薩摩亞潮汐湖棧道控水換填施工技術

董根西

上海市園林工程有限公司 上海 200083

薩摩亞獨立國位于太平洋南部，當地建筑業落后、施工條件差、機械設備陳舊，且工程中幾乎所有的材料都依賴于中國進口。這些客觀因素給工程建設帶來了很大的困難。在這樣一種施工條件極差，施工受約束的條件下，簡單、有效、成本低的施工工藝是最符合實際要求的[1-7]。

潮汐湖棧道控水換填施工技術是在已有條件下，充分利用現有設備、材料進行地基處理的一種施工工藝，施工成本低、工藝簡單、工期短。該施工技術可以為一些園林小品建筑以及構筑物在水環境下的施工提供一定的參考價值。

1 項目概況

“中薩友誼公園”是在中國“一帶一路”倡議下，作為中國和薩摩亞兩國友誼見證的標志性項目，也是薩摩亞首都阿皮亞的中心公園。建成后的友誼公園將是當地規模最大、品質最高、功能最全的公園。

“中薩友誼公園”項目的占地總面積約40 000 m2。具體工程內容包含沙灘排球場、兒童樂園、草坪劇場、濱水廣場、潮汐花園、管理房、廁所、商店和大草坪等（圖1）。工程于2018年12月正式開工建設，計劃于2020年6月竣工。

圖1 友誼公園效果圖

項目旨在為當地市民提供一個集文化交流、運動休閑、觀演聚會等為一體的綜合性地標公園，因此設計時充分考慮了中薩兩國各自的歷史、社會文化、民俗風情等，以共商、共融、共享、共樂為主題，盡可能保護場地的原生態，因地制宜，以自然簡潔的手法，融入兩國的特色元素符號，豐富場地的活動空間。

潮汐湖是潮汐花園的核心區域，與外海相通。項目在原有的潮汐湖中增加了游覽棧道，主體結構為鋼筋混凝土，由60多根柱子支撐。

2 施工難點分析

2.1 土質承載力小

根據地質勘察報告，施工場地面以下0.3～1.7 m范圍屬于雜填土，土質松散，以粉質黏土為主，局部為粉質黏土夾粗砂、植物根、卵礫石及貝殼碎片和珊瑚碎屑，卵礫石及貝殼碎片和珊瑚碎屑含量10%左右。這樣的土質在海水的浸泡下，具有天然強度低、觸變性、流變性、高壓縮性、低透水性和不均勻性等特點，難以滿足基礎施工的 要求。

2.2 湖中水位高

潮汐湖地處公園最低處，是整個公園雨水匯集點。潮汐湖與大海之間用涵管連接，湖水與外界海水互通，因此潮汐湖中的水源主要是海水，其次是地表雨水和地下滲水。大海漲潮或雨天時湖水水位快速上升，退潮后水位降低，但在湖壁會有源源不斷的地下水滲出。所以，潮汐湖里始終會有很多水存在，給施工帶來極大不便，施工前必須采取措施確保無水的環境。

2.3 施工條件差

潮汐湖周圍是茂密的植物，湖邊土質松軟，不具備機械行走的條件。棧道是穿過湖面的，要想施工必須沿工作面開設施工便道，以滿足材料運輸、吊裝和施工的需要。由于湖水的原因，任何機械和人員無法直接進入水中作業，當地也不具備其他大型可利用的機械，所以修筑施工便道是唯一選擇（圖2）。

圖2 潮汐湖現狀

3 棧道控水施工關鍵技術

通過綜合分析，潮汐湖施工的關鍵就是降水和地基處理，即通過堵漏、降排水和地基處理3個關鍵的技術措施，將水位降低到基礎墊層以下，并將軟土地基換填以達到施工要求。

堵漏是指將連通湖與大海的人工涵管封堵，從而切斷湖里主要的水源。降排水是通過集水坑將周圍的湖水集中收集后，用泥漿泵不間斷地排出。地基處理是采用砂石進行換填，將軟土地基改變為符合施工要求的地基。

另外，施工便道的鋪裝也是關鍵，在涵管堵漏、降排水后，即可進行施工便道的鋪裝，有了施工便道才可以上機械進行地基處理及后續的施工。

3.1 施工準備

1）材料準備?？紤]到雨季、海水及施工成本，一旦施工就要集中時間進行搶工，工期拖延越長風險越多，所以施工前就要有充分的工作準備。材料準備主要是提前按照規格準備好各種材料，鋼筋提前加工好，部分模板提前預制完成。施工所需要的扣件、水泵、電源、砂石料都準備到位。特別是在泵送混凝土時，要提前算好預拌混凝土的用量，并規劃好車輛數量和運輸路線。

2）機械準備。機械是施工時的主要工具，主要用到的機械是土方開挖和材料運輸機械。綜合項目部車輛擁有情況及現場施工條件，土方開挖、施工道路鋪筑、材料短載可選用200型以上挖機，配備一輛40型以上裝載機或小型卡車進行建筑垃圾和土方運輸。

3）人員及其他準備。棧道施工中涉及的工種比較多，有泥工、木工、鋼筋工和普通工種。這些工種人員數量要根據工期及現場實際情況配備，分2個班組以上同時施工。施工作業前編制專項施工方案，從技術、安全、進度和質量上保證工程有序進行。

3.2 涵管堵漏

現有涵管是連通湖與大海的混凝土管道，是湖區泄水或灌入海水的主要通道，故堵漏是工程開展的首要關鍵。對于現有正常使用的管口堵漏本身也是一個技術難點，方式上無非是塞堵和砌筑2種方式。從效果和實際操作上排除了塞堵的可能性，選擇使用混凝土澆筑封堵的方法。首先在湖區一側管口附近一圈支好模板，模板加固采用鋼管支撐，最后澆筑混凝土（圖3）。混凝土必須選擇在一天退潮后水位最低時澆筑，在漲潮前完成施工。為提高早期強度，混凝土中添加速凝劑?；炷翝仓叨雀哂诤?0 cm，澆筑后的混凝土不要撤掉模板和鋼管支架，以輔助加強澆筑混凝土的穩定性。

3.3 組合控水

控水的目的是將水位降至施工面以下20 cm，以保證結構施工在無明水環境下進行?？厮胧┲饕屑映樗?、明溝排水和墊層上刻槽排水3種方式。

1）抽水。用水泵抽水可排掉湖中大量的水。選擇湖區較深的地方作為抽水點，可根據現場條件開挖φ6 m的集水坑，讓周圍湖水不間斷往集水坑里匯集，再集中排出。每個集水坑中安放2個7.5 kW以上功率的泥漿泵，泥漿泵不分晝夜的不間斷排水。

2）明溝排水。在大量的水被排出后，在施工點附近及湖周圍內側一圈開挖明溝進行排水。潮汐湖的特點就是有水不間斷地從周圍湖壁中滲出，挖明溝可以改變水流的方向，便于集中收集排水。開挖的溝槽很容易被施工機械或人工壓壞堵塞，或因局部水流坍塌，因此施工過程中要經常予以檢查維修。

3）刻槽排水。在結構墊層澆筑施工時，部分地段少部分滲水會漫過墊層。為阻止滲水隨處漫流，在墊層水流比較集中的地方刻幾道小槽將水集中導流排出。排出的水經過明溝最終匯集到集水坑后再集中排出湖區（圖4）。

圖3 混凝土封堵涵管口

圖4 墊層上刻槽排出湖壁滲水

3.4 施工便道鋪筑

湖區內施工前先要創造機械行走的條件。湖底沉積了很厚的泥漿，水分又不能完全排干，故一直處于一種濕軟的狀態。在這種條件下，機械進入后會直接陷入到泥漿里。湖區外施工便道根據施工區段的位置進行規劃，湖區外側道路直接根據現有地形及土質情況筑路、壓實。湖區內施工便道采用拋石、墊土的方式進行鋪筑，道路寬度2.5 m，下層材料采用直徑60～100 cm的石頭，中層材料采用直徑20～40 cm的石頭，上層及間隙采用三合土或級配碎石填筑（圖5）。

3.5 地基處理

換填法是指挖去表面淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅硬、較粗粒徑的材料，并夯壓密實形成墊層。綜合考慮地質條件、場地實際情況、工期及成本后，采用換填的方式進行處理。將地基處原土開挖50～80 cm深并全部清除，然后用黃砂分層填筑壓實。淺水區確保50 cm厚度的砂墊層，深水區確保80 cm厚度的砂墊層（圖6）?；靥詈筮M行壓實，表面露出降水后的最高水面10 cm以上，待密實后進行基礎及后續的施工。

圖5 鋪筑施工便道

圖6 黃砂換填軟土

3.6 棧道基礎施工

經過處理后的地基滿足要求后，按圖進行基礎的施工。施工時隨時監控湖水水位的變化，基礎墊層采用C20混凝土，基礎采用C40混凝土，采用預拌混凝土澆筑。局部區域泵車無法直接澆筑的地方，使用挖機進行運料澆筑，過程中使用插入式振搗器振搗密實。

涵管封堵阻擋了湖區主要水源的絕大部分入流，為后續各項工作的開展創造了條件。通過抽水、明溝排水和刻槽排水等技術措施，進一步將水位降低到施工要求范圍內，最后通過黃砂換填法將軟土地基換成了滿足施工要求的地基，順利完成了棧道主體結構的施工（圖7）。

圖7 棧道主體結構完成

4 結語

目前，對潮汐湖中施工和地基處理后有關沉降等方面的研究相對較少，薩摩亞潮汐湖的棧道控水施工技術是在工程實踐中予以摸索探究而形成的。本項目施工完成1 a后未曾發現有不均勻沉降或明顯沉降等現象，施工質量獲得了薩方政府的高度認可。

相比樁基等地基處理方式，潮汐湖棧道控水換填技術具有施工方便、操作簡單、節約成本等優勢，較適用于濕地、湖區、沼澤地等濕軟地基環境下的基礎處理，具有較好的應用和推廣價值。

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