淺談圍海造陸工程中吹填黑砂的處理

淺談圍海造陸工程中吹填黑砂的處理

1加固塑料排水板的方法近年來，天津濱海新區(qū)發(fā)展迅速，城市建設(shè)規(guī)模逐漸增大。天津濱海新區(qū)建設(shè)用地緊張，大量土地必須通過海岸帶形成。不少學(xué)者致力于圍埝、吹填泥以及軟基處理的研究,劉潤等對圍埝工程的施工方案及可行性展開了深入的探討,通過一系列實驗發(fā)現(xiàn)采用就地取土水力吹填方案時,填充的土體應(yīng)采用塑性指數(shù)小于10的粉土,同時通過有限元模擬進行分析,結(jié)果表明在打設(shè)塑料排水板的地基上,采用模袋固化土方案建圍埝,可以保證圍埝的整體穩(wěn)定性。部分學(xué)者針對吹填土的物理性質(zhì)進行研究。劉瑩等通過室內(nèi)模擬實驗測定了吹填土在不同土水比及不同添加劑作用下沉降后的容量、孔隙水及含水率等物理指標(biāo),得出吹填泥漿在靜水的沉降過程中可分為沉積和泥漿自重固結(jié)兩階段。張中瓊等提出了邊吹填邊加固的思路,通過室內(nèi)模擬實驗,得出了分階段加固的方法在一定程度上抑制了泥皮的形成,有利于吹填土的加固。國內(nèi)對于軟土地基處理的研究已經(jīng)比較成熟,劉吉福研究了排水固結(jié)法中不同斷面砂墊層的厚度,分析結(jié)果表明,相同用砂量、相同排水速率時,半凹透鏡斷面砂墊層水頭小于其他形式斷面砂墊層厚度。董志良等依托天津濱海新區(qū)軟基處理工程,提出了3種淺層超軟土加固技術(shù)改進方案,同時研究了塑料排水板施工過程中的插板方案,得出塑料排水板施工過程中單排單管方案及加密方案要優(yōu)于常規(guī)方案。目前國內(nèi)對于吹填造陸的研究已經(jīng)比較成熟,但主要針對于圍埝穩(wěn)定性、吹填泥以及軟基處理的研究,吹填黑砂屬于圍埝工程中的一部分,國內(nèi)相關(guān)研究較少,同時常規(guī)的吹填黑砂方法存在一定的問題,因此,有必要對現(xiàn)存的吹填黑砂施工技術(shù)進行改進。2路價格、工程內(nèi)容及工程特點本工程位于天津南港工業(yè)區(qū)紅旗路南側(cè),具體為北起紅旗路,南至港云路延長線,西起B(yǎng)03,東至防波堤;工程內(nèi)容為紅旗路南側(cè)公用走廊用地吹填造陸,包括新建路基圍埝、二級子埝、吹填及地基處理等。吹填黑砂用于本工程新建圍埝大部分路段,吹填黑砂使用段長度為4017m。3黑砂技術(shù)3.1吹填黑砂造成的流失采用常規(guī)的吹填黑砂施工方法,泵砂船通過軟管向施工區(qū)域吹填黑砂過程中,會遇到以下幾個問題:(1)將軟管露出水面進行吹填,則會導(dǎo)致黑砂在沉入泥面前被水流帶走,造成黑砂的流失;(2)將軟管伸入水下進行吹填,黑砂的反沖力會導(dǎo)致軟管的反彈,導(dǎo)致管口距離泥面過高,同樣會導(dǎo)致黑砂被水流帶走,同時還會改變其吹填方向,不能有效地控制其吹填砂面標(biāo)高;(3)若將吹填管口伸入淤泥,則會很快造成吹填起堆現(xiàn)象,難以控制吹填標(biāo)高,同時導(dǎo)致砂面的平整性很差。3.2消砂吹填黑砂施工針對上述問題,為了控制黑砂的流失率以及保證吹填后砂面的平整度,將軟管口套上5m長的PVC管(高潮時水深可達6m),通過浮排加以固定并隨時調(diào)節(jié)管口的高程,管口深入水下距離泥面1m位置,有效地控制管口與泥面的距離,防止黑砂被水流帶走;同時,將管口套入PVC管之后,可以根據(jù)繩索移動浮排調(diào)整PVC管口位置,以控制吹填標(biāo)高,均勻吹填。吹填黑砂施工時,根據(jù)圍埝的斷面尺寸,采用運砂船靠駁泵砂船進行吹填,吹填黑砂斷面示意參見圖1。施工中具體要求有如下幾點:(1)基礎(chǔ)吹填黑砂施工分段一次成型,施工時勤探水深,必要時進行補吹,確保吹填施工厚度。(2)堤心吹填砂進行分層、分段施工,分層厚度和充砂袋鋪設(shè)的厚度一樣,均為0.5m/層,充砂袋每筑高一層,吹填砂就吹填一層。(3)2條泵砂船連接4根纜繩,每根纜繩相距10~20m,同時左右泵砂船用纜繩連接浮排,通過纜繩控制浮排,從而確定吹填黑砂的位置。(4)軟管垂直套PVC管,采用軟管管口與PVC管口固定的方式,將軟管管口伸出PVC管一部分,反向折疊,用鐵絲捆綁,見圖2。(5)為能夠有效地控制PVC管口與泥面的距離,將PVC與浮排相連接,浮排上裝有固定PVC的裝置,上面有刻度,在吹填黑砂施工過程中,可以通過調(diào)節(jié)螺母精確來調(diào)節(jié)PVC管的上下距離。黑砂吹填之前,根據(jù)當(dāng)時的潮位,調(diào)節(jié)PVC管上下位置,當(dāng)PVC管口與泥面距離1m時,將其固定,在吹填黑砂時,根據(jù)吹填砂標(biāo)高的增加,同時向上調(diào)整PVC管,保證管口與泥面的距離(見圖3)。(6)PVC管直徑的大小根據(jù)軟管的尺寸確定,長度根據(jù)泥面高程以及水深來確定。4普遍流失率分析根據(jù)現(xiàn)場實際情況,各個位置黑砂的吹填厚度不同,分為1、1.2、1.4m三種厚度,每延米所使用的量也不同,吹填黑砂分5段同時進行施工,每段長度及其每段吹填厚度以及工程量見表1。以天為單位對吹填黑砂施工過程中每組泵砂船泵砂數(shù)量以及每條運砂船裝載數(shù)量進行統(tǒng)計,在進行吹填后,再對實際完成的工作量進行統(tǒng)計,從而計算出每段每天的黑砂流失率。其中流失率公式為:式中,Cr表示流失率;M表示每天泵砂船中黑砂使用量;D表示每天實際完成黑砂工程量。對前6d每段的黑砂流失率與后17d黑砂流失率進行對比分析,從圖4中可以發(fā)現(xiàn),在套PVC管之前,黑砂的流失率較大,在20%~40%左右,在進行改進后,各段的黑砂流失率有了較大程度的降低。通過測深儀對吹填黑砂后的水深進行測量,每20m進行一次測量,通過測得的水深,分析其表面平整度。對吹填黑砂施工技術(shù)改進前以及改進后的平整度進行統(tǒng)計,通過統(tǒng)計前6d與后17d吹填黑砂總體的平整度,得出表2。從表2中可以看出:在吹填黑砂施工技術(shù)改進前,僅1段平整度較好,2段平整度一般,其他段的平整度較差,而在改進后,所有段的吹填黑砂平整度較好。通過對每段的黑砂流失率進行計算,得出其平均流失率,見圖5。從圖5中可以看出:在對吹填黑砂施工技術(shù)改進前,1段為BE段,受風(fēng)浪影響最小,因地理位置關(guān)系,1段與潮流方向一致,所以平均流失率最小;2段靠近AF段已建圍埝,平均流失率較小;3、4、5段平均流失率較大。在進行施工技術(shù)改進之后,各段的平均流失率都有了很大程度的降低,控制在10%左右。5黑砂流失率及平整度針對常規(guī)吹填黑砂施工過程中存在的問題,對吹填黑砂施工進行技術(shù)改進,提出使用PVC套管法,經(jīng)過對此法使用前和使用后的黑砂流失率以及平整度進行統(tǒng)計分析,得出如下結(jié)論:(1)采