浅谈围海造陆工程中吹填黑砂的处理

浅谈围海造陆工程中吹填黑砂的处理

1加固塑料排水板的方法近年来，天津滨海新区发展迅速，城市建设规模逐渐增大。天津滨海新区建设用地紧张，大量土地必须通过海岸带形成。不少学者致力于围埝、吹填泥以及软基处理的研究,刘润等对围埝工程的施工方案及可行性展开了深入的探讨,通过一系列实验发现采用就地取土水力吹填方案时,填充的土体应采用塑性指数小于10的粉土,同时通过有限元模拟进行分析,结果表明在打设塑料排水板的地基上,采用模袋固化土方案建围埝,可以保证围埝的整体稳定性。部分学者针对吹填土的物理性质进行研究。刘莹等通过室内模拟实验测定了吹填土在不同土水比及不同添加剂作用下沉降后的容量、孔隙水及含水率等物理指标,得出吹填泥浆在静水的沉降过程中可分为沉积和泥浆自重固结两阶段。张中琼等提出了边吹填边加固的思路,通过室内模拟实验,得出了分阶段加固的方法在一定程度上抑制了泥皮的形成,有利于吹填土的加固。国内对于软土地基处理的研究已经比较成熟,刘吉福研究了排水固结法中不同断面砂垫层的厚度,分析结果表明,相同用砂量、相同排水速率时,半凹透镜断面砂垫层水头小于其他形式断面砂垫层厚度。董志良等依托天津滨海新区软基处理工程,提出了3种浅层超软土加固技术改进方案,同时研究了塑料排水板施工过程中的插板方案,得出塑料排水板施工过程中单排单管方案及加密方案要优于常规方案。目前国内对于吹填造陆的研究已经比较成熟,但主要针对于围埝稳定性、吹填泥以及软基处理的研究,吹填黑砂属于围埝工程中的一部分,国内相关研究较少,同时常规的吹填黑砂方法存在一定的问题,因此,有必要对现存的吹填黑砂施工技术进行改进。2路价格、工程内容及工程特点本工程位于天津南港工业区红旗路南侧,具体为北起红旗路,南至港云路延长线,西起B03,东至防波堤;工程内容为红旗路南侧公用走廊用地吹填造陆,包括新建路基围埝、二级子埝、吹填及地基处理等。吹填黑砂用于本工程新建围埝大部分路段,吹填黑砂使用段长度为4017m。3黑砂技术3.1吹填黑砂造成的流失采用常规的吹填黑砂施工方法,泵砂船通过软管向施工区域吹填黑砂过程中,会遇到以下几个问题:(1)将软管露出水面进行吹填,则会导致黑砂在沉入泥面前被水流带走,造成黑砂的流失;(2)将软管伸入水下进行吹填,黑砂的反冲力会导致软管的反弹,导致管口距离泥面过高,同样会导致黑砂被水流带走,同时还会改变其吹填方向,不能有效地控制其吹填砂面标高;(3)若将吹填管口伸入淤泥,则会很快造成吹填起堆现象,难以控制吹填标高,同时导致砂面的平整性很差。3.2消砂吹填黑砂施工针对上述问题,为了控制黑砂的流失率以及保证吹填后砂面的平整度,将软管口套上5m长的PVC管(高潮时水深可达6m),通过浮排加以固定并随时调节管口的高程,管口深入水下距离泥面1m位置,有效地控制管口与泥面的距离,防止黑砂被水流带走;同时,将管口套入PVC管之后,可以根据绳索移动浮排调整PVC管口位置,以控制吹填标高,均匀吹填。吹填黑砂施工时,根据围埝的断面尺寸,采用运砂船靠驳泵砂船进行吹填,吹填黑砂断面示意参见图1。施工中具体要求有如下几点:(1)基础吹填黑砂施工分段一次成型,施工时勤探水深,必要时进行补吹,确保吹填施工厚度。(2)堤心吹填砂进行分层、分段施工,分层厚度和充砂袋铺设的厚度一样,均为0.5m/层,充砂袋每筑高一层,吹填砂就吹填一层。(3)2条泵砂船连接4根缆绳,每根缆绳相距10~20m,同时左右泵砂船用缆绳连接浮排,通过缆绳控制浮排,从而确定吹填黑砂的位置。(4)软管垂直套PVC管,采用软管管口与PVC管口固定的方式,将软管管口伸出PVC管一部分,反向折叠,用铁丝捆绑,见图2。(5)为能够有效地控制PVC管口与泥面的距离,将PVC与浮排相连接,浮排上装有固定PVC的装置,上面有刻度,在吹填黑砂施工过程中,可以通过调节螺母精确来调节PVC管的上下距离。黑砂吹填之前,根据当时的潮位,调节PVC管上下位置,当PVC管口与泥面距离1m时,将其固定,在吹填黑砂时,根据吹填砂标高的增加,同时向上调整PVC管,保证管口与泥面的距离(见图3)。(6)PVC管直径的大小根据软管的尺寸确定,长度根据泥面高程以及水深来确定。4普遍流失率分析根据现场实际情况,各个位置黑砂的吹填厚度不同,分为1、1.2、1.4m三种厚度,每延米所使用的量也不同,吹填黑砂分5段同时进行施工,每段长度及其每段吹填厚度以及工程量见表1。以天为单位对吹填黑砂施工过程中每组泵砂船泵砂数量以及每条运砂船装载数量进行统计,在进行吹填后,再对实际完成的工作量进行统计,从而计算出每段每天的黑砂流失率。其中流失率公式为:式中,Cr表示流失率;M表示每天泵砂船中黑砂使用量;D表示每天实际完成黑砂工程量。对前6d每段的黑砂流失率与后17d黑砂流失率进行对比分析,从图4中可以发现,在套PVC管之前,黑砂的流失率较大,在20%~40%左右,在进行改进后,各段的黑砂流失率有了较大程度的降低。通过测深仪对吹填黑砂后的水深进行测量,每20m进行一次测量,通过测得的水深,分析其表面平整度。对吹填黑砂施工技术改进前以及改进后的平整度进行统计,通过统计前6d与后17d吹填黑砂总体的平整度,得出表2。从表2中可以看出:在吹填黑砂施工技术改进前,仅1段平整度较好,2段平整度一般,其他段的平整度较差,而在改进后,所有段的吹填黑砂平整度较好。通过对每段的黑砂流失率进行计算,得出其平均流失率,见图5。从图5中可以看出:在对吹填黑砂施工技术改进前,1段为BE段,受风浪影响最小,因地理位置关系,1段与潮流方向一致,所以平均流失率最小;2段靠近AF段已建围埝,平均流失率较小;3、4、5段平均流失率较大。在进行施工技术改进之后,各段的平均流失率都有了很大程度的降低,控制在10%左右。5黑砂流失率及平整度针对常规吹填黑砂施工过程中存在的问题,对吹填黑砂施工进行技术改进,提出使用PVC套管法,经过对此法使用前和使用后的黑砂流失率以及平整度进行统计分析,得出如下结论:(1)采