竹排樁超大圍堰圍海造地施工技術(shù)

【摘要】通過大量的室內(nèi)模型試驗(yàn)及實(shí)際工程應(yīng)用開展生產(chǎn)工藝攻關(guān)，創(chuàng)造性的形成了竹排樁造地圍堰施工技術(shù)，該技術(shù)的使用過程中以其更高的排水效率、更低的材料成本和可靠性，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益，施工工藝合理，施工方便，并能有效控制施工質(zhì)量。本法適用于淤泥量豐富、圍堰高度不超過5m的江河吹填軟土地基處理和沿海各種大面積圍堰軟基處理工程。

【關(guān)鍵詞】圍海造地；竹排樁圍堰；真空預(yù)壓；地基處理

Construction technology of reclamation of large cofferdam by bamboo pile

Zhou Feng-zhong

（Wenzhou Urban Construction Group Co，ltdWenzhouZhejiang325000）

【Abstract】Through a large number of indoor model test and practical engineering application to carry out research and production technology， the creative formation of the bamboo row pile cofferdam construction technology， the use of the technology in the course of its higher drainage efficiency， lower material costs and reliability ， Has achieved greater economic efficiency， reasonable construction technology， construction convenience， and can effectively control the construction quality. This method is applicable to the treatment of rivers and soft soils with a large amount of silt and cofferdam height of not more than 5m， and various large-area cofferdam soft foundation treatment projects along the coast.

【Key words】Ground reclamation；Pile cofferdam；Vacuum preloading；Foundation treatment

1. 引言

隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的迅猛發(fā)展，沿海地區(qū)建設(shè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，土地作為一種有限的寶貴資源與建設(shè)用地供需矛盾日益突出，解決這個(gè)矛盾的一個(gè)重要出路是向海要地。大規(guī)模的“填海造地”一直是許多國(guó)家擴(kuò)大用地的重大措施，圍堰工程對(duì)于填海工程的總體施工具有很重要的意義。傳統(tǒng)的圍堰一般采用砂袋圍堰，但由于砂資源越來越稀缺，圍堰施工技術(shù)有待開辟一種新的思路。本文通過開展生產(chǎn)工藝攻關(guān)，創(chuàng)造性的形成了竹排樁造地圍堰施工新技術(shù)，該技術(shù)的使用過程中以其更高的排水效率、更低的材料成本和可靠性，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。我司通過總結(jié)浙江省臺(tái)州灣循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)東部新區(qū)啟動(dòng)區(qū)塊吹填及軟基處理工程圍堰施工的操作經(jīng)驗(yàn)，逐步摸索形成了施工工法。

2. 工藝原理

本施工工法中竹排樁造地圍堰主要采用毛竹作為主要的承重立桿，竹笆作為主要的承重面承擔(dān)泥漿的側(cè)向壓力，緊貼竹笆表面鋪設(shè)的編織布同時(shí)起過濾水分的作用，輔之以拉錨增加立桿受力的圍堰結(jié)構(gòu)形式。為保證圍堰的效果及穩(wěn)定性，圍堰結(jié)構(gòu)分內(nèi)外設(shè)置三排竹排樁圍擋結(jié)構(gòu)如圖1所示，圍擋之間形成二道鎮(zhèn)壓層，內(nèi)高外低呈階梯狀布置，以防止吹填區(qū)

竹排樁圍堰的水平位移及外側(cè)淤泥的隆起如圖2～4所示。圍堰高度依次降低，長(zhǎng)度可根據(jù)工程規(guī)模大小而定。每道圍堰間距為10m～20m，每相鄰兩圍擋結(jié)構(gòu)高差為1.5m左右。排樁圍堰靠吹填區(qū)

部位加鋪一層竹笆和編織布，來達(dá)到擋泥與排水的雙重效果，然后通過輸送管道將淤泥依次輸送至第一道鎮(zhèn)壓層、第二道鎮(zhèn)壓層及吹填區(qū)域，每次吹泥時(shí)圍擋結(jié)構(gòu)左右高差不能超過1.5m。這樣經(jīng)過反復(fù)幾次吹填的泥漿通過濾水沉積形成圍堰土體，最后再進(jìn)行無砂墊層真空預(yù)壓快速固結(jié)處理。

3. 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1竹排樁造地圍堰施工工藝流程。

3.2施工工藝流程及操作要點(diǎn)。

3.2.1測(cè)量放樣。

（1）了解圍堰區(qū)域沿線原土層土質(zhì)情況、儲(chǔ)量和土層表層沉淤厚度，結(jié)合圍堰毛竹樁的深度，確定毛竹用量和吹填淤泥的方量。

（2）測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)圍堰中心線放出毛竹的兩條外邊線，按每50米布置一個(gè)控制點(diǎn)，用毛竹打入土中作為控制點(diǎn)并在毛竹上測(cè)設(shè)竹圍堰頂面標(biāo)高，用油漆作出標(biāo)記。

3.2.2毛竹樁插設(shè)。

（1）毛竹樁施工采用人工配合兩棲式挖掘機(jī)壓樁的施工方法。根據(jù)毛竹設(shè)計(jì)間距，利用相鄰圍堰控制點(diǎn)拉線來控制圍堰邊線，首先人工將毛竹立起來，保證毛竹垂直度，然后用兩棲式挖掘機(jī)在毛竹的上部加壓，致使毛竹的另一端往泥土里面插。在確保毛竹設(shè)計(jì)入土深度的前提下根據(jù)設(shè)計(jì)頂標(biāo)高來截取毛竹。毛竹插設(shè)要求大頭朝上、小頭朝下。

（2）將毛竹立桿壓入已定點(diǎn)的原土層，深度控制在5～7米，上部再用鐵絲將毛竹進(jìn)行搭接綁扎，搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于4米，且搭接部分要有不小于2m的長(zhǎng)度插入原土層，鐵絲綁扎間距不宜大于每30cm一道，根據(jù)圍堰高度要求確定毛竹樁上部長(zhǎng)度，樁頭應(yīng)高出吹填泥面1m以上。

（3）在使用搭接接長(zhǎng)的毛竹樁時(shí)，毛竹樁的拼接接頭不能在圍堰的同一斷面上，而且相鄰樁的接頭上下錯(cuò)開至少1m，所以，在組拼毛竹樁時(shí)要預(yù)先配樁，在運(yùn)輸存放時(shí)，安插樁順序堆碼，插樁時(shí)按規(guī)定的順序吊插。

3.2.3毛竹框架架體的搭設(shè)。

（1）考慮到兩棲式挖掘機(jī)的操作空間要求，豎向毛竹與斜桿毛竹一起插入土中，斜桿與地面的角度控制在45°～60°之間，斜桿與立桿綁扎處的標(biāo)高均應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工如圖7所示。

（2）在打好的樁上用毛竹設(shè)置橫桿，進(jìn)行橫向、縱向連接，采用10～12#鍍鋅鐵絲雙股綁扎，毛竹橫向、豎向、斜向的毛竹相交處均需綁扎。綁扎的順序是：先在離地高度15～20cm的位置綁扎縱橫水平竹桿一道，同時(shí)在橫桿之間鋪上竹笆片做為臨時(shí)工作平臺(tái)；再在離地高度1.5米左右的位置綁扎第二道縱橫桿，仍然在橫桿之間再鋪上臨時(shí)工作平臺(tái)，借助臨時(shí)竹笆平臺(tái)來依次完成第三道、第四道的橫桿及斜桿的綁扎固定。

（3）縱向長(zhǎng)桿間距以1.4～1.6m為宜，短橫桿和斜向桿應(yīng)每跨布置。

3.2.4竹笆擋網(wǎng)布置。

（1）在圍堰內(nèi)側(cè)用鐵絲將竹笆板搭接后牢固綁扎在立桿上。鋪設(shè)時(shí)宜從下往上開始布置，且搭接要嚴(yán)密，不能存在孔洞，要形成整體的擋泥面如圖8所示。

（2）下部竹笆板入泥深度30～50cm，擋泥面應(yīng)高出吹填面80cm以上。竹笆之間搭接不小于10cm，每片竹笆應(yīng)不少于6～8個(gè)綁扎點(diǎn)，竹笆宜采用錯(cuò)縫布置。

3.2.5編織布鋪設(shè)。

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)高度在后場(chǎng)先將編織布切割后船運(yùn)至作業(yè)區(qū)，在已形成的竹笆擋網(wǎng)面上，再加鋪一層編織布。編織布上部用鐵絲綁扎到毛竹橫桿上，下端埋入原土層如圖9所示。

（2）鋪設(shè)編織布要選擇無風(fēng)時(shí)進(jìn)行，一部分人員在前面展開，一部分人員緊接著就進(jìn)行綁扎固定，綁扎間距控制在30cm以內(nèi)。編織布鋪設(shè)應(yīng)平整無褶皺、無破洞。

（3）在編織布外再加一排毛竹桿，用鐵絲將其與毛竹樁綁扎將編織布固定。毛竹桿間距為2～3m。

（4）鋪設(shè)時(shí)，宜先在場(chǎng)地外將圍堰高度的編織布縫制好，卷成一捆。編織布搭接處可采用封包線縫制雙道線，搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于100mm。

3.2.6竹笆圍堰加固。

（1）為了提高竹笆圍堰的抗推能力及整體穩(wěn)定性，防止向外傾斜。需要在竹笆圍堰的前排立桿與橫桿相交處拉兩道及以上地錨，地錨的間距取4.0米。根據(jù)圍堰高度，可沿豎向設(shè)多道拉結(jié)鋼絲繩如圖10所示。

（2）用6mm的鋼絲繩一端固定在豎向毛竹上，另一端固定在地錨上，中間用緊張器拉緊鋼絲繩，鋼絲繩與地面的夾角取30°為宜。在土中插入2～3m的毛竹作為地錨，該毛竹與鋼絲繩反向插入土體，與地面的角度控制在45°左右。

（3）竹笆板、編織布鋪設(shè)完畢之后，竹笆板底部和后排斜桿與立桿間用兩棲式挖掘機(jī)開挖圍堰內(nèi)泥土進(jìn)行回填壓腳。

3.2.7儀器儀表埋設(shè)布置。

根據(jù)工程需要，可埋設(shè)相關(guān)的測(cè)量?jī)x器，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。可埋設(shè)測(cè)量圍堰整體穩(wěn)定性的儀器如圖11～12所示，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圍堰的垂直度，做好表面沉降及水平位移的預(yù)防工作。

3.2.8吹填泥漿。

（1）當(dāng)吹填高度小于2m時(shí)，可作一次吹填。當(dāng)吹填高度大于2m時(shí)，應(yīng)采用分層吹填，每次吹填厚度一般為0.7～1m左右，下層厚度可大些，上層厚度可小些。當(dāng)吹填范圍較大時(shí)，需分段吹填。即一段吹填完成后，再接長(zhǎng)或移動(dòng)管線進(jìn)行下一段吹填。

（2）每層吹填完成后間歇一定時(shí)間，待吹填淤泥表面排水后繼續(xù)吹填，必要時(shí)需輔助排水。

（3）當(dāng)吹填距離超過吹填設(shè)備最大能力時(shí)，應(yīng)采用加壓泵等設(shè)備進(jìn)行吹填，保證輸送的暢通。

3.2.9無砂墊層真空預(yù)壓法軟基固結(jié)處理。

（1）無砂墊層真空預(yù)壓法是通過在零承載力的軟土上設(shè)置浮橋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)泥上上人施工，建立起真空泵-真空管-塑料排水板直接傳遞真空壓力的新型真空管路系統(tǒng)。減少了真空壓力的傳遞損耗，提高了真空壓差降水效果，建立起真空膜-土工布-真空管-塑料編織布新型膜下真空預(yù)壓系統(tǒng)，將不透氣的真空膜四周埋人土中，使其與大氣壓隔絕，利用大氣壓的效應(yīng)，用真空裝置進(jìn)行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效固結(jié)度。

（2）施工流程：測(cè)量放線→鋪設(shè)編織布→插設(shè)塑料排水板→布設(shè)垂直水平排水管道→鋪設(shè)土工布→鋪設(shè)真空密封膜→設(shè)置測(cè)量標(biāo)志→安裝真空泵→抽真空預(yù)壓固結(jié)土層→卸載檢測(cè)。

3.3勞動(dòng)力組織（以200000m2竹圍堰圍海造地施工，工期為180天為例）（勞動(dòng)力組織情況見表1）。

4. 應(yīng)用實(shí)例

浙江省臺(tái)州灣循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)東部新區(qū)啟動(dòng)區(qū)塊吹填及軟基處理工程，位于臺(tái)州市臺(tái)州灣循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)東部新區(qū)，總吹填總面積達(dá)688.45萬平方米，是臺(tái)州歷史上最大規(guī)模的吹泥工程。采用本工法造地施工處理了面積為35萬平方的軟土地基，與同期砂袋圍堰相比，達(dá)到了良好的處理效果，減少了施工成本。在圍堰吹填過程中，竹圍堰局部發(fā)生了歪斜變形，通過分析得知歪斜原因都是桿件綁扎處出現(xiàn)了滑動(dòng)，整體性不好，沒有做到整體受力，經(jīng)過加固后沒有再出現(xiàn)類似現(xiàn)象。這給我們的啟示是桿件之間需采取剛性連接就可以避免桿件間滑動(dòng)現(xiàn)象從而杜絕歪斜或傾覆現(xiàn)象發(fā)生。通過該工程的實(shí)際運(yùn)行，在造地施工圍堰的結(jié)構(gòu)形式采用上開辟了新的思路，取得了業(yè)主的好評(píng)。

5. 結(jié)語

（1）本方法施工簡(jiǎn)便，工期較快。施工中采用中小型設(shè)備即可完成大圍堰施工，操作簡(jiǎn)單。三排竹框架架體結(jié)構(gòu)可同步推進(jìn)實(shí)施，進(jìn)度快。

（2）施工成本低。竹排圍堰工程中采用的主要材料毛竹具有生長(zhǎng)周期短、見效快、用途廣等特點(diǎn)，開發(fā)前景廣闊，資源豐富，投資小。

（3）施工效益高，降低后期工藝風(fēng)險(xiǎn)。與傳統(tǒng)的沙袋圍堰、沙石圍堰相比，竹圍堰具有更好的排水性能，采用淤泥為原材料，減少后期的真空預(yù)壓軟土地基排水固結(jié)時(shí)的漏氣風(fēng)險(xiǎn)，可取消密封墻的施工，減少了施工成本。

（4）施工環(huán)保程度高，減少環(huán)境費(fèi)用投入。施工所用的原材料毛竹、土工布等，不會(huì)對(duì)工程及周邊環(huán)境造成污染，減少工程環(huán)境措施費(fèi)用的投入。

參考文獻(xiàn)

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[2]朱禮江. 雙排竹圍堰在疏浚圍堰工程中的應(yīng)用.科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2014（14）：169～170.

[作者簡(jiǎn)介] 周鳳中，男，籍貫，籍貫：湖南邵陽(yáng)，職稱：高級(jí)工程師，職務(wù)：總工程師，研究方向：土木工程，工作單位：溫州城建集團(tuán)有限公司。