疏浚吹填項目填料缺口風險探討

葉曉文，程 曦

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510230）

引 言

在疏浚吹填設計中，一般包括計算疏浚、吹填工程量以及疏浚料中可以用于吹填的數量。本文以某實際工程為例，討論投標階段到施工階段的疏浚吹填設計施工過程中遇到的填料相關風險及應對措施，供類似項目參考。

1 項目概況

本項目建設630 m 碼頭、堆場及配套設施。投標階段計劃的疏浚和吹填范圍如圖1 所示。

圖1 疏浚和吹填范圍示意

北側粗實線表示的是疏浚區，設計高程為 -16.0 m，口門附近自然水深已滿足設計要求，不需要疏浚；在港池內，只有斜線填充部分的需要開挖，其余區域的自然水深滿足設計要求。南側粗虛線區域為吹填區域，吹填交工高程分別為4.65 m 和5.5 m。在吹填區域有SW 泄湖，SW 泄湖有部分區域在碼頭結構下方，根據鉆孔揭示的地質條件，泄湖內為淤泥，因此還需要對回填區域內的SW 泄湖淤泥進行開挖換填。為了減少疏浚吹填工程量的計算偏差，本項目基于Civil 3D 建立三維模型計算疏浚吹填工程量[1,2]。

2 風險因素

2.1 鉆孔和物探

招標文件提供了鉆孔共37 個，其中8 個鉆孔分布在港池內，3 個鉆孔分布在SW 泄湖內。為了更準確的了解地質情況，施工前補充70 個鉆孔。

招標文件中提供部分區域的物探結果，物探范圍如圖2 所示，在港池東南角沒有物探結果。

圖2 物探范圍結果

1）地質偏差

圖3 SW 泄湖區的鉆孔分布

在SW 泄湖區域，鉆孔分布如圖3 所示。招標文件提供了物探結果和三個鉆孔資料BH-17(2016)、BH-18(2016)、BH-19(2016)，泄湖內從泥面往下存在較厚的軟土。在三個鉆孔位置，物探揭示的淤泥底高程與鉆孔揭示的軟土底高程比較接近。其余的鉆孔為施工圖階段補充的鉆孔，補充的鉆孔揭示的軟土底高程與物探的結果有較大的差距，如表1 所示。

表1 SW 泄湖鉆孔與物探結果淤泥底高程差異

施工圖階段鉆孔揭示的軟土層更厚，經計算需要增加25 萬m3軟土開挖，相應地增加25 萬m3回填。

2）鉆孔位置偏差

在港池東南側，招標文件只有 3 個鉆孔BH-3(2012)、BH-6(2012)和BH-5(2016)，且無物探資料，如圖2 和圖4 所示，其余的鉆孔為施工圖階段補充的鉆孔。其中BH-3(2012)、BH-6(2012)均未發現軟土，且BH-6(2012)揭示的土體是砂，細顆粒含量最大 6 %，是非常理想的吹填材料。而BH5-2016 位置的土體全是淤泥。

圖4 港池東南側鉆孔分布示意

基于這三個鉆孔情況，港池東南側考慮按如圖5 進行平面分區，BH-3(2012)和BH-6(2012)所在區域的疏浚料用于吹填，BH-5(2016)所在區域的疏浚料外拋。

圖5 港池東南角疏浚分區

根據施工圖階段補充的鉆孔，SG08、SG10、SG11 鉆孔位置無軟土，其余的鉆孔軟土的厚度如表2 所示。

表2 港池東南角施工圖階段鉆孔淤泥厚度

表2 中鉆孔SS10 揭示的軟土厚度達26 m，其位于BH-6(2012)鉆孔旁，與BH-6(2012)揭示的地質為低細顆粒含量的砂完全不同。結合表2 的鉆孔來看，BH-6(2012)鉆孔位置應該有誤，并且可以判斷圖6 虛線區域港池部分從原泥面到設計高程-16 m為軟土。對應圖左側分區內疏浚到設計高程-16 m有33 萬m3淤泥，用于吹填的砂比投標階段預計值少了33 萬m3。

由于SG09 位于碼頭結構下方，根據結構穩定性要求和地基處理要求，碼頭下方和碼頭前沿線往港池30 m 范圍內的軟土需要換填。從港池設計高程往下開挖換填，增加開挖13 萬m3。由于碼頭前沿外港池30 m 外的清淤邊坡不需要全部回填，所以增加的回填量為11 萬m3。

圖6 港池東南角軟土區

2.2 測圖

在招標過程中，業主先提供了1 份地形水深測圖，后在補充文件中提供了1 份地形水深測點數據文件，后提供的測點數據間距比第一份測圖的點間距更密，生成的測圖精度高。兩份文件計算的疏浚工程量基本一致，第一份測圖需要多填25 萬m3，通過對比發現主要差異水陸交界附近存在兩個區域高程差異較大，由于設計人員未能與現場踏勘人員做好溝通，未了解到現場實際情況，僅考慮到業主后提供的地形水深測點數據生成的地形圖精度高，于是基于業主后提供的測點數據計算工程量用于投標。在施工階段進行施工前測量，根據工期測量結果復核疏浚和吹填工程量，疏浚工程量與投標基本一致，但吹填工程量比投標的工程量多26 萬m3，基本與標書測圖和測點文件的回填量差異25 萬m3接近，差異位置還是出現在水陸交界附近，是紅樹林區域，標書更新文件提供的這部分區域的測點可能為樹頂高程。

2.3 預留沉降

鉆孔揭示本工程位置的砂層為鈣質砂，屬于海洋生物成因的特殊巖土介質，在陸域設計高程的基礎上預留沉降量為20 cm。在已吹填區域選取兩塊試驗區進行地基處理試驗，試驗區1 的面積約 180 m2，地基處理前平均高程為5.7 m，地基處理完成后平均高程為5.43 m，平均沉降為27 cm；試驗區2 的面積約120 m2，地基處理前平均高程為 5.69 m，地基處理完成后平均高程5.36 m，平均沉降為27 cm，投標預留的沉降滿足不了設計高程要求。通過試驗的反饋，調整預留沉降，約增加8 萬m3填料。

2.4 吹填取砂方案

根據地基處理要求，陸域填料的細顆粒含量不能超過15 %[3]，從投標階段的鉆孔來看，疏浚料中細顆粒含量不超過15 %的砂的數量剛好能滿足回填需求。標書提供的鉆孔資料，港池內砂土細顆粒含量不超過15 %的土層比較厚，各個平面分區內分層開挖最多不超過3 層，分區內按15 %細顆粒含量進行分層計算工程量[4]和分層開挖具有可施工性。施工圖階段補充了較多鉆孔，鉆孔的深度方向上有很多細顆粒含量超過15 %的夾層，如按細顆粒含量不超過15 %進行分層，出現較多分層，相鄰鉆孔之間的分層也不具有連續性，實際施工也不具有可操作性。

3 應對措施

針對上述4 個風險因素，主要問題如下：1）填料存在較大缺口；2）港池疏浚分區內按15 %細顆粒含量分層開挖不具有可操作性。

圖7 第一塊吹填區取樣分布示意

對于填料缺口問題，采取挖深港池和在港池外尋找取砂區，港池深挖區域離開影響碼頭前沿區域即可，通過評估現場設備能力，可以挖深到-22 m，另外根據港池外東北側鉆孔情況，考慮增加取砂區，港池深挖和港外取砂可滿足吹填料缺口要求。

對于按15 %細顆粒含量分層開挖不具有可操作性問題，施工過程中按土的類別進行分層開挖吹填，只要鉆孔揭示為砂的疏浚分區，分區內的疏浚料都用于吹填。本項目采用的是絞吸船，疏浚料吹填到陸上包含泥水和砂，細顆粒容易隨水流流失[5]。在陸域形成區域分區進行吹填，在分區內從遠離排水口位置開始逐步靠近排水口吹填，加大吹填管口流速，讓淤泥匯集到排水口區域，并進行清淤處理。如圖7 所示TB1 圍堰往南與回填邊界圍起來的面積為第一塊吹填區，進行了97 個位置吹填料的細顆粒含量檢測，所有取樣的細顆粒含量都小于10 %，具體情況如表3 所示。鉆孔揭示的砂層的細顆粒含量平均為20 %，吹填后檢測的平均細顆粒含量為1.6 %.

表3 細顆粒含量檢測結果

4 結 語

1）鉆孔、物探對疏浚料中可用于吹填的砂量影響較大，如有條件，應提前對吹填取料區關鍵位置進行勘察；如無條件，對于類似本工程情況，取料區存在泄湖，應結合測圖，根據相鄰鉆孔來保守判斷地質情況。強震區泄湖有可能是地震塌陷后淤積形成，泄湖內的表層土為軟土的可能性大。

2）測圖對吹填成陸所需填料量的影響較大，如有條件應進行標前測量；如無條件，應注意在現場踏勘過程中，根據現有道路或者建筑等的高程來對比判斷水陸交界附近的測圖高程是否合理。

3）對于特殊的巖土介質，如無類似的項目經驗，則應考慮一定的風險預留。

4）對于吹填取料，按細顆粒含量對疏浚土進行分層開挖可能不具有可操作性，按土層類別分層開挖即可。用絞吸船吹填，雖然砂和細顆粒都一起吹填到成陸區，但是采取分區吹填、加大管口流速、排水口清淤等措施，可以有效降低填料的細顆粒含量。