吹填筑堤技術在圍涂工程中的實踐探討

摘要：溫州淺灘一期圍涂工程東圍堤工程將充砂管袋棱體吹填砂作為堤身主體結構，用實踐證明了吹填筑堤技術修建圍堤工程的優越性。作為一種施工速度快、經濟效益好、環境影響小的筑堤技術，可以在砂源豐富的沿海地區推廣。

關鍵詞：充砂管袋、吹填砂

1、工程概況

溫州淺灘一期圍涂工程位于浙江省溫州市甌江口外，介于靈昆島（溫州市龍灣區）和霓嶼島（溫州市洞頭縣）之間。一期圍涂工程自靈昆筑北圍堤5.288km，筑南圍堤5.929km，并筑東堤3.538km，東堤延伸段1.51km，合計圍涂面積3.2萬畝。

由于溫州沿海圍墾項目眾多，石料來源缺乏，東圍堤工程采用土石混合提，堤身主體由充砂管袋吹填砂構成，堤身迎水面設兩級拋石鎮壓平臺，用混凝土灌砌塊石構成護面結構。東圍堤總長3.538km。堤頂防浪墻頂高程為7.83～8.03m（國家85高程，下同），堤頂路面寬度4.5m。

2、吹填筑堤技術

我國沿海地區圍墾工程發展迅速，項目眾多。在圍墾回填前均需修建圍堤，用于擋潮、防浪，防止海水入侵，保障圍區安全的作用。圍堤的傳統型式為拋石斜坡堤，堤身主體由拋石構成。這種圍堤有結構簡單、施工技術易掌握等優點，在圍堤施工中廣泛采用。

隨著土工材料應用技術及吹填技術的日趨成熟，溫州淺灘東圍堤工程將吹填技術應用到圍堤修建中。此種技術與傳統的拋石筑堤技術相比，有如下優點：

（1）經濟效益好。

充砂管袋吹填砂主要原材料為砂，其開采成本遠遠低于石料。由于采用船舶或者直接用管道輸送，其運輸成本也較低。充砂管袋吹填砂可比拋石節約造價26%，經濟效益好。

（2）工作面多，施工速度快

吹填筑堤基本不受施工道路限制，可以根據需要隨時開辟工作面，施工速度快。東圍堤工程吹填筑堤最多時開辟了三個工作面，日產量達到5000m3。傳統的拋石筑堤由于受到爆破開采、道路運輸的制約，一般只能一頭或者兩頭進占施工，施工速度較慢。

（3）施工干擾小，安全

傳統的拋石筑堤，石料需爆破開采，危險性大，且場內道路狹窄、坡陡，交通條件差，場外交通社會車輛多，安全隱患眾多。吹填筑堤避免了爆破開采石料，施工航行區域主要為近海，風浪小，且施工區域航行船舶較少，航行條件好。

（4）對環境影響小

拋石筑堤開山取石，爆破產生的有害氣體及揚塵對大氣污染嚴重，開采后山體植被破壞，恢復困難。山體受爆破擾動容易產生塌方水土流失。在海中填筑石料，很容易將有害物質帶入海中。開山爆破及石料運輸引起的擾民糾紛也時有發生。吹填筑堤施工主要在海上進行，遠離居民區，船上的生活垃圾及油污等都集中上岸處理。吹填用砂從海里來，回海里去，對海洋影響較小。

3、施工方案

東圍堤工程在堤身中部吹填充砂管袋外棱體，外棱體外側坡比為1：2，內側坡比為1：1，頂寬10.5m，最大填筑高度為5.2m；在堤身內側吹填充砂管袋內棱體，外側坡為1：2，內側坡比為1：1，頂寬3.0m，最大填筑高度為4.0m。內外棱體構成吹填砂圍埝，中間吹填堤芯砂。為了防臺度汛，保護堤芯砂，在2.63m設置一層度汛管袋。這樣由充砂管袋棱體及吹填砂構成了東圍堤的結構主體，其設計方量占到土石方總量的78.5%。

（1）吹填方案及設備選擇

目前吹填方案主要有

①直接排送：泥漿泵直接將泥漿排送至指定位置

②接力排送：當泥漿排距較遠，超出了泥漿泵直排效率限度時，采取接力排送的方法以提高功率，一接力、兩接力甚至更多，節點越多，排得越遠，不需要高壓泵沖水，有池接、對接、站接等多種方法，池接為首選，一池多泵；也可用大功率的泵用作接力，效率高，成本低。

③挖（吸）運吹：由抓斗船、鏈斗式挖泥船等挖（吸）砂設備進行挖砂，自航船舶運砂（或由泥漿泵機組輸送）至吹填地點，吹填設備吹填。

經過比較，東圍堤采用了吸砂船采砂、運砂船運輸至吹填地點，吹填船吹填的施工方案。

東圍堤工程吹填總方量45.7萬m3，由于是軟基施工需分層加載，加載間隔時間約1至2個月，施工強度不大，故吹填造陸工程使用的大型吹填設備無法施展。施工單位經過調查將一些小型吹填設備進行整合，組成了吹填作業線。

采砂設備：吸砂船采用260t駁船， 每艘吸砂船配置一臺210KW的發電機組，5臺離心水泵作為吸砂設備，采砂過程中利用卷揚機保持吸砂管口在取砂層頂部，邊采邊沉放吸砂管口，通過離心泵運轉使砂隨高速水流流出。船舶采用錨攔固定船位，并使用尾錨和主錨控制船位的移動。生產能力是100m3/h，采砂效率高。

運砂設備：運砂船采用500t開底駁，每艘船配2臺22KW泥漿泵，管直徑為4寸。由采砂設備直接將泥漿充入船艙中，砂子沉淀速度較快，自船底逐漸向上堆積，上部泥漿逐漸溢出船艙流回大海。這樣相當于在采砂裝船時就將砂子沖洗了一次，使其淤泥含量大大降低。

吹填設備：吹填設備采用500t工作船。每艘工作船配備250KW的柴油發電機1臺，22KW的泥漿泵兩臺，并帶4個高壓槍，管直徑為2.5寸。

4、施工工藝：

（1）袋體加工

根據棱體斷面及吹填厚度確定管帶尺寸，長度一般定為20～35m，每40m2～80m2設置一充填袖口，袖口直徑根據吹填管徑確定，長度為40cm。為了便于袋子加工，選用寬幅土工布，拼接縫制采用35支三股錦綸線，拼接處折疊三層，寬度約5～10cm，縫三道線（先縫一道，折疊后縫兩道）。

（2）充砂管袋施工工藝

由人工將袋體在退潮后攤鋪就位，并用鐵絲將管袋固定好，將泥漿輸出管插入袖口內綁扎牢固。采用吹砂船上設置的泥漿泵，通過水槍形成的高壓射流將砂料沖成水砂混合物。然后用泥漿泵抽吸，通過與泵連接的塑膠軟管將水砂混合物源源不斷地送入砂袋中，水和泥漿從袋內析出，砂粒很快沉積在袋內。充填時用腳踩的方式檢查吹填厚度，利用腳踩的振動改變砂子沉積的位置，調整吹填的平整度。待砂料充滿整個袋體后，此袋充填即告結束，此時可拔出充砂管，扎緊扎牢編織袋袖口，再經過短時間的排水固結即可。充填后的飽滿度應該達到80%～85%左右。杜絕出現過飽或欠飽現象。過飽管袋變得圓整，容易發生位移，且易撐破管袋。欠飽則袋體松弛，在潮水擾動下，砂子干密度降低，甚至由于砂子移動造成袋體位移。

在袋體充灌過程中，砂水中的含沙量應控制在20%～30%左右，濃度過大，管線容易堵塞，濃度過小，屏漿時間增長，袋內需二次充砂。

（3）吹填砂施工工藝

堤芯吹填砂，由泥漿泵直接將砂水充入吹填區域，泥漿從出水口流出，根據吹填泥漿自然沉降規律，沙粒主要集中在底部，排列較為緊密。

05質量控制

（1）充砂管袋用土工布強度、防老化等指標必須符合要求。軟基施工要求分層加載，加載一層后，待沉降穩定才能加載上一層，加載間隔長，海水侵蝕，陽光暴曬，對土工布防老化性能要求較高。海上風大浪急，沖擊破壞能力強，因此土工布質量合格是充砂管袋順利完成的前提條件。

（2）既要滿足水力填充時具有較好的排水固結效果，又要避免因砂粒過粗造成不利于堤身的防滲安全，因此，所選充填土料在滿足固結排水和施工進度的條件下，盡量采用較細的材料。吹填土料通過對采砂區抽樣檢測，粘粒含量為0.2～5.0%，中值粒徑0.2～0.03mm的占55.1～82.3%，細度模數為1.0～1.95，屬于細砂，完全滿足設計要求。

（3）吹填平整度要求0.5m～1.2m范圍內，充砂管袋施工時應采用腳踩、木棒搗結合改變吹填進口角度調整平整度。吹填砂施工時主要靠改變輸泥管管口方向來保證平整度，必要時對低洼地區進行補吹。

（4）根據設計要求，充砂管袋固結后干容重應達到14.5kN/m3，充砂管袋排列整齊、無空隙、上下錯縫。堤芯吹填砂完工時干容重應大于14.0kN/m3。經過施工單位對每一層吹填堤體進行環刀法進行檢測，證明干容重完全符合設計要求。

6 、加載控制

東圍堤工程基礎坐落在灘涂上，涂面以下40m以淺范圍內均為高含水量、高孔隙比，高壓縮性、低抗剪強度的軟土。堤基處理方式采用了比較成熟的塑料排水板結合土工布排水碎石墊層的方案。結合北圍堤拋石筑堤軟基施工的經驗，此種堤基處理方式，必須嚴格控制堤身加載速率，加強原位觀測，防止堤基破壞。施工中分層加載控制高度控制在1.2m（每層袋體厚0.6m，可連續加載兩層）。薄層輪加，均衡上升。通過原位觀測提供的沉降觀測的數據分析，在各部位分層加載完成后1周內連續3天沉降速率均可小于等于15mm/d，1～2個月內連續5天沉降速率均即可小于5mm/d，加載時間間隔控制在2個月以上完全滿足堤基穩定要求。為了加快施工進度，本工程主要采取加強觀測，沉降速率達到要求即可加載。

7、防臺度汛

溫州每年有2～3個熱帶風暴及臺風影響，并有1～2次臺風風暴潮，吹填結構抗沖刷能力差，防臺度汛工作尤為重要。

（1）首先拋填外側拋石鎮壓平臺，使拋石平臺保持比充砂管袋高，形成一道擋浪墻，避免風浪直接襲擊充砂管袋。拋石達到設計高程后，將后期灌砌石用石料沿堤線堆在拋石體上，形成一道臨時擋墻，頂寬2.5m，兩側坡比1:1。

（2）合理安排施工進度，使汛期工程形象面貌達到防臺度汛要求，如汛前完成度汛管袋施工保護吹填砂不被沖走，完成護坡工程防止風浪直接襲擊吹填堤體等。

（3）如汛期前不能完成護坡工程，可將護坡施工所需的大塊石堆放在棱體迎水面，起到保護作用。

（4）臺風來臨前，對現場施工面貌進行拍照或者錄像，保存影像資料，并進行測量，保存數據。如果臺風過后，工程損失較大，這些資料將是保險理賠的重要證據。

8、結語

溫州淺灘一期圍涂工程東圍堤工程，通過合理設計施工方案，選擇合適的施工設備順利完成了吹填筑堤任務，通過控制一次加載厚度及加載間隔時間，避免了堤基破壞，驗證了吹填主堤技術在軟基上施工的可行性，通過修筑臨時隔堤，合理安排施工進度，按時完成度汛管袋及護坡工程施工，使工程面貌在汛前達到防臺度汛的要求，保證了施工期間，在強潮、臺風惡劣條件下安全度汛。實踐證明，吹填筑堤技術在軟基、強潮環境下完全可行，在沙源豐富的地區值得推廣。