大围区吹填工程中的施工管理与质量控制

赵 健，陈巍巍

(中交上海航道局有限公司，上海 200136)

由于大面积吹填工程吹填土质差异性很大，凭借预留沉降等经验来控制吹填施工难以达到工程质量要求。随着工程体量的增大，现场施工船舶设备和管理人员增多，工程成本和施工质量管控压力也随之增大。横沙六期工程作为很有代表性的大围区吹填工程，施工过程中面临吹填施工区面积扩大、施工土质状况差的问题，工程施工管理和质量控制较为困难，通过优化施工工艺，采取预留沉降、设立控制标杆、架管隔堤等方法，有效地控制了施工质量，降低了施工成本。

1 工程概况

横沙东滩促淤圈围六期工程围内吹填工程(简称“本工程”)位于横沙岛尾的东端，长江口深水航道北导堤以北，北港以南，成陆面积约28.11 km2，其内部通过1#、2#、3#隔堤将围区由西至东分隔为1#、2#、3#和4#围区，围区面积分别为9.774、7.654、8.484和6.444 km2。吹填围区平面布置见图1，各吹填区面积及施工工程量见表1。

表1 横沙六期吹填施工工程量

图1 横沙六期吹填工程施工平面布置

本工程利用长江口航道维护疏浚土吹填至长江口深水航道北导堤以北吹填区域进行陆域形成施工，采用绞吸挖泥船挖吹与耙吸挖泥船抛坑相结合的施工工艺。自2012年9月开工，到2015年11月完成全部吹填施工，施工工期38个月。

验收要求：1#～4#围区吹填工程高程验收分2次，第1次为吹填施工结束半年后的完工验收，为阶段验收，要求各围区吹填平均高程分别大于等于3.30、3.40、3.60、3.50 m；第2次为完工验收半年后的交付使用验收，为最终验收，要求各围区吹填平均高程分别大于等于3.15、3.20、3.30、3.25 m。吹填高程最大偏差均为验收测量平均高程的±0.50 m。竣工验收时，围区内不出现超过1万m2以上独立区域的集中积水[1]。

2 工程重点和难点

2.1 以平均高程验收，验收时间跨度长

本工程以围区平均高程及平整度作为验收标准，围区高程控制是吹填施工的关键。同时，最终验收时间在吹填施工完成后1年，吹填土固结、地基沉降对吹填高程影响较大。为确保施工质量，必须在施工中充分考虑地基沉降、吹填土固结，预留部分超高[2]。

2.2 单个围区面积大，平均吹填厚度小

本工程吹填围区为横沙促淤区域，以促淤形成的淤泥质滩涂为主。泥塘分为4个围区，面积较大(表1)，同时多为淤泥层很厚的有水滩地，不具备直接向内延伸排泥管线的施工条件。根据工前高程测量数据计算，1#围区工前平均高程约为2.61 m，2#围区约为1.96 m，3#围区约0.82 m，4#围区约1.09 m。按照平均高程施工，吹填平均厚度较小，同时各围区之间吹填厚度相差较多，不利于工程施工质量控制。

2.3 吹填土质差别大

本工程吹填施工土方包含C1-1#吹泥站基建土和深水航道D3.1～D3.3工程标段疏浚土两部分，2种土质差别较大。疏浚土以淤泥质黏土为主，含20%左右粉细砂；基建土以深水航道北侧坝田区淤积的淤泥为主，在-9.0 m以下部分含有较多黏土。在吹填土的来源发生变化时，随着泥沙颗粒组成变化，围区内的成陆情况及泥面纵横方向坡比都有较大变化。

3 工程技术管理手段

针对上述难点问题，必须严格进行施工质量控制，以保证施工质量达到设计和技术标准要求[3]。如何通过全面、有效的质量控制手段保证在合同工程量6 378.92万m3上限的前提下，使面积3 234万m2的围区在经过1年的沉降、固结后能保证达到平均验收高程，并满足围区高程最大偏差±0.50 m的平整度要求是本工程施工管理的关键。施工质量指标主要是吹填高程和平整度，施工中施工管理与质量控制手段也主要围绕这2个内容开展。

3.1 科学测量观测

3.1.1工前测量和放样

工前对整个围区高程情况进行测量和吹填控制边线放样，与设计交底资料进行比对。特别是测量数据的比对、校验尤为重要，通过数据比对、控制点校验，及时掌握围区内的高程数据、地形资料和施工工况，为后续施工布置安排提供指导。

3.1.2设置沉降观测点，控制预留超高

施工完成到竣工验收有1年的沉降期，须充分考虑完工后吹填土的固结和围区地基的沉降影响，施工中须预留合适的超高。以往小型工程预留超高主要是根据吹填土的土质、原滩地地基情况及吹填厚度并结合经验进行定性分析。

在横沙六期工程施工前期，选择在3#围区一块小区域进行吹填沉降观测试验，试验结果见图2。结果显示：吹填结束后的6个月内固结沉降速率最大，至2013年6月29日，该观测点的沉降基本稳定，累计沉降量约为25 cm。根据沉降观测数据，确定1#围区和2#围区预留超高分别为15、20 cm，吹填厚度相对较厚的3#、4#围区预留超高30 cm。

图2 围区沉降板沉降观测记录曲线

施工过程中，选择性地布设48处沉降板，每15 d对沉降进行观测，并根据吹填土加载的日期进行沉降分析，得出不同区域随时间及高程之间的关系，从而为吹填预留超高的确定提供依据，及时动态调整预留超高，确保吹填的竣工验收高程。同时，在施工过程中密切注意施工现场的工况变化、吹填土质情况和测量观测成果分析，及时调整好局部预留超高(现场泥土取样，黏性土预留量增加，砂土预留量减小)。

3.1.3标杆法控制吹填高程

在吹填区内插标杆，标杆上标注设计吹填高程和预留沉降超高。标杆主要设置在管架头出口、水门等关键位置，方便及时记录水位、泥面高程变化情况。一旦吹填泥面达到预留沉降超高位置即及时调整管线。

3.1.4现场参照物定性检查吹填高程

由于围区范围较大、滩地深陷，难以进入泥塘中间位置进行高程测量或者设置标杆，所以对该部分区域高程的跟踪观测主要靠附近参照物的高程比较。参照物可以选择泥塘的水面和塘中较低矮的野生红柳、野生茭白如图3所示，这些植物一般生长在水深浅的滩地，高20～50 cm。施工中如发现泥面已经出水，则表示该区域泥面高于水面；如泥面还在水下，但有野生植物生出，则泥面略低于水面。这种方法主要作为施工中对泥面高程的定性检查，还需要结合测量数据进行比对、校正。

图3 围区中的野生植物

3.2 布设排泥管线

布设排泥管线是控制平整度最为重要的方法[4]。特别在以本工程为代表的泥塘面积大、土质条件复杂的水力吹填工程中，通过合理布设排泥管线充分利用泥浆的液体流动性将吹填土输送到围区内的指定位置是保证吹填施工质量、降低施工成本的重要手段。

围区地形以淤泥质滩地为主，吹填土质既有基建土又有航道疏浚土，吹填土以淤泥质黏土和粉细砂为主，吹填土呈现坡度为1:300～1:500。排泥管线须根据不同位置、不同地形和吹填成陆情况采取直接延伸和构筑吹填子堤延伸2种形式。由于疏浚土含沙量较高、易堆积，排泥管出口附近位置可采用较轻的φ710 mm×4.5 m钢质短管，通过铺竹排、垒沙袋直接向围区内延伸(图4)；泥塘中间区域淤泥层较厚，大型机械和人工都难以进入，在反复比较搭排架、挖地垄固定浮管等几种延伸工艺后，选择构筑袋装砂吹填子堤的方法，即先在管线计划位置填筑顶高4.2 m的吹填子堤，再沿着吹填子堤将排泥管线直接延伸到围区内(图5)。

图4 围区内直接延伸的排泥管线

图5 围区内吹填子堤上延伸的排泥管线

根据现场出口吹填土堆积情况，综合考虑各围区的地形、不同土质的吹填土边坡、不同区域的吹填厚度及出口位置泥浆的流淌范围，选择设置排泥管出口的间距，在出口高程达到设计高程上限时及时进行延伸，在保证吹填施工质量的同时尽量减少产生超高废方。1#围区施工中布设2条吹填子堤、17个排泥管出口，出口附近位置高程控制在3.8～4.0 m；2#围区施工中布设4条吹填子堤、24个排泥管出口，出口附近位置高程控制在4.0～4.2 m；3#围区施工中布设5个吹填子堤、35个排泥管出口，出口附近位置高程控制在4.2～4.4 m；4#围区施工中布设3个吹填子堤、20个排泥管出口，出口附近位置高程控制在4.1～4.3 m。

通过吹填子堤将排泥管线延伸泥塘中心位置(图1)，减轻各围区北侧排距较远位置吹填施工的工作量，根据吹填施工成陆情况及时对排泥管线进行延伸、改线，一方面控制吹填超高，提高泥塘成陆的平整度、减少废方，另一方面减少吹填施工排距，提高吹填施工效率，加快施工进度，降低施工成本。

3.3 施工保障措施

3.3.1控制水位

本工程排水口设置在围区北侧，工程前期管架头位置距离水门位置较远，须加快吹填区的水位排放，加大流淌面积，达到围区滩面整体抬高的目的。工程后期排泥口向水门逐渐靠近或对局部区域进行补吹时，及时加高水门板，减缓尾水排放，抬高围区内水位，减少泥浆的流淌面积，从而抬高局部区域高程，同时减少吹填土的流失。

3.3.2控制挖深

由于本工程吹填土既有深水航道疏浚土又有吹泥站基建土，不同来源的吹填土土质差别较大，同时在绞吸挖泥船施工中发现在取土区-9.0 m高程以下含较多黏性土。在吹填施工中，根据不同来源吹填土质，安排吹填不同区域、采用不同的排泥管出口间距。由于围区南部吹填厚度较小，吹填初期绞吸挖泥船进行施工时分层进行开挖、控制挖深在-9.0 m以上，利用流淌性较好的上层淤泥和耙吸挖泥船抛沙将吹填滩面进行整体抬高；后期当吹填区内高程达到一定高度时逐渐增加挖深，同时利用坡比较大的黏性土堆积，减少管架头尾水对平整度的影响。

4 施工管理与质量控制效果

4.1 控制吹填高程，动态调整预留高程

通过对每月高程检测和每周沉降观测的测量数据进行比较与分析，结合各围区不同的施工条件和沉降固结时间，及时调整吹填控制高程。由于4#围区施工期、沉降固结期相对较短，将4#围区的吹填控制高程由开始的3.5 m调整到3.4 m，既保证吹填施工质量，又减少超高工程量，节省工程成本。

4.2 优化管线布设方案，降低工程施工成本

应用袋装砂筑堤铺设排泥管线的工艺将排泥管线直接铺设到围区中心区域，通过14条吹填子堤铺设5个吹泥站的10条吹泥管线。经工程阶段性高程检测分析，本工程围区吹填超高在使用该工艺延伸排泥管线后平均减少约10 cm，减少吹填废方285万m3，有效控制了吹泥总量，在提高吹填平整度的同时减少了废方。本工程各围区吹填管线布设基本从南向北直线为主，不需要绕道布设至围区北侧，减少了吹填施工排距和排泥管线使用数量，最长排距缩短了2.3 km，有效减少了绞吸船施工油耗、提高施工效率、降低吹填施工成本。

施工过程中，沿袋装砂隔堤铺设的排泥管线未发生被泥浆掩埋、冲毁等现象，保证了绞吸挖泥船的施工时间利用率及工程结束后的管线材料回收利用率。

5 结语

1)大围区吹填工程中因平均高程验收、验收时间跨度长，必须在施工中充分考虑地基沉降、吹填土固结，预留部分超高；单个围区面积大、平均吹填厚度小，各围区之间吹填厚度相差较大，不利于工程施工质量控制；多种吹填土质来源发生变化时，随着泥沙颗粒组成变化围区内的成陆情况及泥面纵横方向坡比都有较大变化。

2)大面积吹填工程施工管理和质量控制宜采用设立控制标杆、预留沉降、架管隔堤等方法，严控吹填高程，动态调整预留高程，优化管线布设方案，在满足工程要求的同时，降低施工成本。

3)该措施不仅保证本工程施工充分满足质量要求，还减少了吹填施工的超高废方，降低了施工成本，提高了工程效益。