分叉吹填管口同步施工减少挤淤及平整度控制研究

1、吹填管口分叉同步施工，减少挤淤影响及平整度控制研究编 制：审 核：2015年10月编制单位：横琴新区综合开发工程项目经理部 编制日期：吹填管口分叉同步施工减少挤淤影响及平整度控制研究孔令含屮交烟台环保疏浚有限公司横琴新区综合开发工程项目经理部摘要:随着国民经济建设事业的发展，吹填造陆以较低的成本、 较高的效率成为沿海地区解决用地问题的首选方案，其中绞吸船吹填 造陆是最常用的一种方法。吹填平整度、挤淤等是吹填施工中重要的 控制环节，本文将结合珠海横琴新区综合开发项目中心沟北区填筑工 程北2-2c区吹填砂施工质量控制措施，对吹填管口分叉同步施工方 法控制平整度及挤淤加以研究分析，总结施工经验，为后

2、续类似工程 提供参考。关键词：吹填管口；分叉；平整度；挤淤影响；控制1工程概况横琴新区综合开发项目中心沟北区填筑工程位于珠海市横琴岛， 填筑范围为：东至了期路（原名琴乐二路），南至天沐河，四至旧环岛 西堤和环岛西路，北至小横琴山。北区填筑工程分两期实施，其中北 2-2c区为二期实施项目,设计为吹填砂填筑工程,设计填筑标高+37m, 吹填面积3&15万打，吹填砂工程量240.01万m3,吹填区横向宽度 450m,纵向最大跨度910m,跨度大。北22c区平面布置示意图见图 l-lo图11：北2-2clx平面位置布置示意图2设计内容及要求根据珠海横琴新区综合开发项目中心沟北区填筑工程施工图

3、设计内容，北22c区为吹填粉细砂，其淤泥含量不得超过30%；吹 填标高为+3.7m，吹填区应结合围堰施工时序分级吹填，第一级由原 地面吹至l5m,第二级吹至3.7m,吹填允许偏差为±150mm,流失 率按18%考虑。临时围堰为实体斜坡式结构，堤心采用袋装砂形成, 堤顶设计高程4.50m,顶宽2.00m,在标高2.00m处设置一级平台。 围堰外侧坡比为120,内侧边坡为l:1.5o填筑区施工前基本为鱼塘和塘梗，鱼塘塘底高程多数在-0.5m 1.5m之间，塘土更高程约0.8m1.5m,鱼塘错横交错，星罗密布，各 鱼塘之间通过2m左右开口及水闸连通，原地基土主要为淤泥，厚度 多达25m,地

4、基承载力差。3施工部署及工艺优化3.1施工部署本工程投入一条3500m3 /h大型绞吸式挖泥船进行吹填砂施工， 采用采、运、抛、绞吸船吹填砂的施工方法，即从砂源地取砂、装船， 经水上运输至磨刀门水域的临时储砂坑抛卸，再利用绞吸船吹填至北 22c区。储砂坑位于横琴岛西侧蘑刀门水道，采用吹填钢管规格为 800mmx 1200mm,管线总长度为5680m,由水上管线、水下管线及 陆地管线组成，沿港澳大道架接至北2-2c区，吹填管口布置在填筑 区西南角位置。北22c区施工布置示意图见图31。3.2.1大管单出口吹填施工方法目前吹填造陆工程普遍采用大管单出口吹填的施工方法，由于本 工程吹填物料为粉细砂，

5、吹距较远，并结合我部前期施工经验，采用 单岀口吹填施工工艺存在以下缺点：（1）由于大管单出口吹填流量大，吹填粉细砂料不易扩散，易 在管口附近堆积，形成沙丘状，与周边高差较大，需及时延伸接卡管 线。移接管线较为频繁，造成船舶生产性停歇时间较长，影响船舶两 率。（2）大管单出口吹填管口冲力较大，直接采用大管吹填容易引 起拱泥形成“淤泥包”，后期处理难度大；另外过大的水流会将吹填 区淤泥搅动形成流泥状，吹填粉细砂以楔了形式镶入泥层，造成砂料 损耗。（3）为避免吹填水流强力冲刷圉堰，从而造成临时围堰失稳， 造成不必要的经济损失，结合现场施工经验，吹填管口布设位置距离 围堰安全距离为90-120m,从而

6、容易形成吹填死角情况，吹填粉细砂 向围堰方向形成自然坡度（1:1001:300）,吹填平整度不能满足设计 要求，需进行机械整平，增加工程投入。（4）吹填管线均为800mm钢管，场区内管线运输、接卡需借 助水陆钩机，施工效率很低，每次吹填管口管线延伸需50-70分钟, 对工程进度造成较大影响。322吹填工艺优化为提高吹填区平整度及控制挤淤，对大管单出口吹填施工方法进 行了改进，通过在大管管口连接小管径管线分流，釆用分叉管口同步 施工的方法。分叉管头为在800mmx6000mm钢管体身上焊接 320mm短钢管接头，沿大管呈树状分布，短钢管接头再通过旋转式 控制闸阀连接320mmpvc塑料管，对大管

7、进行分流吹填。分叉管头 结构形式见图32。图32：分叉管头组装图4分叉管线设计4.1分叉管口数量及间距根据疏浚与吹填工程施工规范(jts 207-2012),淤泥、粉砂陆上吹填形成自然坡度为1:1001:300,结合本地区其他区域施工经验，本工程吹填粉细砂坡度取1:250,为满足平整度允许偏差值土根据上图所示，相邻分叉管口间距d=2xahxtane=2x0.15x 250=75m,又北2lc区横向最大宽度450m,所以需至少布设5个分 叉管口，为确保吹填标高及平整度满足设计要求，本工程共计布设分叉管口 6个。分叉管线平面布置图见图42。图42：北22c区分叉管口平面布置示意图图43：泥塘吹填管

8、线布置图4. 2分叉管线管径计算分叉管头就是将原来的一条大管径分叉管头分岀若干条小管，相 当于多条小型绞吸船同时进行吹填砂施工，这样减少了大管口出水的 冲力，达到定消能效果，避免对原泥面冲力太大而引起“拱淤”。 另外，在每条分叉管线初始端设置闸阀，使各条小管调整、接管等工 作互不干扰。分叉管头应用的原理：q= l/4nd2v（1）式中：q为流量，d为吹填管直径，v为流速。在保证流量和速 度不变的情况下，大小管头之间转换是与管头直径的平方成正比。现大管直径为800mm,需要分叉到6个小管头，带入公式（1）, 则有 1/4 xttx soo? xv=6x 1/4xnxd2xv（2）从上式得到小管直

9、径d二326.6mm,取整320mm,故小管直径取320miho4. 3泥塘管线接卡本工程分叉小管采用pvc塑料管（320mm x 10000mm或6000mm）,重量轻（75125kg）,泥塘内管线搬运省时省力，1名工 人釆用滚动的方式即可完成管线调运工作，同时多名工人可形成流水 作业线，相对于单出口吹填管线（采用800mm x 12000mm或 6000mm钢管，其中800mmx6000mm钢管单节重达2216kg）,大 大提高了工作效率，同时节约了投入成本。图4-4：泥塘内管线调运目前大部分绞吸船配备的吹填管线均采用法兰连接的组装方式, 接卡工作需机械配合多名工人作业，机械与人、人与人间

10、均需默契配 合，对人员素质要求高，平均每完成一个管口接卡需20-40分钟，施 工效率较低，同时存在较大的安全隐患。为提高工作效率并保证人员 安全，本工程泥塘吹填管线采用的pvc塑料管对此进行了优化，部分 分叉管线采用了承插连接方式，即管线一端大一端小，两根管线首尾 套入夯实压紧，该种连接方式密封性可满足塘内吹填，每个管口接卡需5-10分钟，节约了时间。图4-5：分叉吹填管线接退卡5吹填质量控制分析5.1吹填平整度控制在吹填工程中，吹填区控制平整度的方法主要由两种，即：机械 整平法和水力法。机械整平法是采用推土机、挖掘机、自卸汽车等设 备在吹填区内进行二次倒运，即将泥土从高程高的位置运至高程不足

11、 的位置，从而达到平整吹填场地的目的，进而控制吹填平整度；水力 法的工作原理为：在吹填施工中，充分利用水流的携带泥沙的能力对 泥浆的流速以及流向进行合理的控制，对吹填区不断平整，最终使吹 填区满足规范或设计要求平整度。机械整平法施工成本高，并且受场 地具体情况限制比较大，而水力法成本低，经济效益好，因此木工程 采用水力法进行吹填区平整度控制。北2-2c区吹填区6条分叉管线 自西向东推进式布设，对整个施工区已达到全覆盖，完全满足水力整 平法施工要求。为确保吹填标高达到设计要求，并且平整度满足要求，为此我部按照测量技术人员在吹填管口位置设立了竹竿标尺，竹竿上喷涂油漆 标设吹填控制标高（+3. 7m

12、）,同时施工期间建立了严格的值班旁站制度，吹填至设计标高后及时安排管线人员向前递进接卡管线，同时在 新吹砂管口位置进行控制吹填标高放样，如此反复直至施工结束。工程结束后，我部每100m抽查了一个检测断而，并按间隔20m采集了 吹填后高程数据，共计采集了 197个高程数据，平均标高+3. 81m,最大标高+3. 96m,最小标高+3. 65m,满足设计要求。图5-1：抽查断面平面位置示意图占号八、高程点线性（高程 点）图5-2：抽查高程点数据分布示意图图5-3：吹填效果图5. 2挤淤控制本工程各填筑区内鱼塘星罗密布，各区域塘境及香蕉林带纵横交 错，根据陆域形成工艺流程，第一层吹填标高为+l5m,

13、目前各塘境 标高为+0. 8m+1. 5mo吹填过程中，需使吹填砂均匀覆盖于淤泥表而 上，同时避免淤泥流动及因累积效应而产生大量拱起的淤泥包。与大 管单出口吹填相比，分叉管头吹填施工技术起到了消能的效果，减少 了对原状软弱地基土的搅动，同时并列排布的吹填管口有效吹填面积 相互叠加重合，彼此之间乂相互影响牵制，加速了吹填物料的沉降, 使得吹填砂均匀覆盖在淤泥表面，有效控制降低吹填挤淤影响。具体 效果图如下：6分叉管头吹填技术特点(1) 本技术简单易行，只需将吹填管头经分叉管头分岀若干条小 管，实施起来灵活方便。分叉管口可通过各自闸阀控制施工，与大管 单出口吹填相比，需要进行管线维修、吹填管口延伸

14、接卡等工作时, 施工船舶无需停泵，封闭该条分叉管端头闸阀即可，提高了船舶时间 利用率。(2) 通过吹填管线的合理布置及分叉管头的消能效果，可有效控 制吹填挤淤影响，保证了吹填施工质量，有效解决了大管单出口吹填 施工存在的质量隐患问题。(3) 本技术具有吹填平整度好，施工质量有保障，施工效率高、 效果明显，尤其是对吹填质量要求较高的软基处理工程，可一次性吹 填至设计标高，避免反复移动调整管头的时间，节省了大量设备投入, 缩短了施工工期。(4) 通过大管分流至小管进行吹填施工，充分利用了各条小管可 以灵活、快速移动、接卡省时省力等优势，有效提高了施工效率。7结论分叉管头吹填施工技术在珠海横琴新区综合开发项目中心沟北 区填筑工程北2-2c区吹填施工中得到了很好的应用，吹填平整度及 挤淤影响得到了较好的控制，提升了吹填砂施工质量，同时在施工效 益方面也具有一定的收获。另外，分叉管头吹填