圍海造陸工程中分層吹填工藝的研究

王 東(中國鐵建港航局集團有限公司第一工程分公司 廣東省 廣州市 511442)

圍海造陸工程中分層吹填工藝的研究

王 東
(中國鐵建港航局集團有限公司第一工程分公司 廣東省 廣州市 511442)

隨著我國改革開放的深入發展，沿海各省均感到土地資源短缺，因此均向大海要土地，開展大規模的圍海造陸工程。分層吹填工藝在圍海造陸工程中得到廣泛應用，文章主要分析了圍海造陸工程中分層吹填工藝要點，以供參考。

圍海造陸；工程；分層吹填

0 引言

圍海造陸工程一般先修筑主圍埝形成掩護條件后再吹填疏浚土形成陸域后再進行地基處理，以達到造陸后場地的使用要求。為合理利用吹填土的力學特性，加快吹填土固結沉降的速率，減少不均勻沉降、縮短地基處理時間、降低工程費用，目前國內部分吹填造地項目已開始采用分層吹填工藝。

1 分層吹填工藝

目前，國內常用的吹填施工方法是直接吹填法，即將指定區域劃為若干吹填分區，然后根據挖泥船的開挖順序，以逐步推進的方式進行吹填。這會導致各吹填分區內的土性過于單一，而不同分區間的土質差異較大，吹填陸域的不同位置地基承載力差別較大，容易引起后期地基沉降不均勻，地基處理的難度大。

分層吹填法的核心是利用不同土質的固結、沉降特點，使吹填物質分層、等厚分布，使不同區域吹填土的固結時間和沉降量基本相同。分層吹填的施工方法針對吹填土的不同特性，在挖泥施工時采用分區、分段的方式，有目的地開挖特定土層，再進行分層吹填。

分層吹填能較好地利用吹填土的滲透性等力學特性，在分層吹填形成的陸域內，不同性質的土體分布均勻、地基結構性較好，尤其是當吹填土內部有橫向滲透砂層時，可靠土體自重實現排水固結，縮短滲透固結時間。由于吹填區的斷面結構形式相似，當吹填區面積較小時，不需要打塑料排水板即可實現排水固結，后期地基處理也比較容易。

2 地基處理

圍海造陸工程中的吹填軟土地基具有獨特的成因，往往存在著滲透性較大的夾砂層或者局部夾砂層。目前，該類軟基主要采用真空預壓技術、真空聯合堆載預壓技術或深井井點降水技術等三種技術進行處理。

真空預壓下土體的固結過程，是在總應力基本不變的情況下，孔隙水壓力降低，有效應力增加的過程。空前土中的有效應力就等于土中的自重應力，抽真空一段時間后土體的有效應力為此時刻的土的固結度與真空壓力的乘積。

排水設備。由地表水平排水層和豎向排水體組成。地表水平向排水層采用砂墊層，砂礫墊層采用符合設計要求的含泥量小于5%，的中粗砂，作業要求表面平整，厚度均勻，不得存留石塊雜物。由于吹填法造陸形成的陸域可能為超軟基，可以增加砂墊層厚。在砂源緊張的情況下，可直接用抽砂泵直接從海底抽砂進行鋪設。豎向排水體可采用砂井，袋裝砂井或者塑料排水板，應滿足縱向通水量、滲透系數、抗拉強度等要求。

密封設備。吹填造陸中的真空預壓法密封設備所采用的密封膜抗老化性能好，韌性好，主要是穿刺能力強的不透氣的聚烯等材料，外形尺寸應大于加固區30-50mm，使密封膜能夠完全覆蓋加固區。密封膜一般在工廠熱合后運至工地進行鋪設。

抽氣設備。抽氣設備包括埋設在砂墊層中的濾管和真空泵。濾管采用鋼管或PVC塑料管材，應能承受徑向壓力和地基壓力而不變形。在工廠加工好后按照設計圖紙進行鋪設。真空泵選用射流真空泵，應確保能形成不小于0.096Mpa的真空壓力。根壓面積的形狀和真空泵的效率劃分預壓區，在每個預壓區內設置兩臺真空泵。

3 施工流程及施工要點

3.1 鋪設土工格柵

在地質勘查隊進入之前必須鋪設一層土工格柵。由于吹填法形成的陸域是近似淤泥質的超軟土，必須鋪設土工格柵增加用于加固軟土地基，提高地基承載力，降低沉降量的發展。使勘查人員便于行走。土工格柵采用單向或者雙向拉伸的塑料土工格柵，鐵絲綁扎連接。

3.2 軟基處理，場地平整

采用挖掘機，推土機和人工挖土對場地進行，清除處理軟基范圍內的雜物，建筑垃圾等，使場地上無塵石和其它尖銳硬物，軟基處理層平整順滑，為后續的真空預壓工作的順利進行做準備。

3.3 鋪設砂礫墊層

真空預壓法中砂礫層作為徑向匯水，排水的水平向排水通道，同時提高軟土地基承載能力，使施工機械和施工，監測人員在砂平面上作業。因此砂墊層的鋪設顯得重要。砂礫墊層采用符合設計要求的含泥量小于5%的砂石，作業要求表面平整，厚度均勻，不得存留石塊及尖銳雜物。分層分次進行鋪設，保證砂礫層的厚度和平整度。

3.4 插打排水板

塑料排水板的插打應滿足間距，深度，布置等設置要求以及插打工藝要求。間距:根據設計要求采用太沙基固結理論求出，間距一般取1.3m。深度:根據勘查報告的地層地質分析確定，原則上排水板的打設深度應穿透待加固的強度低，壓縮性高的軟土層，但有時由于地質情況為軟土層下方為砂石層，為了防止抽真空時漏氣現象的發生，深度設置在軟土層底部O.5m。平面布置：為了使排水板均勻布置，梅花形，正方形，正六邊形布置均可，其中梅花形布置在固結后期的固結速度要快于正方形和正六邊形布置，應用較廣泛。插打工藝:施工中排水板不能扭結，破裂和撕破濾膜，排水板接頭要嚴格按規定連接;砂墊層外露長度不小于20cm，塑料板搭接長度不小于 20cm，板位誤差不大于 10cm，垂直允許偏差不超過板長的1.5%，超過誤差需要進行補樁，補樁位置為該板位45cm內。

3.5 埋設濾管

埋設形式:條形或魚刺形布置。魚刺形排列通過唯一單一的集水管將來住四面八方的分布管進行匯集，于兩端出膜口。條形排列通過橫向真空壓力分布管，再經兩端的縱向集水管匯集干出膜口。

埋設間距。鋪設間距要適當，不大于8m，外側管距離中心線距離不超過4m。保證覆蓋更大的預壓區。

埋設工藝。埋設中要防止濾水管上尖銳物刺破密封膜，埋設真空濾管，開挖總管，濾網溝槽時濾網溝底距離砂墊層厚度為100-200mm ,濾網周圍用砂填實。為避免抽氣時濾水網進人射流裝置要選用合適的濾網，且濾管之間應連接牢固。濾管之間連接橡皮管應留有足夠長度，以滿足地基沉降變形要求。

3.6 鋪設真空膜密封

密封膜的質量是保證密封性能的關鍵，必須符合設計要求，在工廠里進行一次熱合成型。 密封膜作用:將待處理軟土地基與外界大氣隔開，提供真空條件。鋪密封膜是真空預壓的關鍵工序，質量好壞直接影響到加固效果，所以應精心操作，防止膜破損，鋪設密封膜前，出膜彎管與濾管必須連接好，并用沙子壓實。將成型的密封膜在無風的狀況下分三層鋪設。

4 加固效果分析性

影響加固效果的因素很多，可以從密封情況，真空度穩定性，加固區形狀，豎向排水體等方面進行考慮。密封情況上，首先考慮密封膜的質量是否出現問題，膜的強度不夠或者延伸率太小，導致膜被拉斷。此外，應考慮在鋪設過程中是否由于操作不當造成膜的破損，應進行排查，找出原因。真空預壓法適用于吹填法形成大面積的軟土地基處理，當面積過小時容易造成氣密性不良等問題。進而影響加固效果。垂直排水體既是排水通道，也傳遞真空度，由于排水體阻力影響會使真空度有損失，勢必會影響深層軟土的加固，應及時避免。

結束語

目前國內采用分層吹填的案例較少，綜合考慮技術經濟因素，針對吹填區面積小、水深條件適宜、取土來源有保證、橫向排水效應明顯的填海造陸項目，在采用分層吹填時要根據實際情況合理選擇施工工藝，以取得較好的固結效果。

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