探索港口建設工程中吹砂填方技術的運用

摘要：根據工程情況選擇吹填的方式，并配合其他加固地基的工藝，就可在港口工程的地基回填施工中取得較好的應用效果。

關鍵詞：吹砂填方;排水固結;吹填施工

一、引言

隨著國民經濟的快速發展，在沿江河湖海地區出現了一些需大面積填方的港口、碼頭、機場等工程，吹砂填方技術在解決這一大填方問題方面顯示了獨特的優勢，近年來倍受工程界青睞[1，2]。這類填方工程的場地陸域地表往往分布有較大面積的軟弱層，由于吹填土以泥漿的形式輸送至吹填場地，泥漿中的水能否及時排除，直接影響吹填土的施工質量和工期[2]。塑料排水板法由于可以縮短排水路徑，加速土體固結，且具有施工簡便、迅速、造價低、加固效果顯著等優點[3]，可以有效地解決排水問題。把2"種方法結合起來，具有一定的經濟效益和推廣前景。

二、吹砂填方技術

吹砂填方（又稱“水力吹填”[4]、“"水力沖填”[5，6]等，簡稱“吹填”），是指利用水力機械沖攪泥砂，將一定濃度的泥漿通過事先鋪設的管道泵送至四周筑有圍堤的吹填區，使其逐漸脫水固結的一種取土方式。若吹填區離取土區較遠，通常采用接力泵送的方式。

隨著施工條件的不同，大致有3"種吹填方式[7]：①沉淀池法 當有穩定的砂源，且砂源細顆粒含量較大時，可直接采用吸揚式（絞吸式）挖泥船挖出江河底部泥砂，通過挖泥船上的泵和連接船與岸的漂浮管道，將泥漿送入預設于岸邊的沉淀池中，先清洗掉一部分細顆粒土，然后再用泥漿泵和管道將沉淀池中的砂吹填至吹填區。②直接法 當有理想的砂源且有較好的作業面時，可采用人工水力沖挖的方式，用高壓水槍將砂土沖拌成漿液，并用小型泥漿泵吸入進泥管內，通過管道將砂土直接吹填輸送到吹填區，1"條管道一般需配備20"套左右的水力沖挖機組。③間接法 當固定砂源離吹填區較遠時，可用挖泥船將泥砂從江河底部挖至駁船上，用船運到吹填區附近，再用高壓水槍將砂土沖拌成漿液，用泥漿泵及管道輸送至吹填區。由于直接法對砂源和施工條件要求較為嚴格，在工程中的應用受到一定限制，應用較多的是沉淀池法和間接法。

上述3"種吹填方式并不是截然孤立的，隨著夏季多雨季節的到來，水位上漲，作業面被水淹沒，這時應改用沉淀池法或間接法來進行施工。泥漿吹填至圍堤后在堤內漫流，流速逐漸減慢，在靠近出砂口處，沉淀的土顆粒較粗，隨著漫流距離的增大，沉淀的土顆粒逐漸變細。同時，一定數量的懸浮在水中的較細土顆粒，連同一部分水經排水口流入堤外的集水坑內。當露出的吹填土達到設計標高時（應考慮吹填土的下沉量和下臥層的下沉量），整個吹砂填方過程結束，其工藝流程為：吸泥→輸送→沉淀→退水→固結。為減小吹填土的不均勻性，提高吹填施工的效率，可在吹填工藝上做一些改進，例如在挖泥船上加設析水孔，同時設置可調整方向的出砂口等。

三、港口建設工程中吹砂填方技術的運用

1.工程實例

某港口工程位于長江大堤內側（如圖1.長江大堤內側港口工程），天然地面高程在l8.20～21.20m"之間，局部最低處高程為l2.80m。港區陸域主要包含第四系全新統：①淤泥質粘性土和淤泥。②粘土和粉質粘土。③下臥基巖為紫紅色砂巖和泥質砂巖。④粘土和粉質粘土;港區陸域的高度是26.50～25.16m"之間，l3.20m"是最高的回填高度，7.0m"是平均回填高度。

圖1"長江大堤內側港口工程

港區地表包含軟弱層的面積比較大，包含中高壓縮性土、低強度、含水量高的特點，難以達到規定的標準。荷載作用下和在大面積填土導致的比較大的差異沉降，為避免這種狀況的發生，應該增加地基承載力，促進沉降消除、土體強度增強，把塑料排水板放在吹砂填方前面，同時把吹填土當做預壓荷載，對以上軟進行弱層處理，使用強夯的方法處理吹填土[2]。

2.吹填施工方案

全港口的施工的作業段有三個，每個作業段需要一艘吹填工作定位船、一艘吸砂船、四艘運砂船開展流水工作。堤芯吹填砂和堤身充砂管主要采用各層施工的方法，分層加載程序主要包括：首先是外棱體吹砂管，其次是內棱體吹砂管，最后是堤芯吹填砂，吹填施工方法主要應用先吸后運再吹的方法。同時，在制定的砂源區范圍內，通過應用離心泵將水砂混合物運送到運沙駁船儲砂倉中，等到砂沉淀后，上面的廢水可以通過砂倉頂部排水口排除，在通過掌握潮位通航能力，對采砂量進行控制。運沙駁船能夠將砂運送到港岸內的施工現場，再開展吹砂工作便能夠利用啥駁船中的砂子通過泥漿泵水力運進行送運，利用塑膠軟管道把它送到堤芯吹填部位及堤身吹砂管袋，讓它逐漸固結。把東圍堤內側積水作為吹填用水源，每隔500m"挖一個積水坑。

3.吹填施工技術及質量要求

（1）土工織物進入施工現場前，一批批地檢查試驗報告和出廠合格證，同時開展質量及外觀的檢查;其主要技術及物理性能按規范和設計需要開展抽查復驗工作，每批次抽樣數量應多于一次，抽樣檢測之后不合規范的材料一律退庫。（2）進行充填筑堤的土工織物袋進行驗收之前準備以下資料：土工織物充填袋鋪設施工記錄、充填料顆粒分析、土工織物出廠合格證、干容重試驗報告、土工織物抽樣試驗報告、土工織物袋充填筑堤分項工程質量檢驗評定報告。（3）充開展填筑堤土的時候需要謹慎地檢查工織物袋：土工織物袋充填筑堤施工的允許偏差;顆粒級配和干容重、充填料土質;土工織物的品種;規格和技術性能。（4）土工織物充填袋在進行施工的時候需要開展以下檢測：顆粒的級配、干容是否重充、填料土質的好壞;是否平整、堤底的清理是否干凈;進漿的壓力和泥漿的濃度是否適中;充填袋充填成形后的平整度及外形尺寸是否合適;土工織物充填袋鋪設開展時損傷及修復情況如火如荼等。（5）充填管袋凝結之后干容重應該不低于14.5kN/m3，沖砂管袋要無空隙、上下錯縫、排列整齊。堤芯吹填砂完工時干容重應大于14.0kN/m3。[3]（6）當漸漸充滿袋體后，在屏漿期間，留意控制屏漿壓力，避免布袋破裂。（7）從設計標準出發，在充砂管袋內的土料的粘粒含量通常控制在5%以內，中值粒徑d50"的最佳長度是是0.07～0.03mm"之間，堤芯吹填砂的土料，粘粒含量通常控制在15%范圍內，中值粒徑d50"盡量控制在0.03mm。

4.施工中的問題及解決方案

（1）焊縫存在裂隙和法蘭接口開始松動是管道噴涌的主要原因之一，常用方法是使用緊固螺絲或者補焊的辦法，然而并不能解決問題的根本。要解決這些問題，需要每隔1，000m安裝1個排泥膠管，同時管道爬坡時的傾角在30°以下。（2）管道穿越長江主航道或較寬的河道時，管道沿河床敷設，管道噴砂無法控制，造成施工無法繼續進行。解決方案為根據實際情況進行簡易橋梁的搭設。（3）因為砂質優，顆粒體積大，泥漿泵已經有了較大的損耗，泵殼極磨穿比較容易，尤其是泥漿泵的汽蝕，造成了許多問題。要減輕汽蝕對水力機械磨蝕，過流部件需要抗汽蝕性好的部件，并且要促進泵的進口結構參數的改進，設置更合理優質的吸入裝置系統。

四、結語

實踐證明，在解決沿江、沿海地區大面積填土問題時，吹砂填方是一種有效而實用的處理方法。該工程在管道流量穩定以后，每根管道日排砂量可達7000m3，有效地解決了該工程取土難問題。吹砂填方施工宜結合插設塑料排水板進行。吹砂填方在吹填施工工藝等方面還需進一步改進，并加強理論研究，為今后制定有關規范打下基礎。

參考文獻：

[1]楊忠.疏浚吹填技術在水利工程中的應用[J].水利科技與經濟，2008，（11）.

[2]焦莉，王磊.風積沙路基壓實特性試驗研究[J].水利與建筑工程學報，2012，（04）.

[3]張建躍，蔡建，蘇俊劍.大面積吹填砂后地基的最終沉降量和固結度分析[J].水運工程，2008，（07）.