圍海造地工程中吹填技術(shù)應(yīng)用及施工管理

摘要：圍海造地工程目前最常采用的是吹填法，本文對吹填法的技術(shù)及管理進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：吹填技術(shù)；圍海造地；施工管理

引言

隨著我國沿海城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展和對外開放步伐的加快，沿海城市的土地需求量日益增加，呈現(xiàn)寸土寸金的趨勢，為適應(yīng)現(xiàn)在的發(fā)展要求，填海造陸成為各沿海城市發(fā)展，改變土地緊缺現(xiàn)狀的必由之路。目前填海造地的方法有很多，其中由于在經(jīng)濟(jì)性及其快速性方面的優(yōu)勢，吹填法已經(jīng)成為有效且應(yīng)用廣泛的技術(shù)。

一、吹填的優(yōu)點(diǎn)

（一）成本低。用鋼筋混凝土或塊石做圍堰成本很高，一般是吹填的2-3倍；

（二）效率高。不需要太多機(jī)械設(shè)備和繁瑣的施工程序；

（三）質(zhì)量好。使用粉砂吹填后并排水固接比一般壓實(shí)的密實(shí)度高；

（四）采用臨近航道疏浚的砂用于吹填，節(jié)約施工成本，加快施工進(jìn)度。

二、吹填的缺點(diǎn)

（一）吹填時淤泥太多會出現(xiàn)拱淤現(xiàn)象；

（二）吹填沉降受砂質(zhì)影響大；

（三）為保證脫水固結(jié)，吹填速度不宜太快，影響工期。

三、吹填原理

（一）土料濕化崩解。就是排氣濕化、土料崩解。水下土料是由土顆粒、空氣和水組成的三相物質(zhì)，經(jīng)挖泥船的吸頭高壓水柱沖刷后變?yōu)橥令w粒和水組成的兩相泥漿，將空氣排出，為土重新密實(shí)創(chuàng)造條件。

（二）土料沉淀排水。泥漿被輸送到泥倉內(nèi)時，流速遞減并最后停止流動，懸浮 土顆粒在重力作用下逐漸向下沉淀，導(dǎo)致一部分水離析在泥層表面，由上向下流動，同時將積水排除。隨著泥漿含水率降低，逐漸成為軟塑狀態(tài)，土體隨之初具骨架。

（三）土體固結(jié)密實(shí)。吹填筑堤是分層累計(jì)上升，每次吹填厚度控制在1.2m，當(dāng)最下層經(jīng)過沉淀排水后，又有上部不斷加層，加厚，在自重逐漸遞增的作用下，由下至上也隨之固結(jié)加密。隨著各層吹填土內(nèi)水分的排除，土的干密度加大，質(zhì)量也越來越好。以沉降觀測控制吹填的后續(xù)工程，通常沉降期為90d，期間應(yīng)對吹填層采取防護(hù)以免土料流失。

四、吹填區(qū)地基處理

吹填土的性質(zhì)具有三高一低的特點(diǎn)，即天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、滲透系數(shù)小，一般呈軟塑到流塑狀態(tài)。為了改善吹填土的工程性質(zhì)，提高吹填土的承載力，有效降低吹填土的含水量是關(guān)鍵，吹填土的物質(zhì)成分通常較為復(fù)雜，在大多數(shù)情況下，吹填的物質(zhì)是粘土和粉土。以粘性土為主的吹填土，土中含有大量的水分，且排水困難，強(qiáng)度要經(jīng)過一段時間后才能提高。吹填土的工程性質(zhì)與顆粒組成密切相關(guān)：含砂量較多的吹填土，其固結(jié)情況和力學(xué)性質(zhì)較好；含粘土顆粒較多的吹填土，則多屬于強(qiáng)度較低和壓縮性較高的欠壓密土，其強(qiáng)度和壓縮性指標(biāo)都比同類天然沉積土差。

（一）強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法是用很大的沖擊能使土中出現(xiàn)沖擊波（壓縮波、剪切波和瑞雷波）和很大的應(yīng)力，迫使土體運(yùn)動、孔隙壓縮、局部液化，在夯點(diǎn)周圍產(chǎn)生裂隙，土體內(nèi)部形成樹枝狀排水道路，使孔隙水順利逸出，從而促使土體迅速固結(jié)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。強(qiáng)夯法對于吹填砂和山體回填土的承載力處理較有效，對埋深較深、土體較厚的淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土以及淤泥處理效果不太理想.。但對于埋深淺土體較薄的軟土效果比較明顯。

（二）動力排水固結(jié)法。動力排水固結(jié)法是基于強(qiáng)夯法而發(fā)展起來的一種方法，是在軟土地基上設(shè)水平排水系統(tǒng)——砂墊層和抽排水系統(tǒng)，再在砂墊層自上往下插設(shè)塑料排水板至軟土層以下作為豎向排水系統(tǒng)；然后以強(qiáng)夯動力作為附加應(yīng)力，多次作用于軟土中，使軟土產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，動載壓縮波傳到地表臨空面反射成拉伸波再傳回來，愈是軟的土，抗拉強(qiáng)度愈低，則愈容易產(chǎn)生水平向拉伸微裂紋。在很高孔隙壓力作用下，軟土中的拉伸微裂紋貫通成水平向水通道，使土中高壓孔隙水較快排到水板中，經(jīng)排水板再排走。軟土含水量降低，強(qiáng)度顯著上升，壓縮性大幅度降低，達(dá)到了加固的目的。

（三）真空預(yù)壓法。真空預(yù)壓法是在需要加固的軟基中插入豎向排水通道（如砂井、袋裝砂井或塑料排水板等） ，然后在地面鋪設(shè)一層砂墊層，再在其上覆蓋一層不透氣的薄膜.。在膜下抽真空形成負(fù)壓，負(fù)壓沿豎向排水通道向下傳遞，土體與豎向排水通道的不等壓狀態(tài)又使負(fù)壓向土體中傳遞，在負(fù)壓作用下，孔隙水逐漸滲流到豎向排水通道中，達(dá)到土體排水固結(jié)的效果。真空預(yù)壓對欠固結(jié)、滲透系數(shù)較大的土處理效果較好，特別對新近吹填土具有更好的效果。若在抽真空的同時進(jìn)行堆載，此時外荷載增加引起邊界與土體中孔隙水壓力升高，由于邊界（沙墊層、沙井或排水板）滲透性大，在真空壓力的作用下，孔隙水壓力很快消散又回到原來的負(fù)值。土體中孔隙水壓力消散緩慢，即土體中外荷的正壓作用使孔隙水壓力增大，這樣又加大了抽真空過程中形成的壓力梯度，促使孔隙水更多的排出，土體進(jìn)一步固結(jié)壓密。因此土體在真空預(yù)壓與堆載預(yù)壓聯(lián)合作用下，可以引起有效應(yīng)力增量的疊加效果。土體固結(jié)完成后，加固效果更好。

五、施工工藝

（一）吹填流程：根據(jù)測量數(shù)據(jù)選定吹填區(qū)域——泵船 管頭定位——管線布設(shè)——吹泥施工——測量監(jiān)控高程及平整度——驗(yàn)收

（二）施工準(zhǔn)備：吹泥船、管線、錨、三通、軟管、水上浮筒彎頭

（三）吹泥船定位

根據(jù)工程設(shè)計(jì)使用不同船具相互配合進(jìn)行吹填。測量人員根據(jù)坐標(biāo)到施工現(xiàn)場進(jìn)行定位插桿，現(xiàn)場主管根據(jù)標(biāo)桿對施工船進(jìn)行引航和定位。

（四）管線布設(shè)

1、根據(jù)施工進(jìn)度確定管線長度向吹泥船進(jìn)行技術(shù)交底，船上施工人員根據(jù)要求準(zhǔn)備所需工具。

（1）水上鋪設(shè)管線應(yīng)根據(jù)施工地點(diǎn)的自然條件確定合理的管線連接方式，防止在風(fēng)浪大的時候出現(xiàn)斷管的施工事故。一般采用1+1或2+1（一根長管一根軟管或一根長管2跟軟管）連接方式，在水面上的要加浮筒。根據(jù)管線長度還要在管壁上加減壓閥

（2）排泥管進(jìn)入吹填區(qū)應(yīng)遠(yuǎn)離排水口，以延長泥漿流程。管線的布設(shè)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高、吹填范圍、吹填厚度的要求，并考慮吹填區(qū)的地形、地貌、幾何形狀對管線布設(shè)的影響。排泥管線的間距應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、泥泵功率、吹填土特性、吹填土流程和坡度等因素確定。

六、直接吹填法

目前國內(nèi)常用的吹填施工方法是直接吹填法，即將指定區(qū)域劃分為若干吹填分區(qū)，然后根據(jù)挖泥船的開挖順序，以逐步推進(jìn)的方式進(jìn)行吹填。這會導(dǎo)致各吹填分區(qū)內(nèi)的土質(zhì)過于單一，而不同分區(qū)間的土質(zhì)差異較大，吹填陸域的不同位置地基承載力差別較大，容易引起后期地基沉降不均勻，地基處理難度大。

七、分層吹填法

分層吹填法是考慮吹填土質(zhì)不同，按照其透水性能，逐層吹填。

（一）吹填區(qū)劃分

吹填區(qū)域盡量劃分成長方形，優(yōu)點(diǎn)如下：

1、吹填泥的流距大幅增加，沉淀時間相應(yīng)增大，可減少流失提高吹填效率；

2、有利于組織流水施工，提前為下一步的吹填土處理施工提供作業(yè)面；

3、縮短了吹泥口到吹泥中心的距離，可以使吹填泥較為均勻的分布在吹填區(qū)；

4、在吹填第二層之前為第一層吹填土留出了一定的沉淀時間，有利于第一層泥的強(qiáng)度增長，為承載底二層泥打下基礎(chǔ)，可以保證實(shí)現(xiàn)分層目標(biāo)；

5、有利于按順序?qū)⒈砻娓∧嘹s到遠(yuǎn)端泄水口，必要時擠出吹填區(qū)。

（二）吹填管口設(shè)置。輸泥管按設(shè)計(jì)方案布設(shè)，嚴(yán)格控制吹填管口順序開啟，盡量將浮泥擠向排水口位置，防止浮泥窩集在吹填區(qū)內(nèi)，按泄水口附近浮泥量的多少和分布范圍確定是否擠出吹填區(qū)或采取其他處理措施。

（三）施工船機(jī)。根據(jù)分層吹填工藝要求，結(jié)合實(shí)際工程吹填排距遠(yuǎn)近，工程量大小及工期等條件，以挖深、吹距和生產(chǎn)率三項(xiàng)指標(biāo)做參考選擇合適的船機(jī)。

（四）分層標(biāo)高控制

1、吹填標(biāo)高。如果工程設(shè)計(jì)吹填標(biāo)高+5.5m，那么為了確保表面土的承載力滿足機(jī)械作業(yè)的要求，控制第一層吹填標(biāo)高定為4.5m，吹填泥質(zhì)為淤泥質(zhì)黏土；第二層標(biāo)高定為+5.8m，預(yù)留排水沉降0.5m吹填泥質(zhì)為粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂；吹填子埝標(biāo)高控制不得低于+6.5m。

2、挖泥標(biāo)高。第一層挖至粉質(zhì)黏土、粉土的頂板標(biāo)高，第二層挖至下層粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂，可保證吹填區(qū)上層土質(zhì)具有較好透水性，表水排出后達(dá)到要求的承載力。與吹填標(biāo)高相適應(yīng)，隔水泄水口底標(biāo)高為+3.5m，總泄水口底標(biāo)高為+3.0m。

（五）吹填后表水排除。吹填結(jié)束后，迅速進(jìn)行表層排水，可以促進(jìn)表層土承載力的增長。可在吹填區(qū)內(nèi)挖排水明溝將積水排入大海，加快排水速度。

八、結(jié)語

吹填技術(shù)是近10幾年新興的圍海造地工程技術(shù)，其施工工期短，造價低，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)促使更多的建設(shè)單位采用這種造地方式，這方面的經(jīng)驗(yàn)與工藝還有待于進(jìn)一步研究提升，使之更好更廣泛的用于生產(chǎn)應(yīng)用。

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