吹填造陆技术在温州滨海园区丁山垦区中的应用

应 舒

(温州经济技术开发区工程建设指挥部,浙江 温州 325025)

1 工程概况

温州民营经济科技产业基地滨海园区丁山垦区一期造陆工程位于温州中心城市东部龙湾区海城街道东南滩涂上,北邻机场,东沿东海,南连瑞安,由温州经济技术开发区管委会投资建设,工程建设面积786.7 hm2,建设工期2 a,工程概算建安总投资为14.6亿元,于2008年上半年开始建设。

工程区所属地貌单元为浙东南滨海区河口相冲海积平原,场地原为围垦淤积形成,地形相对平坦,区内沟汊、养殖塘密布。区内人行道路地面标高一般为2.80～3.5 m(85国家高程基准,下同),沟汊、养殖塘深度一般为0.5～1.5 m,平均标高约2.3 m,要求造陆后高程到4.0 m。

根据勘察资料,工程区上部主要为海相、冲海相的含细砂淤泥、淤泥软土,中下部主要为海相、湖沼相的黏土、粉质黏土,其中含细砂淤泥、淤泥层厚达30 m以上,为具高压缩性、高孔隙比、低强度的软土,属典型软土地基。

2 方案的选择

传统的造陆采用开山石回填的方法,该方法具有施工工艺简单的优点,但存在大规模回填时工期长,开山和运输车辆对环境破坏严重、扰民因素多等问题,且交通组织制约大。而丁山垦区造陆具有规模大、工期紧等特点,根据计算,丁山一期3 a内就需回填矿渣量约2 400万m3,按照目前丁山周边交通情况,每年最多回填矿渣量约200万m3,3 a内根本无法完成。

相比之下,吹填造陆可以避免上述问题的出现,如有条件,最好吹填砂[1]。考虑到目前瓯江口区砂资源紧缺,而丁山垦区近海区域淤泥储量丰富,如若利用淤泥吹填造陆,不仅可以就地取材防止近海弃淤对海洋环境的污染,而且还可以降低工程成本,节省建材,是一个综合利用资源的理想途径,其经济、环境及社会效益均十分显著[2-3]。近年来沿海地区大量吹填造陆工程的成功实施,证明了该技术是可行的[4]。本项目结合丁山垦区资源环境及工程条件的特点,经分析研究方案比选,确定采用吹填造陆技术方案。

3 方案的实施

丁山垦区吹填造陆工程由临时围堰、吹填、软基处理等几个分部工程组成。主要工艺流程如下:填筑围堰→设置排泥口、泄水口、水闸→铺设吹填管道→吹填至单循环设计厚度→落淤、泌水→循环吹填至最终设计厚度→吹填淤泥加固→验收、交地。

限于文章篇幅,本文仅着重介绍围堰及吹填工程。

3.1 临时围堰工程

临时围堰工程根据工期、交地时间和吹填工艺的需要,把施工区分隔成19个围区。临时围堰共长32 km,总需土石方与沙量约75万m3,设计顶高程为5.5～6 m,顶宽2～6 m,底宽10～25 m。在软基处理施工期间,临时围堰有3种用途:①作为临时施工道路;②为管线的布设提供便道;③作为真空预压设备临时堆放场地。

临时围堰的结构采用下述3种形式:①用塘渣填筑围堰,采用35台大型运输车辆运送,修筑采用PC-200挖掘机,共填筑塘渣20万m3;②用田埂土修筑围堰,施工区内的大部分围堰采用此结构形式,总土方量约40万m3。田埂土修筑围堰的施工主要采用17台臂长18 m的大型挖掘机,14台PC-200常规大型挖掘机和3台小型挖掘机理坡的方式进行修筑,施工时分层堆筑,每层厚约50 cm,用挖掘机碾压。断面成型后,按两侧设计边坡进行削坡;然后铺设涂塑编织布,涂塑编织布拼接用包缝法缝接,坡脚内外用装袋土填筑;③袋装砂围堰,总工程量约15万m3。由于部分围堰在原有鱼塘内,或靠近有排水防汛要求的河道,基承载力较低,选用整体性较好的袋装砂结构围堰。袋装砂采用人工充灌,用200 g/m2编织布,在工厂根据围堰结构形式加工成袋体,在现场通过泥浆泵进行充灌,每层袋体的高度在60 cm左右,分4～6层堆筑,围堰底宽10～15m,顶宽3～5m,共用砂10万m3,最大吹距 5 km,分 4～5级接力,如图1所示。

图1 袋装砂围堰图

3.2 吹填工程

吹填工程由吹泥和吹沙2个分部工程组成,设计吹泥高程为4.9～5.3 m。吹泥采用绞吸式挖泥船进行。吹泥总方量1 850万m3,取泥区距施工区平均吹距约4～6 km,其中单船浮管约0.5 km,岸管约1～3 km,滩涂管约3 km,最大吹距约6.5 km。本工程投入2 500 m3/h绞吸式挖泥船2艘,3 000 m3/h绞吸式挖泥船1艘,最大日清水排量约60万m3,吹泥14万m3。

在吹填区内的死角处共布设了30个水门,用于排放吹填尾水,水门的标高根据吹填的标高逐步加高。同时,吹泥施工时,通过设计出泥口的位置和水门的标高调整吹泥区内泥面的平整度和泥质的相对均质。吹砂工程主要通过海上船吸砂、运砂、吹砂的方式进行,共投入500～2 000 t的运砂船40艘,吸砂船10艘,吹砂船5艘,吹砂管道15 km,吹填200万m3。

4 室内试验结果

吹填淤泥经落淤晾晒近3个月后,取表层以下0.3 m处的淤泥做室内固结试验,以确定吹填淤泥的物理力学指标,如表1所示,其中,液限达到49%,液性指数为3.2。从试验结果可看出,吹填淤泥具有高含水率、高压缩性、高孔隙比及低渗透性等特点。

表1 吹填淤泥物理力学指标表

为了解吹填淤泥的矿物组成,用德国制造的BRUKER D8 ADVANCE型X射线衍射仪对所取土样做了矿物分析,如表2所示,淤泥中以亲水性差、水化膜厚度较小的伊利石、石英和绿泥石为主,因此,土体的塑性较高。另外,通过粒径分析,吹填淤泥中黏粒和胶粒的含量分别为49%和16.8%,含量较高,这将影响土体的渗透性,但可以通过排水固结法处理,能达到造陆的目的。

表2 吹填淤泥矿物成分比例表 %

5 结 语

(1)温州丁山垦区利用淤泥吹填造陆,可节省建材和工期,具有良好的经济和环境效益,因此,吹填造陆技术具有广阔的应用前景。

(2)从吹填淤泥的矿物组成、物理力学性质来看,在温州丁山垦区利用海相淤泥吹填造陆是可行的。

[1]叶柏荣.关于吹填浮泥造陆的技术问题[J].港工技术,1994(1):41-45.

[2]张冬,韩飞,章亮.吹填造陆技术在天津滨海新区的应用[J].山西建筑,2008,34(30):115-116.

[3]彭涛,葛少亭,武威,等.吹填淤泥填海造陆技术在深圳地区的应用[J].水文地质工程地质,2001(1):68-72.

[4]胡利文,王永平.南沙港区真空预压处理水力吹填堆场地基施工技术[J].公路交通科技,2005,22(4):44-48.