海上路基管袋圍堰吹填砂技術(shù)

海上路基管袋圍堰吹填砂技術(shù)

在中國(guó)使用了大約20年的大壩填充技術(shù)，但作為一個(gè)永久性項(xiàng)目，波沙圍堤已成為唐山沿海大道海上一級(jí)道路上使用的主要海上基礎(chǔ)設(shè)施。這是中國(guó)的第一個(gè)。該技術(shù)的成功應(yīng)用填補(bǔ)了中國(guó)相關(guān)技術(shù)的空白。1中央分隔帶、路緣帶、道路等級(jí)唐山濱海大道全長(zhǎng)43.215km,第八合同段為雙向4車道,長(zhǎng)9.22km,全部位于海中。路基橫斷面由中央分隔帶、路緣帶、行車道、側(cè)分隔帶、非機(jī)動(dòng)車道、人行道組成,總寬49m。道路等級(jí)為城市主干道一級(jí),設(shè)計(jì)車速為60km/h。采用充填管袋圍堰施工工藝,路基結(jié)構(gòu)為兩側(cè)充填管袋圍堰,中間填芯砂。路基設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為管袋圍堰、堤芯砂、軟基加固碎石樁、土工格柵、山皮石路床、墊層找平層、邊坡防滲土工布、模袋混凝土、混凝土預(yù)制塊,見圖1。2工程管理和環(huán)保的關(guān)系1)海中高等級(jí)路基施工難度大,路基成型難,無成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。2)海中施工環(huán)境復(fù)雜,環(huán)保要求高。海上路橋施工不僅面臨著無水、無電、無場(chǎng)地的困境;同時(shí)臨海修路,環(huán)保是頭等大事。工程必須嚴(yán)格按照《環(huán)境影響報(bào)告書》和環(huán)保部門的要求規(guī)范施工,最大限度地降低對(duì)沿線鹽場(chǎng)生產(chǎn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和周邊環(huán)境的影響。3)受潮汐影響,路基安全穩(wěn)定性要求高。近海路堤受海水浸泡、潮汐升降的作用,極易損傷甚至垮塌,因此對(duì)路基安全穩(wěn)定性要求高。4)工期緊。總工期不足18個(gè)月。3管袋針織材料的復(fù)合式整理1)防滲土工膜。采用HR經(jīng)編復(fù)合防滲土工膜,質(zhì)量500g/m,斷裂伸長(zhǎng)率26%,斷裂強(qiáng)力32.0kN/m,撕破強(qiáng)力0.47kN/m,CBR頂破強(qiáng)力2.4kN,垂直滲透系數(shù)10~11cm/s。2)管袋編織材料。(1)380g/m2復(fù)合土工布。230g/m2的編織布與150g/m2短纖滌綸針刺無紡?fù)凉げ紡?fù)合?？估瓘?qiáng)度800N/cm,頂破強(qiáng)度1500N。(3)軟體排。采用380g/m2復(fù)合土工布。4施工方法4.1施工過程海上路基管袋圍堰吹填砂施工流程見圖2。4.2充填坡面基礎(chǔ)狀況和充填要求1)吸砂、運(yùn)砂、吹砂。用吸砂船在取砂點(diǎn)吸砂,吹至運(yùn)砂船。由運(yùn)砂船運(yùn)到吹砂船旁,吹砂船上工人用高壓水槍將砂稀釋,泥漿泵抽至吹砂船主輸送管,由船上泥漿泵將稀釋后的砂漿吹至主線庫區(qū)。吹砂船距主線路基1~2km,超過2km時(shí)用接力泵接力吹送,主吹砂管直徑400mm。吹砂過程中,通過吸砂船泥漿泵吹至運(yùn)砂船,砂沉淀、泥漿流出,然后吹砂時(shí)再次呈現(xiàn)砂沉淀、泥漿流走的現(xiàn)象,兩次沖刷,減小含泥量。整個(gè)吸砂、運(yùn)砂、吹砂過程中要嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)睾Ｓ虻某毕磉M(jìn)行施工計(jì)劃和控制,準(zhǔn)確保證砂船能夠在高潮時(shí)出行和返航。當(dāng)運(yùn)砂航道上水位較淺,不能滿足大型運(yùn)砂船通航條件時(shí),可以采用<500m3的運(yùn)砂船進(jìn)行運(yùn)送。在離路基外海2.5km范圍都是淺灘,在施工中必須采用二級(jí)接力泵,二級(jí)接力泵站直接放置在方駁船上,方駁船吃水在1.2m左右,滿足淺灘的停泊要求,駁船?？吭陔x路基約1km的位置。2)清基、鋪設(shè)軟體排。在軟體排施工前對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行清理,主要清理基礎(chǔ)內(nèi)的木樁、漁網(wǎng)、大塊石等,采用海水退潮后機(jī)械清理的方法。測(cè)量鋪排區(qū)域水下地形,發(fā)現(xiàn)有尖狀物應(yīng)立即采取措施進(jìn)行處理,保證排體不被損壞。由于施工區(qū)地處淺灘,低潮時(shí)部分區(qū)域露灘,采用人工直接鋪設(shè)的方式鋪設(shè)軟體排。運(yùn)輸船利用高水位時(shí)間將排布及充填砂運(yùn)輸?shù)戒伵抛鳂I(yè)面附近,落潮時(shí)人工進(jìn)行鋪排并利用運(yùn)砂船上配備的充填泵組進(jìn)行充填砂肋工作。軟體排鋪設(shè)按照放樣點(diǎn)縱橫向都要拉正,力求平整,不得發(fā)生折疊和破損現(xiàn)象,每塊之間的搭接量≮2.0m,在圍堤橫斷面方向應(yīng)有所松動(dòng),張力不可過緊并在圍堤縱向兩邊打樁固定,抓緊鋪設(shè)底層充泥管袋及時(shí)充灌砂振壓,以防被水流和波浪沖開。軟體排在兩側(cè)橫向設(shè)計(jì)外邊線向外各鋪2.0m。排布定位后,要及時(shí)壓鋪砂肋,防止排布位移。采取系物、加筋條、牽引等措施控制鋪排平整度,保證所沉排體緊貼床面。3)內(nèi)外袋裝砂圍堰充填。軟體排鋪設(shè)完畢立即跟進(jìn)施工第1層袋裝砂棱體,兩側(cè)棱體及堤芯砂要平行施工。圍堰吹填先進(jìn)行第1層管袋施工,有一定施工長(zhǎng)度后,作業(yè)面擴(kuò)大,對(duì)第2層管袋進(jìn)行施工,幾層管袋吹填完成后,形成管袋圍堰。充填工序按照充填、逬漿、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80%,充填厚度控制在0.6~0.7m,保證充砂平整、密實(shí),袋體按垂直于圍堤軸線分層鋪設(shè),堆疊整齊,上下袋體錯(cuò)縫鋪設(shè),同層袋相互擠壓。充填袋應(yīng)采用水力充填法施工,為確保圍堤堤身安全,排出棱體中水分,必須分級(jí)進(jìn)行,第一和第二級(jí)袋裝砂棱體施工間隔以第一級(jí)袋裝砂固結(jié)度達(dá)到70%為準(zhǔn),間隔為1~2d,嚴(yán)禁上下層連續(xù)施工,必須采取平行順序法作業(yè)。袋子加工時(shí)應(yīng)留出充填袖口,袖口尺度根據(jù)充填機(jī)具確定,充填完成后必須將袖口扎緊。袋布應(yīng)選擇較寬布幅,拼接采用綿綸線包縫法縫制,拼接處折疊3層,寬度約5~10cm。在縱向管袋圍堰向前吹至500m長(zhǎng)時(shí),鋪設(shè)橫向軟體排和管袋,吹填橫向圍堰,形成圍堰閉合體,留出出水口,然后在庫內(nèi)吹填砂,形成吹砂路基。吹填管袋圍堰時(shí)要嚴(yán)格按照兩側(cè)邊坡要求進(jìn)行測(cè)量放線,定出管袋鋪設(shè)邊線和中線并根據(jù)總體高程要求計(jì)算每層管袋的厚度。4)吹填堤芯砂。圍堰完成后進(jìn)行堤芯砂路基吹砂,首次施工時(shí)可選擇500m作為試驗(yàn)段,試驗(yàn)段吹填完成后形成封閉路基。取得參數(shù)后全面推開,從路線兩側(cè)向中間吹填,每500m作為1個(gè)吹砂分工區(qū)段。形成圍堰閉合體后,向庫內(nèi)吹填,庫內(nèi)吹砂先期要適當(dāng)形成排水坡度,水流向東側(cè)排水口流出,保持砂沉淀,水流出,待吹填達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,用高壓水槍將砂掃平。堤芯砂吹填過程中控制堤芯砂最終標(biāo)高,對(duì)于吹砂不平整的地方進(jìn)行機(jī)器輔助人工整平,保證堤頂平整。5在填充砂袋、背景袋充填施工1)平均處于低水位以下的充填袋鋪設(shè)質(zhì)量需進(jìn)行潛摸檢驗(yàn)。檢驗(yàn)項(xiàng)目包括平面位置、通縫寬度和厚度,相鄰袋體之間不允許出現(xiàn)不接觸現(xiàn)象。2)袋裝砂棱體充填袋在圍堤橫斷面方向須整塊制作,頂層袋充填后應(yīng)盡量平整(≤±5cm);縱向袋體長(zhǎng)度以利于制作和施工方便為宜,但不應(yīng)<15m。3)袋體逐層加高,不可在局部堤段一次性加高兩層或以上,特別是棱體頂部袋底,應(yīng)嚴(yán)格控制施工速率。施工期間不得在已做好的棱體上隨意堆載砂石料。4)袋體充填后外露部分做好覆蓋保護(hù),平均水位以上袋裝砂棱體完成后防止在陽光直射下暴露超過15d,為減少管袋的裸露輻射,圍堰施工完畢立即進(jìn)行邊坡防護(hù),同時(shí)避免人為和施工機(jī)械的破壞。5)充填砂袋構(gòu)筑進(jìn)行的同時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)行外側(cè)砂礫墊層及拋石的施工。對(duì)于外棱體相鄰袋體的外坡邊緣縫隙處利用小袋裝砂進(jìn)行人工修坡墊平,防止留有空隙袋體邊緣受力而導(dǎo)致袋體損壞。迎浪面注意海浪淘刷,出現(xiàn)空隙及時(shí)跟蹤填補(bǔ)調(diào)整外側(cè)坡輪廓線水平為止,形成符合設(shè)計(jì)的坡面。6)在施工中充填砂袋的袋體之間不得夾有淤泥。7)充填袋的充滿度控制在80%以上,下層充填袋在固結(jié)度達(dá)到70%后,可以進(jìn)行上一層充填袋的施工,一般相隔24h以上。上下層采取平行順序法作業(yè)。上下層充填袋連接采用系纜,不允許用鋼絲穿透袋布進(jìn)行連接。袋子加工時(shí)應(yīng)留出充填袖口,袖口尺度應(yīng)根據(jù)充填機(jī)具確定,充填完成后,必須將袖口扎緊。施工過程中,袋子不得有破損,如發(fā)現(xiàn)破損,必須及時(shí)進(jìn)行等強(qiáng)度修補(bǔ),以防袋內(nèi)充填物流失,造成堤壩塌陷。6水上施工作業(yè)1)嚴(yán)格執(zhí)行《中華人民共和國(guó)海上交通安全法》、《中華人民共和國(guó)水上水下施工作業(yè)通航安全管理規(guī)定》及其他有關(guān)法律規(guī)定,謹(jǐn)慎操作,確保安全,發(fā)生水上交通和污染事故應(yīng)立即向上報(bào)告。2)施工作業(yè)前應(yīng)向當(dāng)?shù)睾Ｊ戮稚暾?qǐng)辦妥《水上水下施工作業(yè)許可證》。水上施工應(yīng)設(shè)專用救生船或交通船并有專人值班,各施工作業(yè)點(diǎn)應(yīng)配備救生圈、救生衣等救生設(shè)備。3)應(yīng)隨時(shí)與當(dāng)?shù)貧庀蟆⑺恼镜炔块T保持聯(lián)系,每日收聽氣象預(yù)報(bào)并做好記錄,隨時(shí)了解和掌握天氣變化和水情動(dòng)態(tài),以便及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。4)參與施工的各種船舶,包括配合施工作業(yè)的交通船、運(yùn)輸船等,必須符合安全要求,同時(shí)還必須持有各種有效證書。船機(jī)、通訊、消防、救生、防污等各類設(shè)備必須安全有效并通過當(dāng)?shù)睾Ｊ戮值陌踩珯z查。5)定期清運(yùn)沉淀泥砂,做好泥砂、棄渣及其他工程材料運(yùn)輸過程中防散落與沿途污染,廢水除按環(huán)境衛(wèi)生指標(biāo)進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)并按當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求的指定地點(diǎn)排放。棄渣及其他工程廢棄物按工程建設(shè)指定的地點(diǎn)和方案進(jìn)行合理堆放和處治。7充填材料與運(yùn)輸1)充填管袋圍堰施工工藝施工速度快。本工程總工期18個(gè)月,如果是填石路基,需要從唐山市古冶、灤縣等地運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng),而濱海大道沿線淺灘段有比較靠近的豐富砂源,是吹填修路的理想砂源,直接從海中取砂,就地取材,施工速度快。2)節(jié)約投資。本工藝主要填筑材料為海砂,比填山皮石路基大大節(jié)約工程投資,降低工程成本;管袋砂圍堰比同等方量的山皮石成本降低了48.98%,堤芯砂比同等方量的山皮石成本降低了70.41%。3)質(zhì)量可靠。袋裝海砂相比較山皮石而言,透水性不高,抗風(fēng)化能力強(qiáng),抗沖刷能力強(qiáng),能夠抵抗長(zhǎng)期海水浸泡,提高了路基穩(wěn)定性。4)環(huán)保。吹砂運(yùn)砂過程都在海中實(shí)現(xiàn),交通方便,更有利于路線上其他原料的運(yùn)輸暢通,而