薩摩亞潮汐湖棧道控水換填施工技術(shù)

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(dāng)?shù)亟ㄖI(yè)落后、施工條件差、機械設(shè)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(shè)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(shù)是在已有條件下，充分利用現(xiàn)有設(shè)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(shù)可以為一些園林小品建筑以及構(gòu)筑物在水環(huán)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(biāo)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(dāng)?shù)匾?guī)模最大、品質(zhì)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(nèi)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(shè)，計劃于2020年6月竣工。

圖1 友誼公園效果圖

項目旨在為當(dāng)?shù)厥忻裉峁┮粋€集文化交流、運動休閑、觀演聚會等為一體的綜合性地標(biāo)公園，因此設(shè)計時充分考慮了中薩兩國各自的歷史、社會文化、民俗風(fēng)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(tài)，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(qū)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(jié)構(gòu)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(zhì)承載力小

根據(jù)地質(zhì)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(zhì)松散，以粉質(zhì)黏土為主，局部為粉質(zhì)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(zhì)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(chǔ)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(huán)境。

2.3 施工條件差

潮汐湖周圍是茂密的植物，湖邊土質(zhì)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(shè)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(yè)，當(dāng)?shù)匾膊痪邆淦渌笮涂衫玫臋C械，所以修筑施工便道是唯一選擇（圖2）。

圖2 潮汐湖現(xiàn)狀

3 棧道控水施工關(guān)鍵技術(shù)

通過綜合分析，潮汐湖施工的關(guān)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(guān)鍵的技術(shù)措施，將水位降低到基礎(chǔ)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?yōu)榉鲜┕ひ蟮牡鼗?/p>

另外，施工便道的鋪裝也是關(guān)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(xù)的施工。

3.1 施工準(zhǔn)備

1）材料準(zhǔn)備。考慮到雨季、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(fēng)險越多，所以施工前就要有充分的工作準(zhǔn)備。材料準(zhǔn)備主要是提前按照規(guī)格準(zhǔn)備好各種材料，鋼筋提前加工好，部分模板提前預(yù)制完成。施工所需要的扣件、水泵、電源、砂石料都準(zhǔn)備到位。特別是在泵送混凝土?xí)r，要提前算好預(yù)拌混凝土的用量，并規(guī)劃好車輛數(shù)量和運輸路線。

2）機械準(zhǔn)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(xiàn)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(zhǔn)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(shù)量要根據(jù)工期及現(xiàn)場實際情況配備，分2個班組以上同時施工。施工作業(yè)前編制專項施工方案，從技術(shù)、安全、進度和質(zhì)量上保證工程有序進行。

3.2 涵管堵漏

現(xiàn)有涵管是連通湖與大海的混凝土管道，是湖區(qū)泄水或灌入海水的主要通道，故堵漏是工程開展的首要關(guān)鍵。對于現(xiàn)有正常使用的管口堵漏本身也是一個技術(shù)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(qū)一側(cè)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）?；炷帘仨氝x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(wěn)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(jié)構(gòu)施工在無明水環(huán)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(qū)較深的地方作為抽水點，可根據(jù)現(xiàn)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(nèi)側(cè)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(jīng)常予以檢查維修。

3）刻槽排水。在結(jié)構(gòu)墊層澆筑施工時，部分地段少部分滲水會漫過墊層。為阻止?jié)B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(dǎo)流排出。排出的水經(jīng)過明溝最終匯集到集水坑后再集中排出湖區(qū)（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(qū)內(nèi)施工前先要創(chuàng)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(tài)。在這種條件下，機械進入后會直接陷入到泥漿里。湖區(qū)外施工便道根據(jù)施工區(qū)段的位置進行規(guī)劃，湖區(qū)外側(cè)道路直接根據(jù)現(xiàn)有地形及土質(zhì)情況筑路、壓實。湖區(qū)內(nèi)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(zhì)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(qū)確保50 cm厚度的砂墊層，深水區(qū)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(chǔ)及后續(xù)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(chǔ)施工

經(jīng)過處理后的地基滿足要求后，按圖進行基礎(chǔ)的施工。施工時隨時監(jiān)控湖水水位的變化，基礎(chǔ)墊層采用C20混凝土，基礎(chǔ)采用C40混凝土，采用預(yù)拌混凝土澆筑。局部區(qū)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(qū)主要水源的絕大部分入流，為后續(xù)各項工作的開展創(chuàng)造了條件。通過抽水、明溝排水和刻槽排水等技術(shù)措施，進一步將水位降低到施工要求范圍內(nèi)，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(jié)構(gòu)的施工（圖7）。

圖7 棧道主體結(jié)構(gòu)完成

4 結(jié)語

目前，對潮汐湖中施工和地基處理后有關(guān)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(shù)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(fā)現(xiàn)有不均勻沉降或明顯沉降等現(xiàn)象，施工質(zhì)量獲得了薩方政府的高度認(rèn)可。

相比樁基等地基處理方式，潮汐湖棧道控水換填技術(shù)具有施工方便、操作簡單、節(jié)約成本等優(yōu)勢，較適用于濕地、湖區(qū)、沼澤地等濕軟地基環(huán)境下的基礎(chǔ)處理，具有較好的應(yīng)用和推廣價值。

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