淺談圍墾項(xiàng)目中透水性拋石壩閉氣土施工技術(shù)

許克順 蘇 穎

(1.安徽建工集團(tuán)有限公司，安徽合肥 230002;2.安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽蚌埠 233040)

淺談圍墾項(xiàng)目中透水性拋石壩閉氣土施工技術(shù)

許克順1蘇 穎2

(1.安徽建工集團(tuán)有限公司，安徽合肥 230002;2.安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽蚌埠 233040)

本文介紹了運(yùn)用抓斗式挖泥船配合開底式泥駁船進(jìn)行水下(平均潮位以下)閉氣土施工和運(yùn)用桁架式筑堤機(jī)、鏈板式淤泥輸送機(jī)進(jìn)行水上閉氣土施工的綜合施工方法，重點(diǎn)說明了兩者結(jié)合運(yùn)用的工藝原理、技術(shù)特點(diǎn)和施工過程，論證了該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性、施工效率和適用范圍。

拋石壩;閉氣土;施工技術(shù)

1 前 言

隨著沿海城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市建設(shè)與土地資源的矛盾日益突顯?？茖W(xué)合理地在沿海灘涂上圍墾造地，是緩解土地供需矛盾行之有效的手段。圍墾項(xiàng)目中的海堤一般在外海側(cè)拋填塊石擋潮，內(nèi)坡側(cè)填筑閉氣土防滲，閉氣土直接取自海堤附近淺層淤泥質(zhì)黏土，該海涂泥含水率高、土性差、固結(jié)慢，使得土方填筑形成的內(nèi)側(cè)土坡較平緩、工程量大，是制約堤壩合龍、影響整個(gè)工程總工期的關(guān)鍵因素。

因此，尋找一種加快閉氣土方加荷速率，減少閉氣土方?jīng)_損，提高固結(jié)速度的施工方法，對(duì)于圍墾項(xiàng)目中的海堤建設(shè)有著格外重要的意義。抓斗式挖泥船配合開底式泥駁船進(jìn)行水下閉氣土施工與桁架式筑堤機(jī)、鏈板式淤泥輸送機(jī)進(jìn)行水上閉氣土施工相結(jié)合，無需候潮施工，連續(xù)施工作業(yè)能力強(qiáng)，解決了上述難題，提高了生產(chǎn)效率，保證了施工質(zhì)量，縮短了工期，經(jīng)濟(jì)效

益、社會(huì)效益顯著。

2 專業(yè)術(shù)語釋義

2.1 閉氣土方

圍墾項(xiàng)目海堤一般在外海側(cè)拋填塊石擋潮，在內(nèi)坡側(cè)填筑閉氣土防滲，閉氣土直接取自海堤附近自然淤積且海草、植物根莖、雜物較少的海涂泥。海涂泥含水率一般在50%～72%且無塊石、石渣混雜。

2.2 抓斗式挖泥船

抓斗式挖泥船船體呈箱型，寬度較大，以便抓斗側(cè)轉(zhuǎn)拋泥時(shí)船體不至于有太大傾斜。抓斗有多種形式可以適應(yīng)不同的土質(zhì)，其容積小的不足1m3，大的可超過20m3。

2.3 開底式泥駁船

開底式泥駁船是現(xiàn)代較為先進(jìn)的運(yùn)載、拋卸駁船。該駁船由縱向?qū)ΨQ的兩半船體組成，兩半船體分別繞兩個(gè)絞鏈軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。其半側(cè)泥沙重心的位置，此時(shí)處于半側(cè)船體浮心的內(nèi)側(cè)，比浮心更靠近駁船的縱舯剖面，從而對(duì)船體產(chǎn)生張開的力矩。于是，在船體啟閉液壓油缸和張開力矩的作用下，駁船的船體便張開拋泥。拋泥完畢后，駁船失去所載泥沙的重量，兩半船體的重心也成為其總重心。由于該重心的位置在浮心的外側(cè)，使其又比浮心要遠(yuǎn)離駁船的縱舯剖面，所以產(chǎn)生閉合船體的力矩，從而在船體啟閉液壓缸和該閉合力矩的作用下自動(dòng)進(jìn)行船體閉合。

2.4 桁架式筑堤機(jī)

桁架式筑堤機(jī)是一種浮水和擱涂均能工作，集挖、運(yùn)、筑于一體的灘涂土方填筑設(shè)備。桁架式筑堤機(jī)直接抓取閉氣土坡腳安全距離以外的淺層淤泥質(zhì)黏土，再利用抓斗于導(dǎo)軌上移動(dòng)將土方運(yùn)至閉氣填筑區(qū)域卸料填筑，且縱橫方向均能布點(diǎn)于設(shè)計(jì)斷面，便于一次性形成接近于設(shè)計(jì)斷面的形狀，減少了后續(xù)修坡和補(bǔ)填工作。

2.5 鏈板式淤泥輸送機(jī)

鏈板式淤泥輸送機(jī)是近年來新出現(xiàn)的一種閉氣土施工設(shè)備，適用性更廣，效率大幅提升。由兩個(gè)浮箱作為支點(diǎn)的連接框架將一個(gè)或多個(gè)泥槽接力連接，每個(gè)泥槽中置有一個(gè)由若干個(gè)鏈板環(huán)繞而成的淤泥輸送帶，在其中一個(gè)浮箱上安裝有一淤泥螺旋擠出機(jī)，泥箱體內(nèi)緊靠進(jìn)泥口設(shè)有數(shù)條碎泥柵，擠出口設(shè)置在臨近淤泥螺旋擠出機(jī)的泥槽上方。

3 技術(shù)原理

平均潮位以下部分的閉氣土填筑采用斗容2m3以上的抓斗式挖泥船配開底式泥駁船到指定海域內(nèi)取土，運(yùn)到需要填筑的部位緩慢打開卸料門，移動(dòng)船只控制加載厚度。水下拋填逐層輪加，每層厚度控制在0.5～1.0m。平均潮位以上部分的閉氣土采用桁架式筑堤機(jī)直接抓取閉氣土坡腳安全距離以外的淺層淤泥質(zhì)黏土，再利用抓斗于導(dǎo)軌上移動(dòng)將土方運(yùn)至閉氣填筑區(qū)域卸料填筑，局部土源不足，利用開底駁進(jìn)行補(bǔ)充。桁架定位、移動(dòng)均采用“四向八字”錨、卷揚(yáng)機(jī)卷動(dòng)鋼絲繩調(diào)整拋填位置。水上拋填部分逐層輪加，每層厚度控制在0.3～0.5m。閉氣土方與拋石壩體同步推進(jìn)，在達(dá)到設(shè)計(jì)斷面后起到阻斷海水穿透壩體、降低滲漏的作用。

4 施工過程

4.1 測(cè)量放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)，采用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行定點(diǎn)放樣。每隔50m布設(shè)一個(gè)控制點(diǎn)，然后再進(jìn)行加密，直線段每10m設(shè)一個(gè)加密樁，曲線段每3m設(shè)一個(gè)加密樁。并在樁上用紅漆標(biāo)出樁頂標(biāo)高，嚴(yán)格控制取土距離和閉氣土方加載厚度。

4.2 取土點(diǎn)選擇

抓斗式挖泥船與桁架式筑堤機(jī)抓斗的取土點(diǎn)應(yīng)與閉氣土坡腳保持一定的安全距離，所取海涂泥海草、植物根莖、雜物較少，且無塊石、石渣混雜。同時(shí)抓斗式挖泥船取土點(diǎn)的選擇還應(yīng)考慮開底式泥駁船運(yùn)載、拋卸閉氣土方的運(yùn)距等因素。

4.3 水下閉氣土方施工

4.3.1 抓斗式挖泥船定位、抓斗取土

在允許取土范圍內(nèi)，對(duì)抓斗式挖泥船進(jìn)行定位，保

證合理的施工運(yùn)距，使施工效率最大化。抓斗式挖泥船定位確定后，即可在其作業(yè)面展開取土工作，將抓斗關(guān)閉、升起，轉(zhuǎn)動(dòng)挖泥機(jī)將所挖土方倒入開底式泥駁船，如此循環(huán)作業(yè)至船體裝滿。取土?xí)r避免在同一位置連續(xù)取土，可在抓斗旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)交替取土。

4.3.2 開底式泥駁船運(yùn)載、拋卸土方

開底式泥駁船在運(yùn)土過程中，注意航線路徑，確保施工效率，卸土前觀察放樣標(biāo)桿，并在指定區(qū)域卸土。先拋石方鎮(zhèn)壓層一側(cè)，第一船位形成一個(gè)單元長(zhǎng)度后，再拋第二、三只船位，依次類推。兩船之間土方不足部分進(jìn)行第二次補(bǔ)拋，直至形成第一層面的高程。第二、三層施工順序方法與第一層面順序方法相同(土方拋填高程應(yīng)低于石方填筑高程0.5m以上，以避免超高而造成沖損)。抓斗式挖泥船配合開底式泥駁船施工示意圖如圖1所示。

圖1 抓斗式挖泥船配合開底式泥駁船施工示意圖

4.4 水上閉氣土方施工

4.4.1 桁架式筑堤機(jī)施工

a.定位。通過桁架式筑堤機(jī)船體的錨繩拉動(dòng)船體進(jìn)行移動(dòng)，到達(dá)需要加載的斷面后，采用鐵錨、卷揚(yáng)機(jī)調(diào)整定位。

b.取土。桁架式筑堤機(jī)利用兩個(gè)抓斗直接抓取閉氣土坡腳安全距離(一般不少于500m)以外的海涂泥(大多為淺層淤泥質(zhì)黏土)。

c.導(dǎo)軌運(yùn)土、加載土方。操作員通過對(duì)導(dǎo)軌上的卷揚(yáng)機(jī)的控制(絞動(dòng)行走鋼絲繩)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)抓斗位置的移動(dòng)，到達(dá)指定位置后，操作員通過操作按鈕控制抓斗的張合來實(shí)現(xiàn)土方的填筑。抓斗有單雙兩種，操作人員保持其勻速滑行，杜絕突然變速等行為。

d.補(bǔ)土。桁架式筑堤機(jī)取土過程中，局部土源不足處，利用開底駁及時(shí)補(bǔ)拋，確保每層加載厚度，同時(shí)也對(duì)堤腳進(jìn)行保護(hù)，防止出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。

e.移位。桁架式筑堤機(jī)的兩個(gè)船體本身沒有續(xù)航能力，移位通過兩個(gè)船體上設(shè)置的卷揚(yáng)機(jī)絞動(dòng)錨繩來實(shí)現(xiàn)。桁架前移時(shí)，通過卷揚(yáng)機(jī)松兩個(gè)后錨纜繩，同時(shí)絞動(dòng)前錨錨繩來實(shí)現(xiàn)，后退時(shí)操作相反。桁架式筑堤機(jī)閉氣土填筑示意圖如圖2所示。

圖2 桁架式筑堤機(jī)閉氣土填筑示意圖

4.4.2 鏈板式淤泥輸送機(jī)施工

鏈板式淤泥輸送機(jī)由公司在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中自主研發(fā)形成，與桁架式筑堤機(jī)相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)。它擁有由兩個(gè)浮箱作為支點(diǎn)的連接框架，該連接框架將一個(gè)或多個(gè)泥槽接力連接。每個(gè)泥槽中置有一個(gè)由若干個(gè)鏈板環(huán)繞而成的淤泥輸送帶(包括四葉主動(dòng)輪、五葉從動(dòng)輪)，在每個(gè)鏈板的中部豎直設(shè)有一焊接鋼板，在其中一個(gè)浮箱上安裝有一淤泥螺旋擠出機(jī)。其

中，淤泥螺旋擠出機(jī)包括泥箱體、設(shè)置在泥箱體上方的進(jìn)泥口、在泥箱體一側(cè)的缸體、擠出口、排泥口，泥箱體內(nèi)緊靠進(jìn)泥口設(shè)有數(shù)條碎泥柵，泥箱體中部設(shè)有螺桿，擠出口設(shè)置在臨近淤泥螺旋擠出機(jī)的泥槽上方。圖3為鏈板式淤泥輸出機(jī)施工示意圖。

圖3 鏈板式淤泥輸送機(jī)施工示意圖

鏈板式淤泥輸送機(jī)可連續(xù)輸送淤泥，工作效率高，且淤泥先經(jīng)過粉碎再輸送，降低了局部淤泥的壓強(qiáng)，改善了淤泥由于壓力過大而流動(dòng)性大的弊端，更符合“薄層輪加”的要求。另外，淤泥的厚度可以控制，加快了淤泥的干固時(shí)間。鏈板式淤泥輸送機(jī)的輸送長(zhǎng)度(目前最大可以達(dá)到220m)和輸送量也可以根據(jù)需求設(shè)定，更加人性化。

4.4.3 水陸兩用挖掘機(jī)精細(xì)修坡

待閉氣土方加載初步達(dá)到設(shè)計(jì)斷面、沉降固結(jié)基本穩(wěn)定后，通過測(cè)量放樣插設(shè)修坡樁，并用紅漆標(biāo)出設(shè)計(jì)標(biāo)高，利用水陸兩用挖掘機(jī)結(jié)合長(zhǎng)臂挖機(jī)對(duì)閉氣土方區(qū)域進(jìn)行修整，使斷面達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 施工經(jīng)驗(yàn)探討

5.1 閉氣土方加載注意事項(xiàng)

結(jié)合施工總進(jìn)度安排，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙控制施工加荷時(shí)間。水下閉氣土方分層進(jìn)行拋填，每層厚度控制在0.5～1.0m，每層拋填土方間隔時(shí)間一般為2個(gè)月，下一層面土方拋填時(shí)間選取主要依靠原位觀測(cè)資料的結(jié)果來指導(dǎo)施工。水上閉氣土方每一層面拋填厚度控制在0.3～0.5m，每層面拋填土方間隔時(shí)間不少于1.5個(gè)月(因露灘時(shí)間相對(duì)較多)，結(jié)合土方固結(jié)程度和原位觀測(cè)資料結(jié)果來指導(dǎo)施工。

5.2 閉氣土施工質(zhì)量控制

5.2.1 隱患排查

成立日常巡查小組，對(duì)閉氣土方加載全過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如土方加載過程中出現(xiàn)閉氣土方邊坡處土工布未壓實(shí)、滲流，需及時(shí)壓蓋，減少滲流對(duì)已施工部位土方的沖損。閉氣土取土點(diǎn)在挖取過程中如出現(xiàn)塊石、石渣、植被、管線、沉船廢棄物等雜物，應(yīng)及時(shí)更換取土點(diǎn)，確保所取土方閉氣防滲效果。

5.2.2 技術(shù)措施

開底式泥駁船運(yùn)土至填筑部位需緩慢打開卸料門，并移動(dòng)船只控制加載厚度，每層厚度控制在0.5～1.0m。桁架式筑堤機(jī)取土必須在閉氣土坡腳安全距離(一般100m，或遵照設(shè)計(jì)要求)之外，每層厚度控制在0.3～0.5m。

5.2.3 節(jié)奏控制

每層土方加載完畢后，應(yīng)留有足夠的固結(jié)時(shí)間，嚴(yán)格控制施工節(jié)奏，做到“先深后淺、先點(diǎn)后線、分層、分段、分區(qū)、薄層輪加，均衡上升”。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的加荷程序和加荷曲線層次施工。

5.2.4 質(zhì)量監(jiān)測(cè)

嚴(yán)格控制拋填的加載高度以及間隔時(shí)間，加荷期間不斷進(jìn)行壩體沉降、移位和變形的動(dòng)態(tài)觀測(cè)，對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

6 結(jié)語

研發(fā)并成熟地運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)，施工過程中對(duì)原狀土的擾動(dòng)較小和拋填土方的含水率小，機(jī)械化施工速度快、風(fēng)險(xiǎn)低，實(shí)現(xiàn)了各種海面工況下(異常惡劣自然天氣除外)的連續(xù)施工，作業(yè)時(shí)間可達(dá)到最大化，保證了閉氣土方的加載速率，大大縮短了工期。

On permeability rock weir indehiscent air soil construction technique in reclamation project

XU Keshun1，Su Ying2
(1．Anhui Construction Group Co.，Ltd.，Hefei 230002，China; 2．Anhui Water Conservancy Development Co.，Ltd.，Bengbu 233040，China)

In the paper，comprehensive construction method of underwater(below average tide)indehiscent air soil construction with grab dredger cooperated with bottom opening mud barge and overwater indehiscent air soil construction with truss type diker and chain plate conveyor are introduced．Process principle，technique features and construction process for combining both construction methods are mainly described．The technology economy，construction efficiency and application scope are discussed．

rock weir;indehiscent air soil;construction technique

TV541

A

1005-4774(2015)05-0015-04