萨摩亚潮汐湖栈道控水换填施工技术

2020-03-01董根西

建筑施工 2020年9期

董根西

上海市园林工程有限公司上海 200083

萨摩亚独立国位于太平洋南部，当地建筑业落后、施工条件差、机械设备陈旧，且工程中几乎所有的材料都依赖于中国进口。这些客观因素给工程建设带来了很大的困难。在这样一种施工条件极差，施工受约束的条件下，简单、有效、成本低的施工工艺是最符合实际要求的[1-7]。

潮汐湖栈道控水换填施工技术是在已有条件下，充分利用现有设备、材料进行地基处理的一种施工工艺，施工成本低、工艺简单、工期短。该施工技术可以为一些园林小品建筑以及构筑物在水环境下的施工提供一定的参考价值。

1 项目概况

“中萨友谊公园”是在中国“一带一路”倡议下，作为中国和萨摩亚两国友谊见证的标志性项目，也是萨摩亚首都阿皮亚的中心公园。建成后的友谊公园将是当地规模最大、品质最高、功能最全的公园。

“中萨友谊公园”项目的占地总面积约40 000 m2。具体工程内容包含沙滩排球场、儿童乐园、草坪剧场、滨水广场、潮汐花园、管理房、厕所、商店和大草坪等（图1）。工程于2018年12月正式开工建设，计划于2020年6月竣工。

图1 友谊公园效果图

项目旨在为当地市民提供一个集文化交流、运动休闲、观演聚会等为一体的综合性地标公园，因此设计时充分考虑了中萨两国各自的历史、社会文化、民俗风情等，以共商、共融、共享、共乐为主题，尽可能保护场地的原生态，因地制宜，以自然简洁的手法，融入两国的特色元素符号，丰富场地的活动空间。

潮汐湖是潮汐花园的核心区域，与外海相通。项目在原有的潮汐湖中增加了游览栈道，主体结构为钢筋混凝土，由60多根柱子支撑。

2 施工难点分析

2.1 土质承载力小

根据地质勘察报告，施工场地面以下0.3～1.7 m范围属于杂填土，土质松散，以粉质黏土为主，局部为粉质黏土夹粗砂、植物根、卵砾石及贝壳碎片和珊瑚碎屑，卵砾石及贝壳碎片和珊瑚碎屑含量10%左右。这样的土质在海水的浸泡下，具有天然强度低、触变性、流变性、高压缩性、低透水性和不均匀性等特点，难以满足基础施工的要求。

2.2 湖中水位高

潮汐湖地处公园最低处，是整个公园雨水汇集点。潮汐湖与大海之间用涵管连接，湖水与外界海水互通，因此潮汐湖中的水源主要是海水，其次是地表雨水和地下渗水。大海涨潮或雨天时湖水水位快速上升，退潮后水位降低，但在湖壁会有源源不断的地下水渗出。所以，潮汐湖里始终会有很多水存在，给施工带来极大不便，施工前必须采取措施确保无水的环境。

2.3 施工条件差

潮汐湖周围是茂密的植物，湖边土质松软，不具备机械行走的条件。栈道是穿过湖面的，要想施工必须沿工作面开设施工便道，以满足材料运输、吊装和施工的需要。由于湖水的原因，任何机械和人员无法直接进入水中作业，当地也不具备其他大型可利用的机械，所以修筑施工便道是唯一选择（图2）。

图2 潮汐湖现状

3 栈道控水施工关键技术

通过综合分析，潮汐湖施工的关键就是降水和地基处理，即通过堵漏、降排水和地基处理3个关键的技术措施，将水位降低到基础垫层以下，并将软土地基换填以达到施工要求。

堵漏是指将连通湖与大海的人工涵管封堵，从而切断湖里主要的水源。降排水是通过集水坑将周围的湖水集中收集后，用泥浆泵不间断地排出。地基处理是采用砂石进行换填，将软土地基改变为符合施工要求的地基。

另外，施工便道的铺装也是关键，在涵管堵漏、降排水后，即可进行施工便道的铺装，有了施工便道才可以上机械进行地基处理及后续的施工。

3.1 施工准备

1）材料准备。考虑到雨季、海水及施工成本，一旦施工就要集中时间进行抢工，工期拖延越长风险越多，所以施工前就要有充分的工作准备。材料准备主要是提前按照规格准备好各种材料，钢筋提前加工好，部分模板提前预制完成。施工所需要的扣件、水泵、电源、砂石料都准备到位。特别是在泵送混凝土时，要提前算好预拌混凝土的用量，并规划好车辆数量和运输路线。

2）机械准备。机械是施工时的主要工具，主要用到的机械是土方开挖和材料运输机械。综合项目部车辆拥有情况及现场施工条件，土方开挖、施工道路铺筑、材料短载可选用200型以上挖机，配备一辆40型以上装载机或小型卡车进行建筑垃圾和土方运输。

3）人员及其他准备。栈道施工中涉及的工种比较多，有泥工、木工、钢筋工和普通工种。这些工种人员数量要根据工期及现场实际情况配备，分2个班组以上同时施工。施工作业前编制专项施工方案，从技术、安全、进度和质量上保证工程有序进行。

3.2 涵管堵漏

现有涵管是连通湖与大海的混凝土管道，是湖区泄水或灌入海水的主要通道，故堵漏是工程开展的首要关键。对于现有正常使用的管口堵漏本身也是一个技术难点，方式上无非是塞堵和砌筑2种方式。从效果和实际操作上排除了塞堵的可能性，选择使用混凝土浇筑封堵的方法。首先在湖区一侧管口附近一圈支好模板，模板加固采用钢管支撑，最后浇筑混凝土（图3）。混凝土必须选择在一天退潮后水位最低时浇筑，在涨潮前完成施工。为提高早期强度，混凝土中添加速凝剂。混凝土浇筑高度高于涵管30 cm，浇筑后的混凝土不要撤掉模板和钢管支架，以辅助加强浇筑混凝土的稳定性。

3.3 组合控水

控水的目的是将水位降至施工面以下20 cm，以保证结构施工在无明水环境下进行。控水措施主要有集水坑抽水、明沟排水和垫层上刻槽排水3种方式。

1）抽水。用水泵抽水可排掉湖中大量的水。选择湖区较深的地方作为抽水点，可根据现场条件开挖φ6 m的集水坑，让周围湖水不间断往集水坑里汇集，再集中排出。每个集水坑中安放2个7.5 kW以上功率的泥浆泵，泥浆泵不分昼夜的不间断排水。

2）明沟排水。在大量的水被排出后，在施工点附近及湖周围内侧一圈开挖明沟进行排水。潮汐湖的特点就是有水不间断地从周围湖壁中渗出，挖明沟可以改变水流的方向，便于集中收集排水。开挖的沟槽很容易被施工机械或人工压坏堵塞，或因局部水流坍塌，因此施工过程中要经常予以检查维修。

3）刻槽排水。在结构垫层浇筑施工时，部分地段少部分渗水会漫过垫层。为阻止渗水随处漫流，在垫层水流比较集中的地方刻几道小槽将水集中导流排出。排出的水经过明沟最终汇集到集水坑后再集中排出湖区（图4）。

图3 混凝土封堵涵管口

图4 垫层上刻槽排出湖壁渗水

3.4 施工便道铺筑

湖区内施工前先要创造机械行走的条件。湖底沉积了很厚的泥浆，水分又不能完全排干，故一直处于一种湿软的状态。在这种条件下，机械进入后会直接陷入到泥浆里。湖区外施工便道根据施工区段的位置进行规划，湖区外侧道路直接根据现有地形及土质情况筑路、压实。湖区内施工便道采用抛石、垫土的方式进行铺筑，道路宽度2.5 m，下层材料采用直径60～100 cm的石头，中层材料采用直径20～40 cm的石头，上层及间隙采用三合土或级配碎石填筑（图5）。

3.5 地基处理

换填法是指挖去表面浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实形成垫层。综合考虑地质条件、场地实际情况、工期及成本后，采用换填的方式进行处理。将地基处原土开挖50～80 cm深并全部清除，然后用黄砂分层填筑压实。浅水区确保50 cm厚度的砂垫层，深水区确保80 cm厚度的砂垫层（图6）。回填后进行压实，表面露出降水后的最高水面10 cm以上，待密实后进行基础及后续的施工。