關于機械戽水施工工藝在粉砂地質條件下的堤防填筑應用

邵永剛　張衛兒

【摘要】紹興市曹娥江綜合整治工程（柯橋段）工程II標段位于紹興市柯橋區濱海工業區，是一項對海塘進行改造的道路拓寬工程，路線全長7320m。該工程路線較長，原堤頂道路施工場地較為狹窄;施工工期較短，相應填筑料的間歇穩定期較短，且無堆載預壓等相關減少后期沉降的措施;所在區域的環保要求較為嚴格。經過仔細的研究，決定采用機械戽水施工的方法進行拓寬道路的填筑施工，取得了不錯的效果。成功經驗可為今后類似工程提供參考。

【關鍵詞】粉砂土;機械戽水

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

1、引言

在軟土地基施工中，特別是砂性軟體地基填筑過程中，對填筑料的密實，是工程施工的重難點，確保填筑后期的沉降是工程成敗的關鍵之一。在以往的工程施工中大部分采用如填筑土分層碾壓和堆載預壓的一些方法進行填筑基礎處理。采取這些傳統的施工方法有機械投入較大，施工工期較長，投入的成本較多等不利因素。我施工方采用吸泥船從曹娥江業主指定位置直接取砂土，通過管道輸送至作業面，并用挖掘機進行戽水的分層密實填筑的施工方法。采用該方法既提高了填筑的效率，也確保了填筑的密實度，減小了工程的后期沉降，同時降低土方的車輛運輸，減少對周邊原海堤破壞，極大的降低施工粉塵、噪音、尾氣等的污染，取得了多方面的成效。

2、工程概況

紹興市曹娥江綜合整治工程（柯橋段）工程II標段位于紹興市柯橋區濱海工業區，是一項對海塘進行改造的道路拓寬工程，工程起點位于濱中路交叉口以北200m，起點樁號K5+300;終點位于北八路與現狀堤頂道路交叉口，終點左側T型交叉，終點樁號K12+620，路線全長7320m。施工采用吸泥船從曹娥江業主指定位置直接取砂土，通過管道輸送至作業面，并用挖掘機進行戽水的分層密實填筑的施工方法。該區域的地基基礎及曹娥江內取土均為粉砂土。

3、設計成因

在本工程中，由于原壩體斷面狹小，外側為曹娥江，內側為防護林，且工程施工路線較長，業主不允許外來渣土運進，只允許從曹娥江內取土，綜合以上的特點采用了機械戽水的施工方法。采用該方法提高了填筑的效率，也確保了填筑的密實度，減小了工程的后期沉降，同時降低土方的車輛運輸，減少對周邊原海堤破壞，極大的降低施工粉塵、噪音、尾氣等的污染。

機械戽水密實填筑與常規分層填筑等施工方法比較分析見表1。

曹娥江綜合整治工程（柯橋段）工程II標段位于曹娥江邊，該區域的地質為粉砂土，且曹娥江取得的土也為粉砂土，非常適合采用戽水施工工藝。

4、工藝原理

粉砂土是一種介于砂性土和黏性土之間的中間土，粉砂土雖然松散易沖而且易液化，然而，它同時亦具有承載力高，排水固結快的特性。通過灌水和用挖掘機擾動粉砂土層使其液化，使液化土體內顆粒重新組合并產生超靜水孔隙水壓力，自土體內向上冒起，通過反復擾動液化使土體中孔隙率和含水率顯著降低，達到密實粉砂土堤基和堤身的目的。

5、施工工藝

機械戽水填筑施工主要分為管袋圍堰吹填和堤防路基吹填及戽水

5.1 管袋圍堰吹填施工工藝流程

施工準備→測量放線→打設定位鋼管→管袋定位→泵均勻充灌粉砂土料→檢查管袋形狀→綁扎管袋袖口→上一層管袋施工→逐層管袋施工→完成圍堰。

（1）充填袋的制作

本圍堰采用400g/m2有紡土工布管袋，直徑不小于1.5米編織土工布管袋。充填袋制作成筒狀，尺寸以棱體斷面的不同高程的尺寸加上退檔尺寸，一般長度在20～60m，每根砂袋的袖口布置呈梅花型，袖口數量視充填袋的大小，土質等情況而定，一般每16～20m設一只，袖口的長度以能浮出水面20～30cm為宜，袖口直徑一般為30cm，縫制時，袋體的所有接縫均采用包縫法進行縫制，采用強度大于150N的尼龍線縫制，縫制時，每道縫不少于二道（先縫一道，折疊后再縫一道或兩道），確保袋體的接縫強度。

（2）填筑基礎開挖清理

按照設計要求，采用挖掘機和人工相結合的方法對填筑基礎進行臺階狀開挖和清理。

（3）填充袋鋪設定位與管道鋪設

由測量組進行測量定位，邊線上插上鋼管，用土工材料運輸車將折疊好的填充袋運抵施工區域，采用人工定位鋪設，順著堤軸線方向進行鋪設，填充袋邊角用插鋼管進行定位，砂袋縫應垂直于壩軸線，沿長邊方向進行鋪設。

（4）管袋的充填

泥漿經泥漿泵口吸入，通過輸泥管輸送充入管袋中。充填管袋時，首先沿長邊方向進行充填，避免應力集中損壞袋體，并在充填過程中經常調整出泥管口方向，防止袋體在充填過程中受力不均而移位變形，待袋體固定不再發生位移時，再次充填，直至管袋飽滿。（圖2）

5.2堤防路基吹填及戽水施工工藝流程

吹填施工機組由立式泥漿泵輸泥系統和配電系統二部分組成。吹填施工的流程圖如圖3：

（1）路基吹填

在分層管袋吹填達到1m高度后，進行路基吹填。吹填區順堤軸線分段分層布置，段長150m，層厚0.8m，及上下層錯縫。吹填時進漿口遠離退水口，同時根據粉砂土的沉積情況及時移動進漿口位置，做到吹填區域粉砂土顆粒分布基本均勻，吹填面大致平整。（圖4）

（2）路基戽水密實處理

每層吹填完成后，將挖掘機直接開進吹填區，進行專門的機械戽水密實。挖機在吹填土上行走，走走停停，停時用抓斗不斷地搗動行走幅內的土體，直至土體液化表面泌水為止。為防止挖機陷入土中，挖機利用倒走的方法，經挖機行走振動后也便于搗實。

每臺挖掘機按照早晚各一次，每次進行戽水4小時，中間排水4小時，戽水長度在150m，按照80cm進行分層戽水。每150m區段每層共戽水6次，分3天時間完成。從檢查結果來看，戽水后密度均達到97%以上，符合設計圖紙壓實度≥95%的要求。（圖5）

6、施工質量

砂性土路基填筑施工按《水利水電工程單元施工質量驗收評定表及填表說明（上、下冊）》規定的允許偏差執行。

成立以施工項目負責人為組長，施工項目技術負責人為副組長的施工領導小組，對施工進行統一領導，集中管理，分別負責。

主要控制要點：砂性土路基填筑施工，主要的是控制填筑的密實度，而采用戽水密實的施工工藝，主要是控制每層分段區域的挖掘機戽水次數和時間。填筑層厚度按照80cm左右控制，每層戽水時挖掘機深入下層10cm左右，以確保層與層之間的銜接。按照4個小時挖掘機行走戽水150m左右的速度進行施工，每次戽水完成后需要有6-8小時的排水時間。每次戽水前必須確保戽水砂土部位表面有可見的水（過干時可用水管對砂土注水），以確保戽水質量。在6次戽水完成并排水完成后，可采取挖掘機在上部反復行走的方式確定是否達到設計要求。一般挖掘機行走不下陷且挖掘機的履帶印較淺就基本達到了設計的要求，如果有部位未能達到該要求，需對該部位進行再次的戽水施工，直到達到要求為止。

7、安全措施

為做到安全生產，文明施工，建立項目部的安全生產保證體系落實崗位責任制。組建安全生產領導小組，以便于更好地貫徹"安全第一，預防為主，綜合治理"的方針，實現安全生產，文明施工，保障職工的安全與健康。

特別是對取土的施工所使用船只，需經船檢部門檢驗合格并依法登記后方可使用。施工期間應按規定設置航行標志及消防等設施。船只在航行前應檢查各部位的機械與設施是否良好，不得帶病作業。定期不定期的組織人員進行船只的安全檢查，安全教育和培訓，以確保水上作業的安全。

落實專業的電工對施工現場的用電線路和設備進行鋪設、巡查及檢修。電源箱內要有漏電保護器，電機外殼做好接零保護，隨機用的電纜線不得捆在架管或鋼筋上，防止破損漏電。用完的電器設備先斷電再盤電纜，電機放在干燥處，防止受潮造成電機燒毀現象。

8、環境保護

施工作業產生的灰塵，除在現場的作業人員配備必要的專用勞保用品外，還應隨時進行灑水，以使灰塵公害減至最小程度。

嚴格控制各機械設備的噪音污染，白天控制在85分貝，夜控制在70分貝，以減少噪音。

對廢水通過臨時排水溝、集水井及水泵和管道收集排入沉淀池進行無害化處理后再重新排入曹娥江中，并對排入曹娥江中的水定期進行檢測。

曹娥江內取土必須離開堤防150m以外，以確保堤防的安全。

保護好施工現場的圍擋、標牌和標識的保護工作，做到標牌清楚齊全，各種標識醒目，現場整潔文明。

結語：

分層戽水施工在近年來應用得到了一定的提升。相對于傳統的碾壓填筑方式相比較，碾壓填筑較適合粘性土體的碾壓填筑。對于砂性土體，采取碾壓填筑，含水量控制很能精確到位，碾壓效果不是特別理想。而本論文中的砂性土非常適合在填筑中戽水密實，其發展前景非常廣闊。