填海造陸過(guò)程中的“筑島”運(yùn)砂施工技術(shù)

填海造陸過(guò)程中的"筑;島”運(yùn)砂施工技術(shù)童輝;趙德志;陳擴(kuò)晉;屈翔;孫劍隆【摘要】填海造陸工程會(huì)遇到由于淺海灘涂因海浪沖刷而造成海砂損失、地基軟弱等問(wèn)題.經(jīng)過(guò)方案比選,最終采用臨時(shí)〃筑島”的施工方案，通過(guò)采取儲(chǔ)砂平臺(tái)軟基處理、周邊防護(hù)、施工運(yùn)砂便道等措施，順利地進(jìn)行了儲(chǔ)砂和倒運(yùn)回填，保證了造陸施工質(zhì)量,且節(jié)約了工期，可為類似工程提供借鑒.【期刊名稱】《建筑施工》【年(卷)，期】2018(040)002【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P168-171)【關(guān)鍵詞】填海造陸；“筑島”；儲(chǔ)砂碼頭;運(yùn)砂通道【作者】童輝;趙德志;陳擴(kuò)晉;屈翔;孫劍隆【作者單位】中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司上海200122;中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司上海200122;中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司上海200122;中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司上海200122;中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司上海200122【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TU7511工程概況福建莆田填海造陸項(xiàng)目的陸域形成總占地面積約為28.416km2，總投資約150億元。其中一期占地面積為15.99km2，二期占地面積為12.426km2，區(qū)域填海造地工程的成陸標(biāo)高為+4.14m（高程基準(zhǔn)面采用1985國(guó)家高程）。整個(gè)陸域南北側(cè)最大縱深為4736m,東西側(cè)最大寬度為8844m［1-3］。本工程地處江口與三江口之間的灘涂海域，施工區(qū)域?yàn)┩吭孛娓叱谭秶鸀?1.7~+3.0m,本區(qū)潮汐性質(zhì)為不正規(guī)半日潮，潮位落差大，退潮后整個(gè)陸域形成的施工區(qū)域以及海側(cè)以外的區(qū)域均為灘涂，運(yùn)砂船只滿載吃水深度約4.5m。依據(jù)當(dāng)?shù)爻毕沓彼叱逃?jì)算，每次漲潮滿足施工需要的高潮水位時(shí)間持續(xù)約45min（達(dá)到施工條件水位），因此依據(jù)此現(xiàn)場(chǎng)施工情況，面對(duì)如此巨大的海砂回填任務(wù)量，找到降低施工難度的方法變得尤為重要。2施工方案比選在這如此特殊的施工環(huán)境中，找到最適合的施工方法成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵，綜合現(xiàn)場(chǎng)情況，提出了〃筑島”施工方案，并與目前常規(guī)的施工方案進(jìn)行了比較［4-7］。2.1施工方案2.1.1吹砂泵船施工方案〃吹填”施工，即常規(guī)的使用吹砂泵船施工，將吹砂泵船停至適當(dāng)水深處，由運(yùn)砂船只乘潮運(yùn)砂直接為吹砂泵船供砂，由泵船通過(guò)輸送管道將海砂泵送至施工點(diǎn)，再由機(jī)械設(shè)備整平，最后完成海砂回填施工。2.1.2絞吸船施工方案針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境及潮汐條件，小組成員提出了絞吸船的吹砂施工。主要施工方法如下：1） 在適當(dāng)位置，先開(kāi)挖儲(chǔ)砂坑。2） 對(duì)儲(chǔ)砂坑附近運(yùn)砂船只的運(yùn)行路線進(jìn)行簡(jiǎn)易航道開(kāi)挖，以增加運(yùn)砂船往儲(chǔ)砂坑供砂頻次。3） 采用絞吸船刀頭對(duì)儲(chǔ)砂坑海砂絞送泵壓并通過(guò)管道輸送至施工點(diǎn)，以完成海砂回填施工。2.1.3開(kāi)挖臨時(shí)航道方案開(kāi)挖臨時(shí)航道為原設(shè)計(jì)陸域施工方法，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境及潮汐條件，以開(kāi)挖臨時(shí)航道，用來(lái)滿足退潮后的運(yùn)砂作業(yè)。主要施工方法為：1） 確定船只運(yùn)砂路線，并確定海砂卸載地點(diǎn)。2） 開(kāi)挖臨時(shí)航道，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工強(qiáng)度，確定航道深度及寬度。3） 運(yùn)砂船只通過(guò)臨時(shí)航道將海砂卸載至儲(chǔ)砂點(diǎn)，經(jīng)二次倒運(yùn)至施工點(diǎn)，完成陸域形成施工。2.1.4臨時(shí)〃筑島”及施工便道方案考慮現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境及潮汐條件，為爭(zhēng)取最大的施工強(qiáng)度及作業(yè)時(shí)間，小組成員提出在陸域形成區(qū)域內(nèi)填筑臨時(shí)儲(chǔ)砂平臺(tái)，經(jīng)運(yùn)砂便道連接至施工區(qū)域，由汽車二次倒運(yùn)進(jìn)行海砂回填。主要施工方法如下：1） 在陸域形成區(qū)域內(nèi)，乘潮填筑運(yùn)砂平臺(tái)。2） 以海砂修筑施工便道，連接臨時(shí)儲(chǔ)砂平臺(tái)與現(xiàn)場(chǎng)施工地點(diǎn)。3） 經(jīng)自卸車二次倒運(yùn)將海砂運(yùn)至施工區(qū)域，再經(jīng)機(jī)械設(shè)備整平。2.2方案優(yōu)缺點(diǎn)比較2.2.1吹砂泵船〃吹填”施工方案優(yōu)點(diǎn)是遠(yuǎn)距離施工，可以選擇高潮時(shí)較深水域，掙得更長(zhǎng)的施工時(shí)間；采用輸送管道，泵砂地點(diǎn)可以很好地控制，并能很好地配合設(shè)備的后續(xù)整平施工。缺點(diǎn)是依據(jù)成本測(cè)算，對(duì)泵船選擇有所限制，運(yùn)砂船與泵船僅能一對(duì)一供砂，每泵一船海砂需45min左右。泵船停在深水區(qū)，一次潮水僅能泵送2船海砂，效率較低；低潮時(shí)的工作效率更低。2.2.2絞吸船施工方案優(yōu)點(diǎn)是遠(yuǎn)距離施工，可以選擇高潮時(shí)的較深水域，掙得更長(zhǎng)的施工時(shí)間；先開(kāi)挖儲(chǔ)砂坑，乘潮在儲(chǔ)砂坑中儲(chǔ)存海砂，由絞吸船鉸刀頭將儲(chǔ)砂坑中砂水混合并泵送至現(xiàn)場(chǎng)，低潮時(shí)當(dāng)運(yùn)砂船只無(wú)法進(jìn)行海砂供給時(shí)，絞吸船可進(jìn)行儲(chǔ)砂坑中的海砂施工；采用輸送管道，泵砂地點(diǎn)可以很好地控制，并能很好地配合設(shè)備的后續(xù)整平施工。缺點(diǎn)是絞吸船制作儲(chǔ)砂坑及簡(jiǎn)易的運(yùn)砂航道需處理較多的淤泥，設(shè)計(jì)納泥區(qū)因用海征地問(wèn)題，導(dǎo)致大部分淤泥需外運(yùn)，造成較大成本投入；雖然具備儲(chǔ)砂坑，但退潮后將是一片灘涂海域，儲(chǔ)砂坑中水用完需等待下次潮水才能繼續(xù)施工，施工時(shí)間仍無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工強(qiáng)度；絞吸船在施工過(guò)程中因?yàn)殂q刀頭在砂中的位置控制難度大，故會(huì)將部分淤泥與砂一起絞起泵入陸域回填區(qū)域中，回填海砂質(zhì)量難以保證。2.2.3開(kāi)挖臨時(shí)航道方案優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)挖臨時(shí)航道可以確保運(yùn)砂船只在低潮時(shí)的海砂供給，且海砂流失量小。缺點(diǎn)是開(kāi)挖航道成本高，工期長(zhǎng)；因?yàn)樵O(shè)計(jì)納泥區(qū)用海征地問(wèn)題還未解決，故航道疏浚淤泥無(wú)處處理；航道后期恢復(fù)處理成本較高。2.2.4臨時(shí)“筑島”施工方案優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)砂船只可乘潮對(duì)臨時(shí)運(yùn)砂平臺(tái)進(jìn)行儲(chǔ)砂，且可同時(shí)采用多艘船只進(jìn)行儲(chǔ)砂作業(yè)，確保在下次潮水來(lái)之前的海砂需求量；因臨時(shí)儲(chǔ)砂平臺(tái)填筑位于陸域形成區(qū)域內(nèi)，故〃筑島”用砂最后可作為陸域回填砂使用，原地消耗，不需要對(duì)原地形進(jìn)行恢復(fù)；海砂流失量小（均在施工區(qū)域）。缺點(diǎn)是臨時(shí)儲(chǔ)砂平臺(tái)會(huì)隨著砂的壓載造成滑移，導(dǎo)致儲(chǔ)砂平臺(tái)的面積加大；臨時(shí)運(yùn)砂便道邊坡受潮水沖刷嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)方案比選，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，本工程最終選擇第4個(gè)方案，即臨時(shí)〃筑島”施工方案。3〃筑島”施工工藝原理“筑島”施工主要是在灘涂海域形成陸域的施工中，以不受海水潮汐以及地質(zhì)等情況的影響為主要原則，從而控制施工進(jìn)度及施工成本。本工程受特殊的地理?xiàng)l件及環(huán)境因素的限制，以常規(guī)砂船運(yùn)砂及拋砂的施工方法難以將施工效率最大化，因運(yùn)砂船只滿載吃水深度約4.5m，而依據(jù)當(dāng)?shù)爻毕沓彼叱逃?jì)算，每次漲潮滿足運(yùn)砂船需要的高潮水位時(shí)間僅約45min（達(dá)到施工條件水位），因此依據(jù)此條件及現(xiàn)場(chǎng)施工情況，工期任務(wù)繁重，將難以滿足巨大的海砂回填任務(wù)量。在海砂回填形成陸域的施工工程中，先期在施工范圍的深水區(qū)（高潮水深5m）處采用吹填法填筑臨時(shí)儲(chǔ)砂碼頭的〃島嶼”和運(yùn)砂通道，并通過(guò)汽車將海砂運(yùn)輸至淺海區(qū)陸域。此施工方法可以用多艘運(yùn)砂船只乘潮運(yùn)送海砂并以臨時(shí)〃筑島”處作為臨時(shí)儲(chǔ)砂平臺(tái)進(jìn)行海砂儲(chǔ)備，使陸域工程在退潮的情況下仍可繼續(xù)施工，從而縮短了成陸工期。為防止灘涂海域大面積受潮水、臺(tái)風(fēng)影響，對(duì)〃筑島”的地基水泥土攪拌樁進(jìn)行處理，對(duì)儲(chǔ)砂碼頭和運(yùn)砂通道設(shè)置臨時(shí)防護(hù)，保證施工過(guò)程中的安全。4“筑島”陸域形成施工技術(shù)4.1施工工藝流程本工程〃筑島”施工工藝流程為：測(cè)量放線〔施工前，在陸域形成施工區(qū)域內(nèi)尋找原地面最低的區(qū)域作為碼頭（臨時(shí)儲(chǔ)砂平臺(tái)）的位置，漲潮時(shí)水位也是最深的〕T吹砂“筑島”T碼頭基礎(chǔ)處理（施工時(shí)，在碼頭基礎(chǔ)海側(cè)方向進(jìn)行軟基處理，主要使用水泥攪拌樁進(jìn)行軟基處理，防止碼頭因海砂堆放而導(dǎo)致滑移）一碼頭施工（碼頭面層施工和碼頭周邊防護(hù)）一連接便道施工（便道面層施工和便道周邊防護(hù)）一完成并投入使用。4.2施工準(zhǔn)備1）測(cè)量放樣。根據(jù)工程特點(diǎn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)建立平面控制網(wǎng)，控制網(wǎng)的區(qū)域必須大于施工范圍，消除施工時(shí)對(duì)控制點(diǎn)可能變動(dòng)的影響。2）碼頭位置確定。碼頭尺寸定為500mx100m,需將碼頭定位于陸域施工區(qū)域原地面高程最低的位置，這樣在潮水位一定時(shí)，水深可以達(dá)到最大。依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，碼頭位置選擇原地面高程為-2.2~-1.7m（高潮水深大于5m）的區(qū)域進(jìn)行〃筑島”施工，并以柱、竿對(duì)碼頭的4個(gè)角點(diǎn)定點(diǎn)。3）標(biāo)高確定。儲(chǔ)砂平臺(tái)及運(yùn)砂便道高程控制在歷年高潮水位線上50cm（圖1）。圖1總平面布置示意4.3吹砂“筑島”設(shè)計(jì)與施工（儲(chǔ)砂平臺(tái)）4.3.1設(shè)計(jì)船型通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)厥┕ご暗恼{(diào)研，確定本工程的設(shè)計(jì)船型為1500m3吸砂船，船長(zhǎng)60.0m，船寬13.0m，滿載吃水深4.0m。4.3.2平臺(tái)頂高程計(jì)算根據(jù)JTS165-2013《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》，按上水標(biāo)準(zhǔn)控制卸砂平臺(tái)頂高程，計(jì)算式如下：式中：E 碼頭前沿頂高程，m；LD——設(shè)計(jì)水位，設(shè)計(jì)高水位為3.32m，極端高水位為4.45m；△w——上水標(biāo)準(zhǔn)的富裕高程，m。經(jīng)計(jì)算，Aw為1.00~1.04m，卸砂平臺(tái)設(shè)計(jì)頂高程計(jì)算值為4.32-4.36m;同時(shí)應(yīng)滿足高于極端高水位0~0.5m，因此平臺(tái)設(shè)計(jì)高程取+4.50m（1985國(guó)家高程基面）。4.3.3平臺(tái)前沿設(shè)計(jì)水深根據(jù)JTS165—2013《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》，卸砂平臺(tái)前沿設(shè)計(jì)水深D及設(shè)計(jì)底標(biāo)高HD可按下列公式確定：式（2）、（3）中：T——設(shè)計(jì)船型滿載吃水深度，為4m;k—風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，本工程為臨時(shí)工程，取k為1.05;△H——潮水位的變化高程，取1h、70%保證率2.21m。經(jīng)計(jì)算，卸砂平臺(tái)前沿設(shè)計(jì)底標(biāo)高計(jì)算值為-2.01m，取-2.0m（1985國(guó)家高程基面）。4.3.4平臺(tái)的平面尺寸計(jì)算根據(jù)卸砂平臺(tái)應(yīng)滿足25艘船同時(shí)作業(yè)的要求，計(jì)算卸砂平臺(tái)的長(zhǎng)度=25B（B為船的寬度）+15d（d為富裕寬度，取10m）=475m,取500m。卸砂平臺(tái)寬度考慮由拋砂作業(yè)區(qū)（40-50m）、卡車作業(yè)區(qū)（約40m）、拋砂作業(yè)區(qū)與卡車作業(yè)區(qū)之間預(yù)留的一定安全距離組成，因此，卸砂平臺(tái)寬度取100m（圖2）。圖2儲(chǔ)砂平臺(tái)平面示意4.3.5儲(chǔ)砂平臺(tái)施工方式儲(chǔ)砂平臺(tái)海砂回填施工主要是以運(yùn)砂船乘潮拋填海砂。4.4碼頭軟基處理儲(chǔ)砂平臺(tái)基礎(chǔ)處理主要為水泥攪拌樁，防止平臺(tái)堆載海砂后滑移。4.4.1結(jié)構(gòu)形式采用四周袋裝砂棱體+中間吹填砂形成平臺(tái)。4.4.2平臺(tái)前沿地基處理采用水泥土攪拌樁進(jìn)行處理，水泥土攪拌樁樁徑1m,搭接寬度0.2m,采用格柵式布置。水泥土攪拌樁固化劑采用32.5級(jí)水泥，水泥摻量為15%，水泥土90d齡期試塊的立方體抗壓強(qiáng)度要求達(dá)到2MPa。水泥土攪拌樁樁底及以下2m范圍采用壓密注漿進(jìn)行加固，注漿量為20%。施工方法為：樁機(jī)就位-正反向2組葉片鉆進(jìn)成孔，同時(shí)壓漿一鉆至預(yù)定深度一關(guān)閉漿泵，2組葉片同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)，攪拌土體-成樁完畢。4.4.3技術(shù)措施1） 鉆機(jī)采用雙向攪拌鉆機(jī)，水泥漿量計(jì)量裝置必須經(jīng)有資質(zhì)部門標(biāo)定認(rèn)可。2） 正式施工前，先做不少于6根水泥攪拌樁試樁，試樁施工方法同上，主要是收集水泥漿配比、鉆進(jìn)速度、提升速度、泵漿壓力等施工技術(shù)系數(shù)。3） 用電腦儀控制鉆孔深度，確保停漿面攪拌時(shí)間。4） 所有使用的水泥都過(guò)篩，水泥漿液須按確定的配合比拌制，制備好的漿液不得離析，泵送必須連續(xù)。水灰比須按確定的施工工藝要求認(rèn)真控制，可采用泥漿比重計(jì)每臺(tái)班隨機(jī)檢查4次。5） 攪拌頭的直徑應(yīng)每天檢查一次，其磨損量不得大于10mm，成樁直徑和樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)值。6） 若樁機(jī)停止施工或施工間歇時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)清洗全部管中殘存的水泥漿，直至基本干凈。4.5儲(chǔ)砂平臺(tái)工作區(qū)域面層硬化儲(chǔ)砂平臺(tái)面層采用山皮石路面，厚度50cm，由自卸車倒運(yùn)，鏟車推平。4.6儲(chǔ)砂平臺(tái)周邊防護(hù)儲(chǔ)砂平臺(tái)防護(hù)采用充填袋裝砂進(jìn)行防護(hù)，采用階梯式吹砂作業(yè)法：第1段吹填完第1層后，吹填第2段第1層，然后再吹填第1段第2層，依次類推，循環(huán)前進(jìn)施工。每只充填袋的長(zhǎng)度為30-40m,寬度根據(jù)施工要求進(jìn)行設(shè)置；充填口布置在袋體表面，充填口數(shù)量按10m2左右布置1個(gè)，管口直徑25cm,充填完成后，必須將袋口系緊。充填工序按照充填、進(jìn)漿、二次充填、袋內(nèi)砂體厚度滿足設(shè)計(jì)要求的次序進(jìn)行，袋體充填飽滿度控制在85%，充填厚度控制在0.5m左右，保證充砂平整、填實(shí)，逐層加高；袋體按平行于防護(hù)堤軸線分層鋪設(shè)，堆疊整齊，上下袋體錯(cuò)縫鋪設(shè)，同層袋相互擠壓。袋體逐層加高，禁止局部堤段一次性加高2層。4.7運(yùn)砂便道施工1） 便道海砂填筑。便道主要以海砂回填為主，便道頂寬15m，兩邊坡比為1:10，頂高程為+4.50m（圖3）。圖3施工便道斷面示意2） 便道邊坡防護(hù)。施工便道防護(hù)主要防止浪潮的沖刷，采用土工布覆蓋坡面，以鋼管固定的方式進(jìn)行邊坡防護(hù)（圖4）。圖4便道防護(hù)結(jié)構(gòu)示意5結(jié)語(yǔ)本施工技術(shù)對(duì)淺海、灘涂等復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)性，改變陸域形成施工對(duì)潮水的依賴性（如吹砂泵船、絞吸船等），以施工區(qū)域〃筑島”，作為臨時(shí)儲(chǔ)砂碼頭，多艘運(yùn)砂船只可乘潮同時(shí)打砂至儲(chǔ)砂碼頭，并以施工便道的形式通往陸域施工區(qū)域，配合自卸車進(jìn)行二次倒運(yùn)，不受潮水影響。此“筑島”方法一次可供多艘運(yùn)砂船只供砂，海砂儲(chǔ)存至臨時(shí)儲(chǔ)砂碼頭，滿足退潮期間陸域形成海砂回填的海砂需求量，施工工作面大。施工完成后不需要進(jìn)行碼頭清除，最后將臨時(shí)儲(chǔ)砂碼頭降至陸域設(shè)計(jì)標(biāo)高即可，不會(huì)造成海砂損失。此方法不受潮汐影響，可24h不間斷作業(yè)，且二次倒運(yùn)距離遠(yuǎn)小于吹砂泵船的吹填距離，施工速度快，社會(huì)可組織資源多，整體投入資金少，節(jié)約成本，比較經(jīng)濟(jì)。本施工技術(shù)順利地解決了陸域形成施工受施工環(huán)境及潮水條件的影響嚴(yán)重的問(wèn)題，保證了施工質(zhì)量，節(jié)約了工期，節(jié)省了成本，得到了當(dāng)?shù)卣块T及業(yè)主的肯定。同時(shí)積累了施工經(jīng)驗(yàn)，為將來(lái)同類項(xiàng)目的施工提供了技術(shù)依托。參考文獻(xiàn)【相關(guān)文獻(xiàn)】中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):JTS257-2008[S].北京:人民交通出版社,2008.中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.港口工程地基規(guī)