深水区闭气土方施工技术及其在围垦工程中的应用

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(浙江省围海建设集团股份有限公司， 浙江 宁波 315040)

深水区闭气土方施工技术及其在围垦工程中的应用

郑敬云，夏平华

(浙江省围海建设集团股份有限公司， 浙江 宁波 315040)

本文紧密结合工程实际，阐述了深水区闭气土方的施工工艺流程及其关键技术。深水区闭气土方施工技术适用于水深2～10m、流速不大于3m/s、风力不大于6级的工况施工，尤其适用于原始涂面低、断面方量大的闭气土施工。实例表明，该施工技术可靠，可缩短闭气土方施工工期、降低施工成本，为同类工程应用提供了成功范例。

深水区； 闭气土方； 围垦工程；施工技术

1 前 言

我国人多地少，土地资源宝贵，随着经济的快速发展，对土地的需求量逐渐增大。海涂土地资源的开发利用可有效缓解土地需求矛盾。深水围垦已成为沿海产业带开发的主流发展方向，滩涂围垦工程开始向外海拓展进入深水区域，深水区的原始滩面高程以-2～-10m为主。深水区域浪高潮大，为确保围堤稳定，距海堤坡脚线100m以上大范围浅层取土。

目前围垦闭气土方施工技术有活塞式淤泥泵法和工程车陆上运输法，前者施工破坏了原状土，土方含水率高，不易固结，施工时间长；后者施工增加了二次倒运费，且与围堤抛石施工存在交叉干扰等。因此，研制一种既能快速形成度汛断面，且抵抗风浪冲刷效果好的深水区闭气土方施工技术尤为重要。

2 闭气土方作用及常规施工方法

2.1 闭气土方作用

闭气土方定义：在围垦工程的主堤与子堤间设置一条梯形土坝，防止主堤渗水，形成闭气效果，确保主堤稳定。

材质：一般为滩涂淤泥、壤土(黏粒含量不小于15%)。

环境效益：减少了陆上土方开挖，增加了近海处的水深，在一定程度上起到清淤疏浚的作用。

2.2 闭气土方常规施工方法

2.2.1 活塞式淤泥泵吹填施工方法

利用抓斗船在指定海域取淤泥，将淤泥装入活塞式淤泥泵，通过管道将淤泥输入闭气土方吹填区。

2.2.2 工程车陆上运输施工方法

施工时由自航驳将淤泥运至海堤临时码头处，再把淤泥从泥驳上抓放到自卸车上，由自卸车运至闭气土方施工区段，再从海堤上向下卸料。闭气土方常规施工方法如表1所列。

表1 闭气土方常规施工方法

3 深水区闭气土方施工方法

深水区闭气土方施工以平均潮位为界，分为水下、水上闭气土方施工。水下闭气土方施工主要采用抓斗船+自航开底驳组合施工，抓斗船从指定海域取土并卸入开底驳，开底驳装泥运至指定区域抛填；水上闭气土方施工采用抓斗船+自航开底驳+桁架式土方筑堤机组合施工，由开底驳将淤泥卸至桁架式土方筑堤机有效取土范围内，再由桁架式土方筑堤机二次抓取淤泥抛填至指定区域。

深水区闭气土方施工技术适用于水深2～10m、流速不大于3m/s、风力不大于6级的工况，尤其适用原始涂面低、断面方量大的闭气土施工。

3.1 工艺流程

深水区闭气土方施工工艺流程如图1所示。

3.2 桁架式土方筑堤机施工简介

桁架式土方筑堤机(桥式土方筑堤机)是一种将抓土和送土结合在一起的黏土输送设备，利用平底浮体来支撑钢桁架梁结构，通过梁上的抓斗往复作业进行土方集料与布料的滩涂桁架式土方筑堤机，成功解决了多年来一直困惑沿海滩涂土方施工的难题。桁架式滩涂筑堤机移动装置如下页图2所示。

图1 深水区闭气土方施工工艺流程

在配有双抓斗的桁架式滩涂筑堤机的桁架梁上，其中一个抓斗取土时，另一个抓斗在堤坝上空卸土，两个抓斗同时往复运行进行土方施工。当一个断面施工完成后，利用锚机向施工顺序方向移动一个施工船位，完成第一层施工后，回到原先开始处进行第二层施工，周而复始，直至完成全部任务。桁架式土方筑堤机施工示意图如图3所示。

图2 桁架式滩涂筑堤机移动装置

图3 桁架式土方筑堤机施工示意图

4 施工过程

闭气土方施工在海堤第一层抛石完成一段(约100m)后开始，跟进石方工程施工，按“薄层轮加、均衡上升”的原则分层梯级推进，保持与石坝平行，进度较石方工程施工稍滞后，高程稍低。

4.1 施工准备

收集基础资料：包括施工现场自然环境、设计文件和地质资料、深度和分布范围。对现场的施工环境和施工条件进行全面分析, 掌握施工水域的潮汐、水流、流速和波浪等水文资料及其岸坡、水底的地形地貌等情况；在施工区域附近设置水尺,明确工程的测量控制点和基准点。

4.2 设置差分定位系统

抓斗船施工的平面控制采用GPS全球定位系统，实时电脑屏幕显示并监测平面开挖位置；深度控制采用现场实施验潮和船舶定深控制系统，并根据当时潮位，采用测深水砣校核，在自航开底驳上亦设置GPS平面定位系统，准确定位闭气土方抛填位置。

4.3 水下闭气土方施工

施工前根据设计要求在主堤及子堤闭气土方侧按规定铺设无纺土工布等倒滤层，自航开底驳停靠在抓斗式挖泥船侧面，抓斗式挖泥船从事先规划好的取土区取土并卸入自航驳泥仓内，自航驳根据事先规划好的抛泥区，利用GPS定位，把淤泥运至闭气土方抛填部位徐徐打开卸料门，并移动船只。水下闭气土方抛填部分以100m为一个单元左右逐层轮加，以抛填段闭气土方不会出现隆起现象为质量标准。为防止漏抛、欠抛，施工过程中采用水深仪跟踪测量，发现漏抛处及时补抛。

4.4 水上闭气土方施工

水上闭气土方施工是指当闭气土方抛填至一定高程(一般为▽0.0m)后，由于自航开底驳受吃水深度的影响，开底驳无法进入闭气土方施工区，而要借助桁架式筑堤机进行二次抛填。施工时先利用自航开底驳将土方倒运至海堤子堤内侧坡脚线附近，再由桁架式筑堤机把土方二次抛填至闭气土方区。水上闭气土方每层抛填厚度控制在0.3～0.5m之间，培土间隙时间应根据施工经验及观测资料确定，闭气土方施工加荷控制标准如表2所列。

表2 闭气土方施工加荷控制标准

4.5 理坡

待水上闭气土方基本固结后，用小型挖机按设计图纸要求对边坡进行修理。

5 工程应用

宁海县下洋涂围垦工程位于浙江海岸中部的三门海湾内，围垦面积为3586.67hm2，为Ⅲ等3级建筑物，海堤防洪(潮)标准按50年一遇设计高潮位迭加50年一遇风浪组合设计。海堤总长约17km，由堤心石填筑、外海侧护面、内海侧防渗体、堤顶结构四大部分组成。其中内海侧防渗体主要为闭气土方，闭气土方总量为68.3万m3。

滩涂高程为-0.5～-6.0m,闭气土土源采用堤身内、外侧海涂泥，取土范围要求离堤脚线150m以外，采取浅挖广取的原则，取土深度一般为0.5～2.5m。

其施工效益分析如表3所列。

表3 施工效益分析

注： 本表中培土间际均指平均潮位以上闭气土方培土间隙。

从表3可知，在该工程中采用深水区闭气土方施工技术比工程车陆上运输施工节约成本(22-12)×68.3=683万元，且由于该施工技术应用对海堤抛石施工不存在交叉干扰，工期提前了3个月。实践表明，该施工技术受潮水影响小，连续施工作业能力强，提高了生产效率，保证了施工质量，缩短了工期，经济、社会效益显著。

6 结 语

深水区闭气土方施工技术适用于水深在2～10m、流速不大于3m/s、风力不大于6级的工况施工，尤其适用原始涂面低、断面方量大的闭气土施工。该技术对原状土扰动小，土方抛填位置精确，确保了闭气土方施工质量，缩短了施工工期，丰富了深水闭气土方施工技术在围垦工程中的应用内涵，为同类工程应用提供了成功范例。

Deepwater Zone Choking Earthwork Construction Technology and Its Application in Reclamation Project

ZHENG Jing-yun, XIA Ping-hua

(Zhejiang Reclaim Construction Group Co., Ltd., Ningbo 315040, China)

In the paper, engineering practice is closely combined for elaborating construction process flow of deep water zone choking earthwork and its key techniques. Deepwater zone chocking earthwork construction technology is applicable to working condition construction with water depth of 2～10m, flow rate of not greater than 3m/s and wind force of not more than grade 6. It is especially applicable to choking earthwork construction with low original coating and large cross-section earthwork quantity. Examples show that the construction technology is reliable, earthwork construction period can be shortened, construction cost can be lowered, thereby providing successful example for similar project application.

deepwater zone; choking earthwork; reclamation project; construction technology

TV523

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1005-4774(2014)12-0002-04