堤身半副碎石施工，半副推進(jìn)100m進(jìn)行工序報(bào)驗(yàn)并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收確認(rèn)，確認(rèn)后進(jìn)行排水板施工，半副排水板施工結(jié)束后進(jìn)行拋石施工，在排水板、拋石施工的同時(shí)進(jìn)行另外半副的碎石墊層施工，待碎石墊層施工結(jié)束后，排水板機(jī)械轉(zhuǎn)移至該半副進(jìn)行施工，已完成的拋石區(qū)域?qū)⒆鳛樗槭瘔|層的臨時(shí)堆場(chǎng)，方便碎石的下一單元施工作業(yè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算，一個(gè)單元的半副流水施工總耗時(shí)5.5天，其中碎石2天，排水板2天，拋石1.5天，用此方法碎石墊層施工時(shí)間間隔縮短為1.5天。

3.2.2 “流水步距”的確定

根據(jù)上述的施工安排，流水步距的合理性直接關(guān)乎著現(xiàn)場(chǎng)施工效率是否能夠最大化，為此，項(xiàng)目部現(xiàn)場(chǎng)選擇了四種流水步距進(jìn)行對(duì)比分析，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 四種“流水步距”對(duì)比分析表

說(shuō)明：（1）50m步距排水板施工，由于施工機(jī)械需要頻繁的掉頭，時(shí)間利用率較低，耗時(shí)較長(zhǎng)；（2）碎石墊層隨著施工步距的加長(zhǎng)，小型運(yùn)輸車運(yùn)距增長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)算，100m以內(nèi)為最佳運(yùn)距，150m時(shí)效率降低30%,200m運(yùn)距時(shí)效率降低50%。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比分析，項(xiàng)目部最終確定流水步距為100米。

3.3 水位問(wèn)題

由于本工程計(jì)劃的施工期內(nèi)，圍區(qū)的水位受外界因素的影響，基本上維持在0.5～1.0m（國(guó)家85高程）左右，根據(jù)原始灘面情況，1#堤1G 0+200 往大樁號(hào)方向、3#隔堤大部分區(qū)域水深基本上維持在1.0～2.0 m 之間，局部深處達(dá)到3～4m左右，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的水深條件及勘查情況，項(xiàng)目部采取了兩種解決方案，分別如下。

3.3.1 增加碎石厚度

設(shè)計(jì)交底會(huì)之初，項(xiàng)目部曾就提出，目前的水深條件（+1.0m）碎石80cm厚部分區(qū)域無(wú)法出水，不但后續(xù)的排水板施工難以繼續(xù)，碎石本身施工也存在著問(wèn)題，會(huì)議討論決定，部分區(qū)域可以根據(jù)水深條件適當(dāng)?shù)脑黾铀槭穸取?/p>

實(shí)際施工時(shí)，對(duì)于1 # 隔堤1G 0+200 往大樁號(hào)方向及3#隔堤3G1+150～3G1+866段，根據(jù)圍區(qū)水位情況，適當(dāng)?shù)脑黾硬糠謪^(qū)域的碎石厚度，此外，為了確保排水板的順利施打，碎石墊層的厚度必須控制在2m以內(nèi)，同時(shí)也必須確保排水板施工機(jī)械涉水作業(yè)區(qū)域的水深不超過(guò)10cm。

3.3.2 局部變更為袋裝砂

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及實(shí)測(cè)水深情況，3#隔堤3G1+150～3G0+550段堤軸線外側(cè)水深深達(dá)2.5～3m左右，此處若進(jìn)行碎石施工，考慮到沉陷等因素，碎石厚度預(yù)計(jì)鋪設(shè)3.5～4.0m左右，在此厚度下排水板將無(wú)法進(jìn)行施工。為了保證工程的順利推進(jìn)，項(xiàng)目部提出了將此段變更為袋裝砂施工，一是袋裝砂施工對(duì)地形適應(yīng)性較強(qiáng)，比較適合3#隔堤軸線內(nèi)外側(cè)地質(zhì)狀況不均勻的情況，二是排水板施工機(jī)械穿透袋裝砂被的能力強(qiáng)，排水板可以有效進(jìn)行施工，三是袋裝砂施工和其余段的碎石施工可以同步進(jìn)行，可以加快工程的進(jìn)展，四是利用業(yè)主現(xiàn)有的砂源，節(jié)約工程投資。

3.4 地質(zhì)基礎(chǔ)差的區(qū)域

1#隔堤施工結(jié)束之后，開(kāi)始轉(zhuǎn)角進(jìn)行3#隔堤施工，施工中發(fā)現(xiàn)，3#隔堤軸線以東土質(zhì)非常松軟，碎石施工了4m后仍然無(wú)法出水，甚至于出現(xiàn)了浮泥層倒灌的現(xiàn)象。

2017年7月11日，業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理及施工單位四方勘查現(xiàn)場(chǎng)并召開(kāi)專題會(huì)議，初步認(rèn)為是由原龍灣主堤施工閉氣土方時(shí)取土形成的取土坑，設(shè)計(jì)地勘時(shí)勘查范圍有限，未能探測(cè)到該區(qū)域，會(huì)議決定由施工單位先行進(jìn)行初步地勘并進(jìn)行土樣分析。7月18日，項(xiàng)目部完成3G0+000～3G0+400段地勘并進(jìn)行了初步分析，分析得出該區(qū)域流泥層厚度在3.5～4.0m左右，遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)1.5m，同時(shí)，已完成的袋裝砂段亦出現(xiàn)了外側(cè)下陷的情況。

7月27日，經(jīng)過(guò)月度監(jiān)理例會(huì)專題討論后，業(yè)主決定對(duì)3#隔堤3G0+000～3G1+000段進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，最終設(shè)計(jì)變更方案定為：堤線內(nèi)移 12m，在外側(cè)增設(shè)拋石棱體，頂高程 1.0m，寬 9.0m，同時(shí)將原鎮(zhèn)壓平臺(tái)外半部分降低至 1.0m 高程，與拋石棱體組成二級(jí)鎮(zhèn)壓平臺(tái)。

3.5 變更后的碎石施工工藝

根據(jù)設(shè)計(jì)變更方案，項(xiàng)目部也立即著手開(kāi)始研究變更后的碎石施工方案，最終確定為：長(zhǎng)臂挖掘機(jī)拋灑+小型挖掘機(jī)整平的方式。具體為先由自卸車將碎石運(yùn)輸至已完成的拋石面，碎石基本上沿著已完成的拋石堤均勻存放，然后由長(zhǎng)臂挖掘機(jī)在堤頂將碎石拋灑至吹填側(cè)，然后再利用小型挖掘機(jī)進(jìn)行整平即可。

4.結(jié)束語(yǔ)

由于沿海地區(qū)砂資源分布的不均衡，同時(shí)，國(guó)家加大海洋環(huán)保治理力度，砂資源出現(xiàn)了進(jìn)一步的匱乏，近些年來(lái)，浙江沿海一帶涂面整理工程等普遍采用了碎石墊層+排水板組合的方式進(jìn)行地基加固，由于在軟基及超軟基利用此類組合方式進(jìn)行地基加固尚缺乏可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)本工程的不斷探索，總結(jié)出了一些相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)，并就碎石墊層的適用性做了定性分析，對(duì)于此后類似工程施工起到了一定的借鑒和指導(dǎo)意義。