袋裝淤泥質(zhì)土臨時圍堰在碼頭工程施工中的應(yīng)用

■張 健

（福建省海航建設(shè)管理有限公司，福州 350000）

隨著時代的發(fā)展，人們對環(huán)境保護的意識不斷增強，導(dǎo)致原有成熟的施工工藝在工程建設(shè)中的應(yīng)用受到制約。 如吹填沙袋圍堰施工技術(shù)因省時、高效、安全、經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點，在各種港口、水利、漁港等工程中都獲得了廣泛地推廣[1]，但受關(guān)鍵材料沙的供給制約，該工藝應(yīng)用受限。 袋裝淤泥質(zhì)土圍堰施工工藝能夠就地取料，不僅可節(jié)省造價，還能起到環(huán)保節(jié)能的作用，因此袋裝淤泥質(zhì)土圍堰施工工藝能夠很好地解決填筑材料沙的供給困難問題，可為同類項目施工提供借鑒經(jīng)驗。 基于此，本文就袋裝淤泥質(zhì)土臨時圍堰在碼頭工程施工中的設(shè)計要點與施工工藝進行研究。

1 工程概況

擬建項目位于福建南部海域、詔安灣內(nèi)。 該項目為兼避風(fēng)、 生產(chǎn)功能于一體的綜合型二級漁港，本工程水工建筑物主要為防波堤，平面布置僅建設(shè)有一道防波堤兼碼頭396 m，設(shè)7 個80 HP 泊位。碼頭面高程3.0 m，防波堤兼碼頭段寬1.02 m。防波堤與簡易避風(fēng)塢的西防波堤形成寬約44.0 m 的口門，形成港內(nèi)水域面積約4.0 萬m2。 碼頭前沿停泊水域?qū)?0.0 m，設(shè)計底高程－2.0 m；回轉(zhuǎn)水域的回轉(zhuǎn)圓直徑32.0 m，設(shè)計底高程－0.5 m；進港航道寬26.0 m，設(shè)計底高程－0.5 m?；匦蚝秃降绤^(qū)利用港區(qū)現(xiàn)有水深不進行疏浚；停泊水域需進行清淤疏浚，疏浚挖泥量約1.11 萬m3。

2 施工條件

2.1 水文條件

本工程設(shè)計低水位－1.39 m， 碼頭設(shè)計灌注樁樁頂標高及橫梁底標高為＋1.4 m、－1.2 m 兩種高程，樁頂標高較低的灌注樁樁理論在最低潮位時可露出水面僅0.19 m， 但時間極短且受波浪的影響，施工過程中很難開展有效施工作業(yè)。 另外，港池設(shè)計底標高為－0.5 m，碼頭主體施工范圍現(xiàn)狀泥面標高為－0.1～－0.4 m，水深無法滿足施工船舶作業(yè)。

2.2 地質(zhì)條件

本工程建設(shè)位置地貌單元屬濱海潮間帶，海底地勢平緩，地面高程在－0.07～－0.90 m。 根據(jù)鉆孔揭示，土體自上而下的分層為淤泥（厚度約1.5 m）—粉質(zhì)粘土（厚度約2.0 m）—凝灰?guī)r殘積粘性土（厚度約3.2 m）—全風(fēng)化凝灰?guī)r（厚度約3.5 m）—強風(fēng)化凝灰?guī)r（厚度4.2 m 以上），場地表層淤泥，屬高壓縮性、低強度、易變形的特點；凝灰?guī)r殘積粘性土、全風(fēng)化凝灰?guī)r、強風(fēng)化凝灰?guī)r屬特殊性巖土，具泡水易軟化、強度降低的特點。

3 施工方案選擇

傳統(tǒng)施工方案： 利用水上挖機進行港池開挖，疏浚物經(jīng)過多次盤轉(zhuǎn)上岸；搭建施工鋼平臺用于灌注樁施工；低標高樁基、橫梁部位施工采用沙袋圍堰措施輔助施工。 干地施工方案：在碼頭防波堤外圍填筑臨時圍堰，利用東側(cè)現(xiàn)有防波堤和北面圍墾引堤護岸（道路），合圍成干地施工區(qū)域，為樁基、橫梁創(chuàng)造干施工條件，以確保施工的可操作性及達到施工質(zhì)量、施工工期及施工安全的要求（圖1）。經(jīng)綜合比較2 種方案，干地施工法在節(jié)省造價、縮短工期的同時，更能合理利用廢棄物（淤泥）資源，在減輕港內(nèi)清淤環(huán)境的影響上也有很好的作用。 因此，確定干地施工法為本項目施工方案。

干地施工方案的確定推動了本項目建設(shè)的突破性進展，為灌注樁施工采用旋挖機成孔創(chuàng)造條件，成孔效率較傳統(tǒng)的水上沖孔作業(yè)提高許多，施工成本將得到極大的降低。 同時碼頭上部結(jié)構(gòu)的施工在質(zhì)量、安全、效率方面也將大大的提升。

4 圍堰設(shè)計與施工

4.1 擬建圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計

在圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計上主要考慮圍堰的反滲透能力、抗沖擊能力、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。 為了方便就地取材、節(jié)約工程造價，達到合理利用資源、施工便利的效果，圍堰采用袋裝淤泥質(zhì)土進行填筑，填筑材料利用內(nèi)港池的疏浚物。 考慮淤泥質(zhì)土結(jié)構(gòu)性能差，不利于圍堰整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，將在土工編制袋中部增設(shè)網(wǎng)格竹笆改變土體性能，增加圍堰的整體性與穩(wěn)定性。 另外，修筑圍堰處于軟弱基礎(chǔ)之上，為避免不均勻沉降或整體滑動，造成結(jié)構(gòu)破壞失穩(wěn)產(chǎn)生，將在結(jié)構(gòu)底部鋪設(shè)竹笆，兩側(cè)間隔50 cm 施打木樁。

依據(jù)施工區(qū)域條件及施工需求，圍堰建設(shè)總長度約480 m，填筑高程為＋3.0 m（高于設(shè)計高水位＋1.05 m），頂面寬度3 m，圍堰底角距離碼頭平臺邊緣3.5 m，坡比1∶1（圖2）。

圖2 臨時圍堰斷面圖

4.2 施工工藝流程

施工工藝流程如下：現(xiàn)場勘察→測量放樣→清表→施打木樁→安裝四周模板 （第二層開始）→鋪設(shè)土工織布→填筑淤泥質(zhì)土→縫合土工織物→逐層疊加形成圍堰。

4.3 施工方法

4.3.1 清表、布設(shè)木樁

圍堰填筑時，在建設(shè)位置用水上挖掘機挖除部分堰底浮泥、雜物。 為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沿圍堰兩側(cè)底邊線間隔50 cm 施打木樁（向圍堰中線微傾斜），木樁入土約3 m，木樁高出水底地面線約1 m；垂直距木樁頂端50 cm 位置橫向綁扎1 根木樁形成整體“木墻”，增強抵抗力。

4.3.2 填筑材料選擇

就地取材利用內(nèi)港池疏浚物作為填筑材料。

4.3.3 土工袋選擇

根據(jù)水上挖機開挖疏浚物直接入模填筑圍堰施工工藝， 選用300 g 規(guī)格土工織物預(yù)先模內(nèi)鋪置底層，水上挖機開挖疏浚物直接入模，每層填筑高度至50 cm 后現(xiàn)場密封縫合，形成土工袋。 根據(jù)圍堰斷面大小，土工袋寬度往上逐漸減小，為便于施工，長度一般情況可選10～20 m。

4.3.4 填筑土體圍堰

填筑第一層土工袋前，需在底層鋪設(shè)竹笆增強整體穩(wěn)定性，第一層填筑直接利用兩側(cè)施打的木樁進行四周固定無需安裝定位模板。 第二層開始，根據(jù)設(shè)計尺寸，四周使用槽鋼、木模加工而成的模板進行固定成型，然后現(xiàn)場鋪設(shè)底層土工織物，水上挖機開挖疏浚物直接入模， 每層填筑高度至50 cm后現(xiàn)場縫合（最低層需乘低潮）。 填筑疏浚物高度至一半時，中間加入網(wǎng)格竹笆再繼續(xù)填筑，至設(shè)計高度后靜置2 h 以上，待淤泥土內(nèi)大部分水分自然排出后再進行縫合。 完成第二層后，重復(fù)上述步驟，直至達到設(shè)計高程。

根據(jù)地形，填筑從低到高，逐步抬高。 上下層袋體之間交錯鑲嵌疊加如砌磚，可增強圍堰整體穩(wěn)定性。 結(jié)構(gòu)體下層填充物水分在上層壓力下不斷擠排出土工袋，不斷密實穩(wěn)固。

4.3.5 基坑抽水

圍堰閉合后即形成一個大型基坑，在基坑開始抽水前，需對圍堰進行監(jiān)測，確保圍堰達到穩(wěn)定狀態(tài)。 為確保基坑抽水過程中圍堰的穩(wěn)定性和抗?jié)B性能，還需對外觀進行巡查，對變形、滲流、壓力等情況進行監(jiān)測[2]。 基坑水抽干后，還將在距離圍堰底部2 m 位置，開挖1 條深度為1 m 以上的集水溝，匯集圍堰滲流、雨水及施工廢水，并經(jīng)水泵排出基坑外。根據(jù)施工需求對軟基進行置換等措施處理后即可滿足機械設(shè)備進場干地施工。

4.3.6 圍堰拆除

圍堰在工程主體施工完成后，采用小型1 m3反鏟挖掘機配合水上挖掘機進行開挖。 為了確保安全， 挖掘機在堰體上施工時應(yīng)在履帶下側(cè)鋪設(shè)鋼板，采用后退法拆除。 拆除由碼頭往防波堤、自上而下分層拆除。為了盡量避免開挖料受水流沖蝕，造成港池淤積及對環(huán)境造成影響，開挖須乘潮進行。開挖以1 個潮水內(nèi)完成完整單個或多個土工袋內(nèi)土體開挖為控制節(jié)點進行，否則應(yīng)重新覆蓋土工布。開挖淤泥通過已建碼頭通道， 由汽車陸運至指定位置或由當?shù)刂拼u廠接收用于制磚，進行廢物再利用。

4.4 施工效果評價

袋裝淤泥質(zhì)土圍堰已在鄰近項目得到驗證，效果良好，該方案在此基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化，方案已通過專家審查，進入建設(shè)實施期（圖3），將進一步跟蹤實際效果。

圖3 袋裝淤泥質(zhì)土臨時圍堰實例

5 結(jié)論

5.1 袋裝淤泥質(zhì)土圍堰應(yīng)用價值大

傳統(tǒng)吹填沙袋圍堰應(yīng)用較為廣泛，在當前沙源緊缺且價格不斷高漲的背景下，使用袋裝淤泥質(zhì)土圍堰工藝，就地取材，工程廢棄物能得到合理利用，該新技術(shù)具有巨大的替代價值。

5.2 袋裝淤泥質(zhì)土圍堰工程性能好

填筑時由于土質(zhì)流動性強， 受壓力作用后，各層之間、相鄰之間緊貼更密實；在土體內(nèi)部水分受壓力作用不斷排出后，整個圍堰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗?jié)B性會不斷增強；另外，因淤泥質(zhì)土位于土工織物袋內(nèi)，具有不易被波浪、水流沖刷，圍堰結(jié)構(gòu)不易被破壞，且對海洋環(huán)境影響小等優(yōu)點。

5.3 袋裝淤泥質(zhì)土圍堰推廣價值明顯

袋裝淤泥質(zhì)土圍堰法干地施工在近岸、水深淺及受波浪影響小的工程區(qū)域，采用該技術(shù)在降低造價、縮短工期、減小環(huán)境影響等方面效果顯著，在很好解決建造材料來源的前提下，該工藝技術(shù)施工便利、可靠、有效，具有極大的推廣價值。