管袋圍堰吹填砂技術在工程中的應用

□文/趙繼紅 高 杰 劉 倩

□高 杰、劉 倩/中國建筑第六工程局有限公司。

管袋圍堰吹填砂技術在工程中的應用

□文/趙繼紅 高 杰 劉 倩

海上高等級公路建設施工路基填筑取材難、成本高，路基成型難。文章以實際工程為例，介紹管袋圍堰吹填砂施工技術。

管袋圍堰；吹填砂；路基；海上公路

充填管袋圍堰施工工藝在中國使用約有20a的時間，但吹砂圍堰作為永久工程成為海上高等級公路路基的主體在唐山濱海大道海上一級公路中使用，在國內(nèi)尚屬首例，該項技術的成功應用填補了國內(nèi)相關技術的空白。

1 工程概況

唐山濱海大道全長43.215km，第八合同段為雙向4車道，長9.22km，全部位于海中。路基橫斷面由中央分隔帶、路緣帶、行車道、側(cè)分隔帶、非機動車道、人行道組成，總寬49m。道路等級為城市主干道一級，設計車速為60km/h。采用充填管袋圍堰施工工藝，路基結(jié)構(gòu)為兩側(cè)充填管袋圍堰，中間填芯砂。路基設計結(jié)構(gòu)為管袋圍堰、堤芯砂、軟基加固碎石樁、土工格柵、山皮石路床、墊層找平層、邊坡防滲土工布、模袋混凝土、混凝土預制塊，見圖1。

2 工程難點

1）海中高等級路基施工難度大，路基成型難，無成熟經(jīng)驗可以借鑒。

2）海中施工環(huán)境復雜，環(huán)保要求高。海上路橋施工不僅面臨著無水、無電、無場地的困境；同時臨海修路，環(huán)保是頭等大事。工程必須嚴格按照《環(huán)境影響報告書》和環(huán)保部門的要求規(guī)范施工，最大限度地降低對沿線鹽場生產(chǎn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和周邊環(huán)境的影響。

3）受潮汐影響，路基安全穩(wěn)定性要求高。近海路堤受海水浸泡、潮汐升降的作用，極易損傷甚至垮塌，因此對路基安全穩(wěn)定性要求高。

4）工期緊。總工期不足18個月。

3 施工材料

1）防滲土工膜。采用HR經(jīng)編復合防滲土工膜，質(zhì)量500g/m，斷裂伸長率26%，斷裂強力32.0kN/m，撕破強力0.47kN/m，CBR頂破強力2.4kN，垂直滲透系數(shù)10～11cm/s。

2）管袋編織材料。

（1）380g/m2復合土工布。230g/m2的編織布與150g/m2短纖滌綸針刺無紡土工布復合。抗拉強度800 N/cm，頂破強度 1500N。

（2）230g/m2土工布，厚度 0.4mm，寬幅 3200mm。抗拉強度經(jīng)向≥1700N/50mm，抗拉強度緯向≥1500 N/50mm，延伸率經(jīng)向≤20%，延伸率≤25%，頂破強度3500N，剝離強度20N/50mm，梯形撕裂強度經(jīng)向≥400N，梯形撕裂強度緯向≥300N，抗紫外線強度保持率（96h）90%。

（3）軟體排。采用380g/m2復合土工布。

4 施工方法

4.1 施工工藝流程

海上路基管袋圍堰吹填砂施工流程見圖2。

4.2 操作要點

1）吸砂、運砂、吹砂。用吸砂船在取砂點吸砂，吹至運砂船。由運砂船運到吹砂船旁，吹砂船上工人用高壓水槍將砂稀釋，泥漿泵抽至吹砂船主輸送管，由船上泥漿泵將稀釋后的砂漿吹至主線庫區(qū)。吹砂船距主線路基1～2km，超過2km時用接力泵接力吹送，主吹砂管直徑400mm。

吹砂過程中，通過吸砂船泥漿泵吹至運砂船，砂沉淀、泥漿流出，然后吹砂時再次呈現(xiàn)砂沉淀、泥漿流走的現(xiàn)象，兩次沖刷，減小含泥量。

整個吸砂、運砂、吹砂過程中要嚴格按照當?shù)睾Ｓ虻某毕磉M行施工計劃和控制，準確保證砂船能夠在高潮時出行和返航。當運砂航道上水位較淺，不能滿足大型運砂船通航條件時，可以采用＜500m3的運砂船進行運送。在離路基外海2.5km范圍都是淺灘，在施工中必須采用二級接力泵，二級接力泵站直接放置在方駁船上，方駁船吃水在1.2m左右，滿足淺灘的停泊要求，駁船?？吭陔x路基約1km的位置。

2）清基、鋪設軟體排。在軟體排施工前對基礎進行清理，主要清理基礎內(nèi)的木樁、漁網(wǎng)、大塊石等，采用海水退潮后機械清理的方法。測量鋪排區(qū)域水下地形，發(fā)現(xiàn)有尖狀物應立即采取措施進行處理，保證排體不被損壞。

由于施工區(qū)地處淺灘，低潮時部分區(qū)域露灘，采用人工直接鋪設的方式鋪設軟體排。運輸船利用高水位時間將排布及充填砂運輸?shù)戒伵抛鳂I(yè)面附近，落潮時人工進行鋪排并利用運砂船上配備的充填泵組進行充填砂肋工作。

軟體排鋪設按照放樣點縱橫向都要拉正，力求平整，不得發(fā)生折疊和破損現(xiàn)象，每塊之間的搭接量≮2.0m，在圍堤橫斷面方向應有所松動，張力不可過緊并在圍堤縱向兩邊打樁固定，抓緊鋪設底層充泥管袋及時充灌砂振壓，以防被水流和波浪沖開。

軟體排在兩側(cè)橫向設計外邊線向外各鋪2.0m。排布定位后，要及時壓鋪砂肋，防止排布位移。采取系物、加筋條、牽引等措施控制鋪排平整度，保證所沉排體緊貼床面。

3）內(nèi)外袋裝砂圍堰充填。軟體排鋪設完畢立即跟進施工第1層袋裝砂棱體，兩側(cè)棱體及堤芯砂要平行施工。圍堰吹填先進行第1層管袋施工，有一定施工長度后，作業(yè)面擴大，對第2層管袋進行施工，幾層管袋吹填完成后，形成管袋圍堰。充填工序按照充填、逬漿、二次充填、袋內(nèi)砂體厚度滿足設計要求的次序進行，袋體充填飽滿度控制在80%，充填厚度控制在0.6～0.7m，保證充砂平整、密實，袋體按垂直于圍堤軸線分層鋪設，堆疊整齊，上下袋體錯縫鋪設，同層袋相互擠壓。

充填袋應采用水力充填法施工，為確保圍堤堤身安全，排出棱體中水分，必須分級進行，第一和第二級袋裝砂棱體施工間隔以第一級袋裝砂固結(jié)度達到70%為準，間隔為1～2d，嚴禁上下層連續(xù)施工，必須采取平行順序法作業(yè)。

袋子加工時應留出充填袖口，袖口尺度根據(jù)充填機具確定，充填完成后必須將袖口扎緊。

袋布應選擇較寬布幅，拼接采用綿綸線包縫法縫制，拼接處折疊3層，寬度約5～10cm。

在縱向管袋圍堰向前吹至500m長時，鋪設橫向軟體排和管袋，吹填橫向圍堰，形成圍堰閉合體，留出出水口，然后在庫內(nèi)吹填砂，形成吹砂路基。

吹填管袋圍堰時要嚴格按照兩側(cè)邊坡要求進行測量放線，定出管袋鋪設邊線和中線并根據(jù)總體高程要求計算每層管袋的厚度。

4）吹填堤芯砂。圍堰完成后進行堤芯砂路基吹砂，首次施工時可選擇500m作為試驗段，試驗段吹填完成后形成封閉路基。

取得參數(shù)后全面推開，從路線兩側(cè)向中間吹填，每500m作為1個吹砂分工區(qū)段。形成圍堰閉合體后，向庫內(nèi)吹填，庫內(nèi)吹砂先期要適當形成排水坡度，水流向東側(cè)排水口流出，保持砂沉淀，水流出，待吹填達到設計標高后，用高壓水槍將砂掃平。

堤芯砂吹填過程中控制堤芯砂最終標高，對于吹砂不平整的地方進行機器輔助人工整平，保證堤頂平整。

5 質(zhì)量保證措施

1）平均處于低水位以下的充填袋鋪設質(zhì)量需進行潛摸檢驗。檢驗項目包括平面位置、通縫寬度和厚度，相鄰袋體之間不允許出現(xiàn)不接觸現(xiàn)象。

2）袋裝砂棱體充填袋在圍堤橫斷面方向須整塊制作，頂層袋充填后應盡量平整（≤±5cm）；縱向袋體長度以利于制作和施工方便為宜，但不應＜15m。

3）袋體逐層加高，不可在局部堤段一次性加高兩層或以上，特別是棱體頂部袋底，應嚴格控制施工速率。施工期間不得在已做好的棱體上隨意堆載砂石料。

4）袋體充填后外露部分做好覆蓋保護，平均水位以上袋裝砂棱體完成后防止在陽光直射下暴露超過15d，為減少管袋的裸露輻射，圍堰施工完畢立即進行邊坡防護，同時避免人為和施工機械的破壞。

5）充填砂袋構(gòu)筑進行的同時，應及時進行外側(cè)砂礫墊層及拋石的施工。對于外棱體相鄰袋體的外坡邊緣縫隙處利用小袋裝砂進行人工修坡墊平，防止留有空隙袋體邊緣受力而導致袋體損壞。迎浪面注意海浪淘刷，出現(xiàn)空隙及時跟蹤填補調(diào)整外側(cè)坡輪廓線水平為止，形成符合設計的坡面。

6）在施工中充填砂袋的袋體之間不得夾有淤泥。

7）充填袋的充滿度控制在80%以上，下層充填袋在固結(jié)度達到70%后，可以進行上一層充填袋的施工，一般相隔24h以上。上下層采取平行順序法作業(yè)。上下層充填袋連接采用系纜，不允許用鋼絲穿透袋布進行連接。袋子加工時應留出充填袖口，袖口尺度應根據(jù)充填機具確定，充填完成后，必須將袖口扎緊。施工過程中，袋子不得有破損，如發(fā)現(xiàn)破損，必須及時進行等強度修補，以防袋內(nèi)充填物流失，造成堤壩塌陷。

6 海上施工操作注意事項

1）嚴格執(zhí)行《中華人民共和國海上交通安全法》、《中華人民共和國水上水下施工作業(yè)通航安全管理規(guī)定》及其他有關法律規(guī)定，謹慎操作，確保安全，發(fā)生水上交通和污染事故應立即向上報告。

2）施工作業(yè)前應向當?shù)睾Ｊ戮稚暾堔k妥《水上水下施工作業(yè)許可證》。水上施工應設專用救生船或交通船并有專人值班，各施工作業(yè)點應配備救生圈、救生衣等救生設備。

3）應隨時與當?shù)貧庀?、水文站等部門保持聯(lián)系，每日收聽氣象預報并做好記錄，隨時了解和掌握天氣變化和水情動態(tài)，以便及時采取應對措施。

4）參與施工的各種船舶，包括配合施工作業(yè)的交通船、運輸船等，必須符合安全要求，同時還必須持有各種有效證書。船機、通訊、消防、救生、防污等各類設備必須安全有效并通過當?shù)睾Ｊ戮值陌踩珯z查。

5）定期清運沉淀泥砂，做好泥砂、棄渣及其他工程材料運輸過程中防散落與沿途污染，廢水除按環(huán)境衛(wèi)生指標進行處理達標并按當?shù)丨h(huán)保要求的指定地點排放。棄渣及其他工程廢棄物按工程建設指定的地點和方案進行合理堆放和處治。

7 結(jié)論

1）充填管袋圍堰施工工藝施工速度快。本工程總工期18個月，如果是填石路基，需要從唐山市古冶、灤縣等地運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，而濱海大道沿線淺灘段有比較靠近的豐富砂源，是吹填修路的理想砂源，直接從海中取砂，就地取材，施工速度快。

2）節(jié)約投資。本工藝主要填筑材料為海砂，比填山皮石路基大大節(jié)約工程投資，降低工程成本；管袋砂圍堰比同等方量的山皮石成本降低了48.98%，堤芯砂比同等方量的山皮石成本降低了70.41%。

3）質(zhì)量可靠。袋裝海砂相比較山皮石而言，透水性不高，抗風化能力強，抗沖刷能力強，能夠抵抗長期海水浸泡，提高了路基穩(wěn)定性。

4）環(huán)保。吹砂運砂過程都在海中實現(xiàn)，交通方便，更有利于路線上其他原料的運輸暢通，而且減免了路面運輸產(chǎn)生的振動、噪音、粉塵等污染。

U445.55+6

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1008-3197（2011）06-31-03

2011-07-13

趙繼紅/男，1973年出生，高級工程師，中國建筑第六工程局有限公司，從事工程技術管理工作。

□高 杰、劉 倩/中國建筑第六工程局有限公司。