关于机械戽水施工工艺在粉砂地质条件下的堤防填筑应用

邵永刚　张卫儿

【摘要】绍兴市曹娥江综合整治工程（柯桥段）工程II标段位于绍兴市柯桥区滨海工业区，是一项对海塘进行改造的道路拓宽工程，路线全长7320m。该工程路线较长，原堤顶道路施工场地较为狭窄;施工工期较短，相应填筑料的间歇稳定期较短，且无堆载预压等相关减少后期沉降的措施;所在区域的环保要求较为严格。经过仔细的研究，决定采用机械戽水施工的方法进行拓宽道路的填筑施工，取得了不错的效果。成功经验可为今后类似工程提供参考。

【关键词】粉砂土;机械戽水

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

1、引言

在软土地基施工中，特别是砂性软体地基填筑过程中，对填筑料的密实，是工程施工的重难点，确保填筑后期的沉降是工程成败的关键之一。在以往的工程施工中大部分采用如填筑土分层碾压和堆载预压的一些方法进行填筑基础处理。采取这些传统的施工方法有机械投入较大，施工工期较长，投入的成本较多等不利因素。我施工方采用吸泥船从曹娥江业主指定位置直接取砂土，通过管道输送至作业面，并用挖掘机进行戽水的分层密实填筑的施工方法。采用该方法既提高了填筑的效率，也确保了填筑的密实度，减小了工程的后期沉降，同时降低土方的车辆运输，减少对周边原海堤破坏，极大的降低施工粉尘、噪音、尾气等的污染，取得了多方面的成效。

2、工程概况

绍兴市曹娥江综合整治工程（柯桥段）工程II标段位于绍兴市柯桥区滨海工业区，是一项对海塘进行改造的道路拓宽工程，工程起点位于滨中路交叉口以北200m，起点桩号K5+300;终点位于北八路与现状堤顶道路交叉口，终点左侧T型交叉，终点桩号K12+620，路线全长7320m。施工采用吸泥船从曹娥江业主指定位置直接取砂土，通过管道输送至作业面，并用挖掘机进行戽水的分层密实填筑的施工方法。该区域的地基基础及曹娥江内取土均为粉砂土。

3、设计成因

在本工程中，由于原坝体断面狭小，外侧为曹娥江，内侧为防护林，且工程施工路线较长，业主不允许外来渣土运进，只允许从曹娥江内取土，综合以上的特点采用了机械戽水的施工方法。采用该方法提高了填筑的效率，也确保了填筑的密实度，减小了工程的后期沉降，同时降低土方的车辆运输，减少对周边原海堤破坏，极大的降低施工粉尘、噪音、尾气等的污染。

机械戽水密实填筑与常规分层填筑等施工方法比较分析见表1。

曹娥江综合整治工程（柯桥段）工程II标段位于曹娥江边，该区域的地质为粉砂土，且曹娥江取得的土也为粉砂土，非常适合采用戽水施工工艺。

4、工艺原理

粉砂土是一种介于砂性土和黏性土之间的中间土，粉砂土虽然松散易冲而且易液化，然而，它同时亦具有承载力高，排水固结快的特性。通过灌水和用挖掘机扰动粉砂土层使其液化，使液化土體内颗粒重新组合并产生超静水孔隙水压力，自土体内向上冒起，通过反复扰动液化使土体中孔隙率和含水率显著降低，达到密实粉砂土堤基和堤身的目的。

5、施工工艺

机械戽水填筑施工主要分为管袋围堰吹填和堤防路基吹填及戽水

5.1 管袋围堰吹填施工工艺流程

施工准备→测量放线→打设定位钢管→管袋定位→泵均匀充灌粉砂土料→检查管袋形状→绑扎管袋袖口→上一层管袋施工→逐层管袋施工→完成围堰。

（1）充填袋的制作

本围堰采用400g/m2有纺土工布管袋，直径不小于1.5米编织土工布管袋。充填袋制作成筒状，尺寸以棱体断面的不同高程的尺寸加上退档尺寸，一般长度在20～60m，每根砂袋的袖口布置呈梅花型，袖口数量视充填袋的大小，土质等情况而定，一般每16～20m设一只，袖口的长度以能浮出水面20～30cm为宜，袖口直径一般为30cm，缝制时，袋体的所有接缝均采用包缝法进行缝制，采用强度大于150N的尼龙线缝制，缝制时，每道缝不少于二道（先缝一道，折叠后再缝一道或两道），确保袋体的接缝强度。

（2）填筑基础开挖清理

按照设计要求，采用挖掘机和人工相结合的方法对填筑基础进行台阶状开挖和清理。

（3）填充袋铺设定位与管道铺设

由测量组进行测量定位，边线上插上钢管，用土工材料运输车将折叠好的填充袋运抵施工区域，采用人工定位铺设，顺着堤轴线方向进行铺设，填充袋边角用插钢管进行定位，砂袋缝应垂直于坝轴线，沿长边方向进行铺设。

（4）管袋的充填

泥浆经泥浆泵口吸入，通过输泥管输送充入管袋中。充填管袋时，首先沿长边方向进行充填，避免应力集中损坏袋体，并在充填过程中经常调整出泥管口方向，防止袋体在充填过程中受力不均而移位变形，待袋体固定不再发生位移时，再次充填，直至管袋饱满。（图2）

5.2堤防路基吹填及戽水施工工艺流程

吹填施工机组由立式泥浆泵输泥系统和配电系统二部分组成。吹填施工的流程图如图3：

（1）路基吹填

在分层管袋吹填达到1m高度后，进行路基吹填。吹填区顺堤轴线分段分层布置，段长150m，层厚0.8m，及上下层错缝。吹填时进浆口远离退水口，同时根据粉砂土的沉积情况及时移动进浆口位置，做到吹填区域粉砂土颗粒分布基本均匀，吹填面大致平整。（图4）

（2）路基戽水密实处理

每层吹填完成后，将挖掘机直接开进吹填区，进行专门的机械戽水密实。挖机在吹填土上行走，走走停停，停时用抓斗不断地捣动行走幅内的土体，直至土体液化表面泌水为止。为防止挖机陷入土中，挖机利用倒走的方法，经挖机行走振动后也便于捣实。

每台挖掘机按照早晚各一次，每次进行戽水4小时，中间排水4小时，戽水长度在150m，按照80cm进行分层戽水。每150m区段每层共戽水6次，分3天时间完成。从检查结果来看，戽水后密度均达到97%以上，符合设计图纸压实度≥95%的要求。（图5）

6、施工质量

砂性土路基填筑施工按《水利水电工程单元施工质量验收评定表及填表说明（上、下册）》规定的允许偏差执行。

成立以施工项目负责人为组长，施工项目技术负责人为副组长的施工领导小组，对施工进行统一领导，集中管理，分别负责。

主要控制要点：砂性土路基填筑施工，主要的是控制填筑的密实度，而采用戽水密实的施工工艺，主要是控制每层分段区域的挖掘机戽水次数和时间。填筑层厚度按照80cm左右控制，每层戽水时挖掘机深入下层10cm左右，以确保层与层之间的衔接。按照4个小时挖掘机行走戽水150m左右的速度进行施工，每次戽水完成后需要有6-8小时的排水时间。每次戽水前必须确保戽水砂土部位表面有可见的水（过干时可用水管对砂土注水），以确保戽水质量。在6次戽水完成并排水完成后，可采取挖掘机在上部反复行走的方式确定是否达到设计要求。一般挖掘机行走不下陷且挖掘机的履帶印较浅就基本达到了设计的要求，如果有部位未能达到该要求，需对该部位进行再次的戽水施工，直到达到要求为止。

7、安全措施

为做到安全生产，文明施工，建立项目部的安全生产保证体系落实岗位责任制。组建安全生产领导小组，以便于更好地贯彻"安全第一，预防为主，综合治理"的方针，实现安全生产，文明施工，保障职工的安全与健康。

特别是对取土的施工所使用船只，需经船检部门检验合格并依法登记后方可使用。施工期间应按规定设置航行标志及消防等设施。船只在航行前应检查各部位的机械与设施是否良好，不得带病作业。定期不定期的组织人员进行船只的安全检查，安全教育和培训，以确保水上作业的安全。

落实专业的电工对施工现场的用电线路和设备进行铺设、巡查及检修。电源箱内要有漏电保护器，电机外壳做好接零保护，随机用的电缆线不得捆在架管或钢筋上，防止破损漏电。用完的电器设备先断电再盘电缆，电机放在干燥处，防止受潮造成电机烧毁现象。

8、环境保护

施工作业产生的灰尘，除在现场的作业人员配备必要的专用劳保用品外，还应随时进行洒水，以使灰尘公害减至最小程度。

严格控制各机械设备的噪音污染，白天控制在85分贝，夜控制在70分贝，以减少噪音。

对废水通过临时排水沟、集水井及水泵和管道收集排入沉淀池进行无害化处理后再重新排入曹娥江中，并对排入曹娥江中的水定期进行检测。

曹娥江内取土必须离开堤防150m以外，以确保堤防的安全。

保护好施工现场的围挡、标牌和标识的保护工作，做到标牌清楚齐全，各种标识醒目，现场整洁文明。

结语：

分层戽水施工在近年来应用得到了一定的提升。相对于传统的碾压填筑方式相比较，碾压填筑较适合粘性土体的碾压填筑。对于砂性土体，采取碾压填筑，含水量控制很能精确到位，碾压效果不是特别理想。而本论文中的砂性土非常适合在填筑中戽水密实，其发展前景非常广阔。