围海造陆工程中分层吹填工艺的研究

2016-04-09中国铁建港航局集团有限公司第一工程分公司广东省广州市511442

四川水泥 2016年6期

关键词：滤管排水板垫层

王东(中国铁建港航局集团有限公司第一工程分公司广东省广州市 511442)

围海造陆工程中分层吹填工艺的研究

王东
(中国铁建港航局集团有限公司第一工程分公司广东省广州市 511442)

随着我国改革开放的深入发展，沿海各省均感到土地资源短缺，因此均向大海要土地，开展大规模的围海造陆工程。分层吹填工艺在围海造陆工程中得到广泛应用，文章主要分析了围海造陆工程中分层吹填工艺要点，以供参考。

围海造陆；工程；分层吹填

0 引言

围海造陆工程一般先修筑主围埝形成掩护条件后再吹填疏浚土形成陆域后再进行地基处理，以达到造陆后场地的使用要求。为合理利用吹填土的力学特性，加快吹填土固结沉降的速率，减少不均匀沉降、缩短地基处理时间、降低工程费用，目前国内部分吹填造地项目已开始采用分层吹填工艺。

1 分层吹填工艺

目前，国内常用的吹填施工方法是直接吹填法，即将指定区域划为若干吹填分区，然后根据挖泥船的开挖顺序，以逐步推进的方式进行吹填。这会导致各吹填分区内的土性过于单一，而不同分区间的土质差异较大，吹填陆域的不同位置地基承载力差别较大，容易引起后期地基沉降不均匀，地基处理的难度大。

分层吹填法的核心是利用不同土质的固结、沉降特点，使吹填物质分层、等厚分布，使不同区域吹填土的固结时间和沉降量基本相同。分层吹填的施工方法针对吹填土的不同特性，在挖泥施工时采用分区、分段的方式，有目的地开挖特定土层，再进行分层吹填。

分层吹填能较好地利用吹填土的渗透性等力学特性，在分层吹填形成的陆域内，不同性质的土体分布均匀、地基结构性较好，尤其是当吹填土内部有横向渗透砂层时，可靠土体自重实现排水固结，缩短渗透固结时间。由于吹填区的断面结构形式相似，当吹填区面积较小时，不需要打塑料排水板即可实现排水固结，后期地基处理也比较容易。

2 地基处理

围海造陆工程中的吹填软土地基具有独特的成因，往往存在着渗透性较大的夹砂层或者局部夹砂层。目前，该类软基主要采用真空预压技术、真空联合堆载预压技术或深井井点降水技术等三种技术进行处理。

真空预压下土体的固结过程，是在总应力基本不变的情况下，孔隙水压力降低，有效应力增加的过程。空前土中的有效应力就等于土中的自重应力，抽真空一段时间后土体的有效应力为此时刻的土的固结度与真空压力的乘积。

排水设备。由地表水平排水层和竖向排水体组成。地表水平向排水层采用砂垫层，砂砾垫层采用符合设计要求的含泥量小于5%，的中粗砂，作业要求表面平整，厚度均匀，不得存留石块杂物。由于吹填法造陆形成的陆域可能为超软基，可以增加砂垫层厚。在砂源紧张的情况下，可直接用抽砂泵直接从海底抽砂进行铺设。竖向排水体可采用砂井，袋装砂井或者塑料排水板，应满足纵向通水量、渗透系数、抗拉强度等要求。

密封设备。吹填造陆中的真空预压法密封设备所采用的密封膜抗老化性能好，韧性好，主要是穿刺能力强的不透气的聚烯等材料，外形尺寸应大于加固区30-50mm，使密封膜能够完全覆盖加固区。密封膜一般在工厂热合后运至工地进行铺设。

抽气设备。抽气设备包括埋设在砂垫层中的滤管和真空泵。滤管采用钢管或PVC塑料管材，应能承受径向压力和地基压力而不变形。在工厂加工好后按照设计图纸进行铺设。真空泵选用射流真空泵，应确保能形成不小于0.096Mpa的真空压力。根压面积的形状和真空泵的效率划分预压区，在每个预压区内设置两台真空泵。

3 施工流程及施工要点

3.1 铺设土工格栅

在地质勘查队进入之前必须铺设一层土工格栅。由于吹填法形成的陆域是近似淤泥质的超软土，必须铺设土工格栅增加用于加固软土地基，提高地基承载力，降低沉降量的发展。使勘查人员便于行走。土工格栅采用单向或者双向拉伸的塑料土工格栅，铁丝绑扎连接。

3.2 软基处理，场地平整

采用挖掘机，推土机和人工挖土对场地进行，清除处理软基范围内的杂物，建筑垃圾等，使场地上无尘石和其它尖锐硬物，软基处理层平整顺滑，为后续的真空预压工作的顺利进行做准备。

3.3 铺设砂砾垫层

真空预压法中砂砾层作为径向汇水，排水的水平向排水通道，同时提高软土地基承载能力，使施工机械和施工，监测人员在砂平面上作业。因此砂垫层的铺设显得重要。砂砾垫层采用符合设计要求的含泥量小于5%的砂石，作业要求表面平整，厚度均匀，不得存留石块及尖锐杂物。分层分次进行铺设，保证砂砾层的厚度和平整度。

3.4 插打排水板

塑料排水板的插打应满足间距，深度，布置等设置要求以及插打工艺要求。间距:根据设计要求采用太沙基固结理论求出，间距一般取1.3m。深度:根据勘查报告的地层地质分析确定，原则上排水板的打设深度应穿透待加固的强度低，压缩性高的软土层，但有时由于地质情况为软土层下方为砂石层，为了防止抽真空时漏气现象的发生，深度设置在软土层底部O.5m。平面布置：为了使排水板均匀布置，梅花形，正方形，正六边形布置均可，其中梅花形布置在固结后期的固结速度要快于正方形和正六边形布置，应用较广泛。插打工艺:施工中排水板不能扭结，破裂和撕破滤膜，排水板接头要严格按规定连接;砂垫层外露长度不小于20cm，塑料板搭接长度不小于 20cm，板位误差不大于 10cm，垂直允许偏差不超过板长的1.5%，超过误差需要进行补桩，补桩位置为该板位45cm内。

3.5 埋设滤管

埋设形式:条形或鱼刺形布置。鱼刺形排列通过唯一单一的集水管将来住四面八方的分布管进行汇集，于两端出膜口。条形排列通过横向真空压力分布管，再经两端的纵向集水管汇集干出膜口。

埋设间距。铺设间距要适当，不大于8m，外侧管距离中心线距离不超过4m。保证覆盖更大的预压区。

埋设工艺。埋设中要防止滤水管上尖锐物刺破密封膜，埋设真空滤管，开挖总管，滤网沟槽时滤网沟底距离砂垫层厚度为100-200mm ,滤网周围用砂填实。为避免抽气时滤水网进人射流装置要选用合适的滤网，且滤管之间应连接牢固。滤管之间连接橡皮管应留有足够长度，以满足地基沉降变形要求。

3.6 铺设真空膜密封

密封膜的质量是保证密封性能的关键，必须符合设计要求，在工厂里进行一次热合成型。密封膜作用:将待处理软土地基与外界大气隔开，提供真空条件。铺密封膜是真空预压的关键工序，质量好坏直接影响到加固效果，所以应精心操作，防止膜破损，铺设密封膜前，出膜弯管与滤管必须连接好，并用沙子压实。将成型的密封膜在无风的状况下分三层铺设。

4 加固效果分析性

影响加固效果的因素很多，可以从密封情况，真空度稳定性，加固区形状，竖向排水体等方面进行考虑。密封情况上，首先考虑密封膜的质量是否出现问题，膜的强度不够或者延伸率太小，导致膜被拉断。此外，应考虑在铺设过程中是否由于操作不当造成膜的破损，应进行排查，找出原因。真空预压法适用于吹填法形成大面积的软土地基处理，当面积过小时容易造成气密性不良等问题。进而影响加固效果。垂直排水体既是排水通道，也传递真空度，由于排水体阻力影响会使真空度有损失，势必会影响深层软土的加固，应及时避免。