鄒揚(yáng)帆 中交疏浚（集團(tuán)）股份有限公司

1.引言

伴隨著東南亞海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和海濱城市建設(shè)的加快，沿海土地需求量不斷增多，促使不少東南亞沿海地區(qū)開始通過填海造地拓展城市發(fā)展空間，滿足人們的生產(chǎn)與生活需求。而作為復(fù)雜工程，填海造地采用吹填砂、淤泥等多種方法完成造地，需要從總體上加強(qiáng)施工工藝部署，保證工程施工的合理性，從而使最終造地目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。因此，加強(qiáng)對填海造地項(xiàng)目施工工藝研究，可以使相關(guān)工作得以科學(xué)開展。

2.工程概況

某大型填海造地項(xiàng)目位于東南亞地區(qū)，首期示范區(qū)填海造地工程面積約49.57萬m2，建設(shè)臨時(shí)圍堰總長度約6868m。根據(jù)海上地質(zhì)勘察成果分析，海床以下依次為軟土層、硬土層和巖石層，水深分別在0-18m、7-26m和15-41m之間。取土區(qū)土質(zhì)按N≤5，Bulk Density≤17.6，Liquidity Index≤1考慮，結(jié)合項(xiàng)目施工條件差異，計(jì)劃采用吹填砂和吹填淤泥兩種施工工藝進(jìn)行不同區(qū)域施工。

3.項(xiàng)目施工工藝

3.1 吹填砂施工工藝

針對道路工程等施工區(qū)域，需要采用吹填砂施工工藝，在水上完成350g/m2土工布鋪設(shè)，然后依次進(jìn)行砂墊層、插打排水板、充填大砂袋圍堰、5m吹填砂鋪設(shè)施工。

3.1.1 土工布鋪設(shè)

水上鋪設(shè)土工布，需要采用鋪排船進(jìn)行土工布水下鋪設(shè)施工，直接在軟土層表面鋪設(shè)編織土工布，能夠有效加筋，對上部荷載進(jìn)行擴(kuò)散，避免土體發(fā)生側(cè)向變形，促使吹填地基承載力得到提高。

3.1.2 砂墊層施工

在砂墊層施工階段，采用皮帶砂船直拋施工，先利用DGPS輔助測量實(shí)現(xiàn)船舶定位，然后利用拋放浮球?qū)?biāo)法設(shè)置導(dǎo)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定量拋填。在卸砂前，需要將提前拋設(shè)雙前錨，分別距離船舶兩側(cè)約30m。卸砂過程中，應(yīng)確認(rèn)船舶主機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)，便于船舶擺動(dòng)定位或移位。通過拋雙前錨，緩慢將皮帶砂船移動(dòng)至拋標(biāo)點(diǎn)，利用皮帶輸送冷卻海水，在海水卸準(zhǔn)拋標(biāo)點(diǎn)時(shí)可以進(jìn)行拋砂，如圖1所示。施工過程中，通過控制輸送皮帶轉(zhuǎn)速和砂漏斗開啟量能夠加強(qiáng)砂的輸送量控制。對皮帶擺動(dòng)時(shí)間進(jìn)行控制，能夠達(dá)到控制回填砂厚度和均勻性的目標(biāo)。皮帶砂船按艙容量1800m3計(jì)算，卸一船砂時(shí)間需要90min，每分鐘卸砂量能夠達(dá)到20 m3，按照15m劃分小分格，拋填1m厚砂墊層需要15＊15＊1＊1.2=270m3砂量，卸砂擺動(dòng)速度控制時(shí)間應(yīng)為13.5min。

圖1 皮帶砂船卸砂示意圖

3.1.3 插打排水板

排水板打插，需要采用SPB-B型號塑料排水板，保持1m間距，按照正方形進(jìn)行布置。通過打插至軟土層50cm左右，能夠使吹填砂進(jìn)入軟土層，達(dá)到穩(wěn)固地基的作用。

3.1.4 充填大砂袋施工

陸上吹填大砂袋施工階段，需要采用自吸自泵砂船+袋體吹填方法。在充填砂袋時(shí)，需要先充灌四邊各灌口，厚度達(dá)20cm。提前完成砂袋固定后，可由中間向四邊各灌口充灌，保證充灌厚度，并避免砂袋移位。期間，應(yīng)經(jīng)常調(diào)整管口方向，防止袋體因受力不均打卷變形。結(jié)合現(xiàn)場情況，需適當(dāng)在袋體頂面來回踩踏，使砂顆粒排列緊密，加快袋體排水固結(jié)。在整個(gè)砂袋充填達(dá)70%時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少或停止充填，以防爆裂。經(jīng)過一段時(shí)間固結(jié)脫水后，可以再次充灌，充滿度控制在80%以上。充灌后應(yīng)及時(shí)將袋體扎緊，施工期間應(yīng)注意觀察袋體是否破損，發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)進(jìn)行等強(qiáng)度修補(bǔ)，避免充填物流失。砂袋縱向搭接長不小于50cm，上下層之間做到錯(cuò)縫搭接，長度不小于3m。

圖2 吹填分叉管頭

3.1.5 吹填砂施工

采用皮帶砂船直拋工藝，與砂墊層吹填施工工藝相同。吹填砂標(biāo)高5m，考慮1m的沉降量。

3.2 吹填淤泥施工工藝

吹填淤泥施工工藝，主要工序?yàn)椋号R時(shí)圍堰、標(biāo)高6m淤泥吹填，300g/m2土工布鋪設(shè)、土工格柵、1m厚度砂墊層和打排水板，最后完成真空預(yù)壓地基處理。

3.2.1 吹填淤泥

從經(jīng)濟(jì)性考慮，取土區(qū)不宜距離吹填區(qū)過遠(yuǎn)；從安全性考慮，取土區(qū)不宜距離吹填區(qū)已建或擬建的水工建筑過近，也不要開挖太深。吹填淤泥標(biāo)高6m，考慮2m的沉降量。采用合適的疏浚吹填船舶完成吹填淤泥作業(yè)。

3.2.2 吹填砂墊層

在完成土工編織布鋪設(shè)后，需要利用專用連接鉚釘或尼龍繩完成土工格柵塊連接。在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行吹填砂墊層施工。如果采用泵頭船施工，吹填較厚較軟，將造成地基荷載較大，容易出現(xiàn)已經(jīng)吹填的區(qū)域出現(xiàn)下陷問題，造成附近地區(qū)地基翻拱，影響回填砂的厚度、標(biāo)高和平整度。針對施工存在的問題，還要采用新吹填工藝，在吹填管頭接上“消能分叉管頭”實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化。采用該種分叉管，能夠?qū)⒋堤畲蠊軇澐譃?條小管，使管頭出水沖力得到減少。在吹填布管方面，需要采用“梅花形間隔法”。施工前，先用分叉小管將回填區(qū)吹填砂埂分成若干個(gè)小區(qū)。以小區(qū)為單位，按梅花形順序進(jìn)行分層鋪設(shè)，能夠避免出現(xiàn)局部堆載過高問題。利用周圍吹填小區(qū)的吹填砂層，可以將管頭周圍淤泥壓住。在各回填區(qū)之間，也可以相互地壓住管頭周圍的淤泥，確保回填區(qū)原泥面整體受力均勻。借助砂體的相互作用，可以避免淤泥翻拱。

3.2.3 真空預(yù)壓施工

完成排水板打設(shè)后，可以進(jìn)行真空預(yù)壓施工。施工原理就是將軟基處理區(qū)看成是整個(gè)密封體，利用真空泵負(fù)壓源實(shí)現(xiàn)土體中的孔隙水和空氣抽排，達(dá)到加固土體和提高地基承載力的目標(biāo)。經(jīng)過真空預(yù)壓后，軟基承載力可達(dá)80kPa，滿足工程施工要求。采用該種施工工藝，需要預(yù)先完成濾管制作，采用直徑76mm、壁厚1.2mm的PVC硬塑料管，每隔5cm鉆直徑10mm的小孔，外包尼龍窗紗布和無紡?fù)凉げ甲鳛楦綦x層。在真空管路埋設(shè)階段，需要采用框格形布置方案，使主管保持30m間距，濾管保持5m間距，均埋設(shè)在砂墊層下300mm位置。鋪設(shè)過程中應(yīng)確保濾管不受損傷，并采用無縫鍍鋅鋼管和出膜接頭連接，垂直伸出30cm.測頭應(yīng)布置在平行與管的位置中間，距離加固區(qū)邊界不超5m。每隔800m2完成一個(gè)點(diǎn)的不舍，從密封膜引出真空細(xì)管，采用喇叭口和真空表相連接，能夠使膜下真空度得到有效監(jiān)測。密封膜采用三層聚乙烯薄膜，分三層鋪設(shè)，縱向擺放在預(yù)壓區(qū)的中軸線上，從一端向兩邊展開。開挖2m深密封溝，底寬1.0m，邊坡1:1，然后埋入密封膜，用袋裝泥壓實(shí)。確認(rèn)無漏氣等情況，可以完成蓄水圍堰修筑，然后安裝真空泵。試抽階段，需要先將半數(shù)真空泵開啟，確認(rèn)無漏氣等情況后逐步開啟剩余真空泵，直至達(dá)到70kPa后確認(rèn)是否出現(xiàn)漏氣問題。確認(rèn)無問題后，可以使真空度達(dá)到80kPa，期間做好地下水抽排。

4.結(jié)束語

綜上所述，在大型填海造地工程施工階段，施工工藝的選取將受到環(huán)境、土質(zhì)、工況條件等多種因素影響，還要合理進(jìn)行施工方法選擇，以便使工程施工順利開展。合理采用吹填技術(shù)，做好工藝施工步驟的布置，能夠加強(qiáng)施工質(zhì)量的控制，促使工程建設(shè)水平得到提升。