海上路基吹砂施工工法

唐山濱海大道是一條海上Ⅰ級公路，而海港開發區至曹妃甸段第八標段工程主要是海上施工。該工程采用充填管袋圍堰施工工藝，路基結構為兩側充填管袋圍堰，中間填芯砂。充填管袋圍堰施工工藝在中國使用約有20年歷史，但用在這樣一條一級公路，尤其是海上修建的公路上在國內還屬于首例。

本工法經過在本工程中的使用，取得了可靠的經驗數據，為今后我國海中修路提供了可靠的技術參考，且有明顯的社會效益和經濟效益。

1.工法特點

1.1 施工速度快：本工程總工期17個月，由于本工法直接從海中取砂，如果是填石路基，需要從唐山市古冶、灤縣等地運輸到我工地現場，相比本工法施工速度較快；

1.2 節約投資：本工法主要填筑材料為海砂，比山皮石填石路基可大大節約工程投資，降低工程成本；

1.3 可就地取材，本工法使用的海砂就取之附近海中，曹妃甸一帶砂源較為豐富。

1.4 定位準確，材料損耗量小。

2.適用范圍

本工法主要使用于沿海、江河等的圍堰、道路、防波堤的填筑施工。

3.工藝原理

本工法主要將土工織物縫制成大體積管袋，袋內填充細粉砂或中砂疊置成圍堰，中間形成堤芯。在本曹妃甸海域一帶，砂石料源離施工現場較遠，可就近使用曹妃甸海域的粉細砂粒料，采用吸砂船把砂吸吹到運砂船上，運砂船停靠在施工現場約2Km的深水區，然后利用高壓水槍將運砂船上的砂射水沖起，再利用吹砂船的的泥泵系統、吹砂管線系統吹送到路基范圍，最后用泥漿泵將帶水砂粒充灌入袋內，水份可從土工布孔中濾出，粉細砂料在自重和滲水壓力的作用下密實，形成固結堰體，圍堰形成后在再堤芯內直接吹填細粉砂，這樣就形成了路基。

4.施工工藝流程及操作要點

4.1施工工藝流程

吹砂圍堰（包括橫向圍堰）→堤芯砂吹填→兩側圍堰頂山皮石便道→圍堰臨時防護（砂墊層找平、防滲土工布鋪設、模袋砼澆注）→至路床頂面→拋石坡腳施工→堤芯內排水→吹砂整平碾壓→堤芯打碎石樁→堤芯再次整平并碾壓達到設計壓實度→堤芯鋪土工格柵→堤芯分層填80cm山皮石并壓實→拆除兩側圍堰山皮石便道并整平碾壓→施打圍堰上碎石樁→圍堰碾壓整平→路面基層施工→路面面層施工→臨時防護接高至路面高程→永久防護工程施工。

4.2操作要點

4.2.1 砂的采集

（1）用吸泥船在取砂點吸砂，吹至運砂船。

（2）運砂、吹砂、鋪設軟體排

由運砂船運到吹砂船旁，由吹砂船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。吹砂船距主線路基距離在1km至2km之間，大于2km時用接力泵接力吹送，主吹砂管直徑400mm。

在未鋪設管袋之前，先將砂吹至主線路基范圍，待海水退潮時，人工鋪設軟體排和首層管袋，再將已吹至主線的砂用6寸泥漿泵吹入管袋中，在幾層管袋吹填完成后，形成管袋圍堰。

在吹砂過程中，通過吸砂船泥漿泵吹砂至運砂船，砂沉淀，泥漿流出，然后在吹砂時再次呈現砂沉淀，泥漿流走的現象，兩次沖刷，減小含泥量。

在縱向管袋圍堰向前吹至近500m長時，鋪設橫向軟體排和管袋，吹填橫向圍堰，形成圍堰閉合體，留出出水口，然后在庫內吹填砂，形成吹砂路基。

4.2.2 管袋施工

管袋吹填先進行第一層管袋圍堰施工，在有一定施工長度后，作業面擴大，然后對第二層的管袋圍堰進行施工；每只管袋長度在30m左右，寬度根據施工要求進行設置；充填袖口布置在袋體表面，充填袖口數量按20m2左右布置1個。充填工序按照充填、逬漿、二次充填、袋內砂體厚度滿足設計要求的次序進行，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，袋體按垂直于圍堤軸線分層鋪設，堆疊整齊，上下袋體錯縫鋪設，同層袋相互擠壓。

管袋施工采用泥漿泵機組，自備柴油發電電源，取砂區位置根據現場砂場勘查情況具體確定。

（1）、軟體排鋪設：軟體排在兩側橫向設計外邊線向外各鋪2.0m。鋪設前，要清除水下障礙物；排布定位后，要及時壓鋪砂肋，防止排布位移。

由于施工區地處淺灘區域，低潮時部分區域露灘，采用人工直接鋪設的方式進行軟體排鋪設。運輸船利用高水位時間將排布及充填砂運輸到鋪排作業面附近，落潮時座灘，人工進行鋪排，并利用運砂船上配備的充填泵組進行充填砂肋工作。

（2）、充填袋棱體施工

軟體排鋪設完畢立即對第一層袋裝砂棱體跟進施工，兩側棱體以及堤芯砂要平行進行施工。

充填袋施工應采用水力充填法施工，為確保圍堤堤身安全，排出袋裝砂棱體中水分，必須分級進行，第一級和第二級袋裝砂棱體施工時間間隔以第一級袋裝砂固結度達到70%為準，時間間隔為1-2天，嚴禁上下層連續施工，必須采取平行順序法作業。

袋子加工時應留出充填袖口，袖口尺度應根據充填機具確定，充填完成后，必須將袖口扎緊。

袋布應選擇較寬布幅，拼接采用綿綸線包縫法縫制，拼接處折疊三層，寬度約5～10cm。

（3）、堤心砂吹填

當圍堰完成后，進行堤心砂路基吹砂填筑，試驗段（k39+730.7—k39+230）吹填從最西端向東端吹填，試驗段吹填完成后，形成封閉路基體，經取得參數后，全面推開，從兩側向中間吹填，每500m作為1個吹砂分工區段，形成圍堰閉合體后，向庫內吹填，庫內吹砂過程中先期要適當形成排水坡度，水流向東側排水口流出，保持砂沉淀，水流出，待吹填達到設計標高后，用高壓水槍將砂掃平。

5.材料說明

5.1防滲土工膜

采用HR經編復合防滲土工膜，要求產品規格：500g，單位面積質量500g/m2，斷裂伸長率26%，斷裂強力32.0KN/m，撕破強力0.47KN/m，CBR頂破強力2.4KN，垂直滲透系數10～11cm/s。

5.2管袋編織材料

（1）采用380 g/m2復合土工布（230g/m2的編織布與150 g/m2短纖滌綸針刺無紡土工布復合）。(設計提供為：120g/m，厚度0.4mm)

物理特性：密度徑向14根/吋，緯向14根/吋

力學特性：抗拉強度800N/cm，延伸率25，頂破強度1500N；

水學性能; 等效孔徑Q99=0.1mm，滲透系數2.29×10ˉ2 cm/s。

（2）、230g/m2土工布，厚度0.4mm，寬幅3200mm，密度密度徑向14根/吋，緯向14根/吋，力學特性：抗拉強度徑向≥1700N/50mm，抗拉強度緯向≥1500N/50mm，延伸率徑向≤20%，延伸率≤25%，頂破強度3500N，剝離強度20N/50mm，梯形撕裂強度徑向≥400N，梯形撕裂強度緯向≥300N，抗紫外線強度保持率（96h）90%；水力性能：等效孔徑Q95

5.3軟體排采用380 g/m2復合土工布（230g/m2的編織布與150 g/m2短纖滌綸針刺無紡土工布復合），但未有技術指標。

6.質量控制措施

6.1平均處于低水位以下的充填袋鋪設質量需進行潛摸檢驗。檢驗項目：平面位置，通縫寬度，厚度；相鄰袋體之間不允許出現不接觸現象。

6.2袋裝砂棱體的充填袋在圍堤橫斷面方向須整塊制作，頂層袋充填后應盡量平整（≤±5厘米）；在縱向上袋體長度以利于制作和施工方便為宜，但不應小于15米。

6.3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，應嚴格控制施工速率。施工期間不得在已作好的棱體上隨意堆載砂石料。

6.4袋體充填后外露部分做好覆蓋保護，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15天，為減少管袋的裸露輻射，圍堰施工完畢立即進行邊坡的防護，同時應避免人為和施工機械的破壞。

6.5充填砂袋構筑進行的同時，應及時進行外側砂礫墊層及拋石的施工。對于外棱體相鄰袋體的外坡邊緣縫隙處利用小袋裝砂進行人工修坡墊平，防止留有空隙袋體邊緣受力而導致袋體損壞。迎浪面注意海浪淘刷，出現空隙及時跟蹤填補調整外側坡輪廓線水平為止，形成符合設計的坡面。

6.6在施工中充填砂袋的袋體之間不得夾有淤泥。

6.7充填袋的充滿度控制在80%以上，下層充填袋在固結度達到70%后，可以進行上一層充填袋的施工。一般相隔24小時以上。上下層采取平行順序法作業。上、下層充填袋連接采用系纜，不允許用鋼絲穿透袋布進行連接。袋子加工時應留出充填袖口，袖口尺度應根據充填機具確定，充填完成后，必須將袖口扎緊。施工過程中，袋子不得有破損，如發現破損，必須及時進行等強度修補，以防袋內充填物流失，造成堤壩塌陷。