管袋围堰吹填砂技术在工程中的应用

2011-05-12赵继红

天津建设科技 2011年6期

关键词：袋体袋装软体

□文/赵继红高杰刘倩

□高杰、刘倩/中国建筑第六工程局有限公司。

管袋围堰吹填砂技术在工程中的应用

□文/赵继红高杰刘倩

海上高等级公路建设施工路基填筑取材难、成本高，路基成型难。文章以实际工程为例，介绍管袋围堰吹填砂施工技术。

管袋围堰；吹填砂；路基；海上公路

充填管袋围堰施工工艺在中国使用约有20a的时间，但吹砂围堰作为永久工程成为海上高等级公路路基的主体在唐山滨海大道海上一级公路中使用，在国内尚属首例，该项技术的成功应用填补了国内相关技术的空白。

1 工程概况

唐山滨海大道全长43.215km，第八合同段为双向4车道，长9.22km，全部位于海中。路基横断面由中央分隔带、路缘带、行车道、侧分隔带、非机动车道、人行道组成，总宽49m。道路等级为城市主干道一级，设计车速为60km/h。采用充填管袋围堰施工工艺，路基结构为两侧充填管袋围堰，中间填芯砂。路基设计结构为管袋围堰、堤芯砂、软基加固碎石桩、土工格栅、山皮石路床、垫层找平层、边坡防渗土工布、模袋混凝土、混凝土预制块，见图1。

2 工程难点

1）海中高等级路基施工难度大，路基成型难，无成熟经验可以借鉴。

2）海中施工环境复杂，环保要求高。海上路桥施工不仅面临着无水、无电、无场地的困境；同时临海修路，环保是头等大事。工程必须严格按照《环境影响报告书》和环保部门的要求规范施工，最大限度地降低对沿线盐场生产、水产养殖和周边环境的影响。

3）受潮汐影响，路基安全稳定性要求高。近海路堤受海水浸泡、潮汐升降的作用，极易损伤甚至垮塌，因此对路基安全稳定性要求高。

4）工期紧。总工期不足18个月。

3 施工材料

1）防渗土工膜。采用HR经编复合防渗土工膜，质量500g/m，断裂伸长率26%，断裂强力32.0kN/m，撕破强力0.47kN/m，CBR顶破强力2.4kN，垂直渗透系数10～11cm/s。

2）管袋编织材料。

（1）380g/m2复合土工布。230g/m2的编织布与150g/m2短纤涤纶针刺无纺土工布复合。抗拉强度800 N/cm，顶破强度 1500N。

（2）230g/m2土工布，厚度 0.4mm，宽幅 3200mm。抗拉强度经向≥1700N/50mm，抗拉强度纬向≥1500 N/50mm，延伸率经向≤20%，延伸率≤25%，顶破强度3500N，剥离强度20N/50mm，梯形撕裂强度经向≥400N，梯形撕裂强度纬向≥300N，抗紫外线强度保持率（96h）90%。

（3）软体排。采用380g/m2复合土工布。

4 施工方法

4.1 施工工艺流程

海上路基管袋围堰吹填砂施工流程见图2。

4.2 操作要点

1）吸砂、运砂、吹砂。用吸砂船在取砂点吸砂，吹至运砂船。由运砂船运到吹砂船旁，吹砂船上工人用高压水枪将砂稀释，泥浆泵抽至吹砂船主输送管，由船上泥浆泵将稀释后的砂浆吹至主线库区。吹砂船距主线路基1～2km，超过2km时用接力泵接力吹送，主吹砂管直径400mm。

吹砂过程中，通过吸砂船泥浆泵吹至运砂船，砂沉淀、泥浆流出，然后吹砂时再次呈现砂沉淀、泥浆流走的现象，两次冲刷，减小含泥量。

整个吸砂、运砂、吹砂过程中要严格按照当地海域的潮汐表进行施工计划和控制，准确保证砂船能够在高潮时出行和返航。当运砂航道上水位较浅，不能满足大型运砂船通航条件时，可以采用＜500m3的运砂船进行运送。在离路基外海2.5km范围都是浅滩，在施工中必须采用二级接力泵，二级接力泵站直接放置在方驳船上，方驳船吃水在1.2m左右，满足浅滩的停泊要求，驳船停靠在离路基约1km的位置。

2）清基、铺设软体排。在软体排施工前对基础进行清理，主要清理基础内的木桩、渔网、大块石等，采用海水退潮后机械清理的方法。测量铺排区域水下地形，发现有尖状物应立即采取措施进行处理，保证排体不被损坏。

由于施工区地处浅滩，低潮时部分区域露滩，采用人工直接铺设的方式铺设软体排。运输船利用高水位时间将排布及充填砂运输到铺排作业面附近，落潮时人工进行铺排并利用运砂船上配备的充填泵组进行充填砂肋工作。

软体排铺设按照放样点纵横向都要拉正，力求平整，不得发生折叠和破损现象，每块之间的搭接量≮2.0m，在围堤横断面方向应有所松动，张力不可过紧并在围堤纵向两边打桩固定，抓紧铺设底层充泥管袋及时充灌砂振压，以防被水流和波浪冲开。

软体排在两侧横向设计外边线向外各铺2.0m。排布定位后，要及时压铺砂肋，防止排布位移。采取系物、加筋条、牵引等措施控制铺排平整度，保证所沉排体紧贴床面。

3）内外袋装砂围堰充填。软体排铺设完毕立即跟进施工第1层袋装砂棱体，两侧棱体及堤芯砂要平行施工。围堰吹填先进行第1层管袋施工，有一定施工长度后，作业面扩大，对第2层管袋进行施工，几层管袋吹填完成后，形成管袋围堰。充填工序按照充填、逬浆、二次充填、袋内砂体厚度满足设计要求的次序进行，袋体充填饱满度控制在80%，充填厚度控制在0.6～0.7m，保证充砂平整、密实，袋体按垂直于围堤轴线分层铺设，堆叠整齐，上下袋体错缝铺设，同层袋相互挤压。

充填袋应采用水力充填法施工，为确保围堤堤身安全，排出棱体中水分，必须分级进行，第一和第二级袋装砂棱体施工间隔以第一级袋装砂固结度达到70%为准，间隔为1～2d，严禁上下层连续施工，必须采取平行顺序法作业。

袋子加工时应留出充填袖口，袖口尺度根据充填机具确定，充填完成后必须将袖口扎紧。

袋布应选择较宽布幅，拼接采用绵纶线包缝法缝制，拼接处折叠3层，宽度约5～10cm。

在纵向管袋围堰向前吹至500m长时，铺设横向软体排和管袋，吹填横向围堰，形成围堰闭合体，留出出水口，然后在库内吹填砂，形成吹砂路基。

吹填管袋围堰时要严格按照两侧边坡要求进行测量放线，定出管袋铺设边线和中线并根据总体高程要求计算每层管袋的厚度。

4）吹填堤芯砂。围堰完成后进行堤芯砂路基吹砂，首次施工时可选择500m作为试验段，试验段吹填完成后形成封闭路基。

取得参数后全面推开，从路线两侧向中间吹填，每500m作为1个吹砂分工区段。形成围堰闭合体后，向库内吹填，库内吹砂先期要适当形成排水坡度，水流向东侧排水口流出，保持砂沉淀，水流出，待吹填达到设计标高后，用高压水枪将砂扫平。

堤芯砂吹填过程中控制堤芯砂最终标高，对于吹砂不平整的地方进行机器辅助人工整平，保证堤顶平整。

5 质量保证措施

1）平均处于低水位以下的充填袋铺设质量需进行潜摸检验。检验项目包括平面位置、通缝宽度和厚度，相邻袋体之间不允许出现不接触现象。

2）袋装砂棱体充填袋在围堤横断面方向须整块制作，顶层袋充填后应尽量平整（≤±5cm）；纵向袋体长度以利于制作和施工方便为宜，但不应＜15m。

3）袋体逐层加高，不可在局部堤段一次性加高两层或以上，特别是棱体顶部袋底，应严格控制施工速率。施工期间不得在已做好的棱体上随意堆载砂石料。

4）袋体充填后外露部分做好覆盖保护，平均水位以上袋装砂棱体完成后防止在阳光直射下暴露超过15d，为减少管袋的裸露辐射，围堰施工完毕立即进行边坡防护，同时避免人为和施工机械的破坏。

5）充填砂袋构筑进行的同时，应及时进行外侧砂砾垫层及抛石的施工。对于外棱体相邻袋体的外坡边缘缝隙处利用小袋装砂进行人工修坡垫平，防止留有空隙袋体边缘受力而导致袋体损坏。迎浪面注意海浪淘刷，出现空隙及时跟踪填补调整外侧坡轮廓线水平为止，形成符合设计的坡面。

6）在施工中充填砂袋的袋体之间不得夹有淤泥。

7）充填袋的充满度控制在80%以上，下层充填袋在固结度达到70%后，可以进行上一层充填袋的施工，一般相隔24h以上。上下层采取平行顺序法作业。上下层充填袋连接采用系缆，不允许用钢丝穿透袋布进行连接。袋子加工时应留出充填袖口，袖口尺度应根据充填机具确定，充填完成后，必须将袖口扎紧。施工过程中，袋子不得有破损，如发现破损，必须及时进行等强度修补，以防袋内充填物流失，造成堤坝塌陷。