大型充填袋在天津港围埝工程施工中的应用

大型充填袋在天津港围埝工程施工中的应用赵长伟(天津港港务设施管理中心,天津300456)

摘　要:通过天津港南疆南围埝工程施工实例,从充填袋的材质、充填材料、施工方法、质量控制、施工沉降控制等方面对大型充填袋在天津港围埝工程施工中的应用问题进行了充分分析,认为大型充填袋在天津港围埝工程施工中的应用已具备成熟的条件。关键词:围埝;充填袋;应用中图分类号:U655.541 文献标识码:　B 文章编号:1005-8443(2006)05-0338-03

收稿日期:2006-07-20;　修回日期:2006-08-10

作者简介:赵长伟(1964-),男,天津市人,工程师,主要从事水工建筑工程研究。Biography:ZHAOChang-wei(1964-),male,engineer.

大型充填袋具有在软基上构筑施工适用力强、施工速度快、造价低等优点,目前在中国河、海堤坝及护岸工程中得到广泛采用,而在天津港围海造陆工程施工中,作为围埝工程的堤心结构,目前仍处在施工试验阶段,因而通过对工程施工实例的分析来检验大型充填袋在天津港围埝工程中的应用是必要的、及时的。

1　充填袋及其充填材料目前在天津港围埝工程施工中使用的充填袋主要有聚丙烯编织布充填袋和编织无纺针刺复合布充填袋两种。在天津港南疆南围埝工程施工中,堤心顶部两层充填袋采用了编织无纺针刺复合布(200g编织布+

150g无纺布),施工过程中各项技术参数指标———透水性、强度、抗老化、延伸长率、单位质量等均满足施工及设计要求。使用的主要堤心充填材料有固化土和砂性土两种,固化土主要是海上就近取泥(土)、添加水泥及细砂作为固化剂,一般1m3泥土中考虑添加100kg水泥及0115m3细砂;固化土主要在天津港北大防波堤西内堤工程及天津港南疆滩涂工程中采用,固化土充填施工的优点是可在施工区域就近挖泥。砂性土主要在天津港南围埝工程及天津港南疆二期翻车机房围埝工程中采用,材料来源主要有陆上购运、施工区域附近海上船机挖运砂性土,外购后海上运输砂性土3种。在天津港南疆二期翻车机房围埝工程中由于可以陆上充填,无须船舶施工作业,因而全部为陆上购运砂性土。在天津港南围埝工程中,东段东部600m全部采用陆上购运砂性土,其它区段有陆上购运然后船机倒运砂性土,施工区域附近海上船机挖运砂性土,外购后海上运输砂性土3种情况。由于天津港近海区域砂性土的材质较好,施工过程中材料的固化速度较快,材料流失量少,而且可直接利用船机设备挖运,成本较低,是目前天津港围埝工程施工中大型充填袋施工的最佳充填材料。

2　充填袋施工方法充填袋施工采用水力充填法施工。主要施工工序为充填袋加工制作→船机设备的组装及船只定位→大型充填袋的铺设定位→充填袋材料的充灌。211　船机设备的配备通过天津港南围埝工程等的施工实例分析,可考虑每100～400m作为一个施工作业段,每个作业段配备l艘定位船(450～600t自航驳)驻位,定位船上配1台120～150kw发电机、2～3台充灌泵(充灌效率30～

第27卷第5期 水　道　港　口Vol.27　No.5

2006年10月 JournalofWaterwayandHarbourOctober,200635m3/h)、4支高压水枪、1台挖掘机(斗容量019m3,挖掘机的臂长15m以上),由3艘运料船(400～700t)供

料。212　充填袋的加工与制作充填袋加工成长方形,其尺寸宽度以施工图纸为准,同时结合施工沉降量的控制并增加3%的缩率;每9

m3设四根拉筋用拉筋控制其厚度,充填袋厚度最底层一般控制在016～017m,以上各层一般控制在014～

015m之间;充填袋上下层边缘每2m设扣环和紧固定位带,充灌口直径12cm,袖口长40cm,一般每个充填袋设6个灌口,位于充填袋上层,距边缘3m平行等距离分布。充填袋采用35支3股锦纶线用工业缝纫机缝合3道(先缝1道,折叠后再缝2道),要求缝合牢固。制作好的充填袋按图纸位置,用明显的标记画出对中线,并标明铺设方向。充填袋横向应为整体,纵向尺寸应大于横向,一般为20～50m,在天津港南围埝工程中,底部1～4层为12m,5～7层为20m,8层以上为24～36m;纵向层间错缝不应小于3m,以防充填袋上下层之间出现通缝现象。213　大型充填袋的铺设及定位根据天津港围埝工程施工经验,对于低潮水位人工可下海作业的施工区域,可采用交通船配合、人工下海作业的方法进行充填袋的铺设和定位;对于低潮水位较高的施工区域,采用交通船只配合定位船铺设和定位。充填袋的轴向应与埝体的轴向位置一致,上下层充填袋之间必须用拉筋系牢并有3m的搭接,同层充填袋之间搭接应紧凑。214　充填袋材料的充灌备有充灌设备的定位船在施工作业段埝体安全区域以外抛锚驻位,运料船随时备好料停靠在定位船的外侧,充填时利用挖掘机将运料船上的材料倒至定位船上,启动发电机及充灌泵,连接导管并将其插入充填袋内,利用高压水枪注水搅拌均匀砂性土并使其达到一定的含水量,以便于充灌施工作业,达到最佳含水量并搅拌均匀的砂性土经充灌泵及导管输送到充填袋中。充灌大型充填袋顺序是:先充灌四角后充灌中间,当充灌到一定饱满度后人工踩踏袋体表面,以利于充填袋中水的排出,充填袋达到预定的充盈度后要控制好充灌压力以防充填袋破裂。

3　施工质量控制311　施工过程的质量控制大型充填袋施工过程中遇到的最大困难是施工过程中的浪损问题。由于天津港近海的地理位置及海洋天气的影响,因而在天津港围埝工程的施工过程中,平均每7d就出现一次大风天气(6级以上大风),平均每个月都有l～2次8级以上的大风天气,而且受外海台风的影响,经常有涌浪出现,对已充填的充填袋损毁较大,充填袋损毁的情况主要有如下几种:(1)上层充填袋移位、滑动、坍落;(2)各层充填袋外露部分,已充填固结的砂性土被海浪掏空;(3)被掏空部分的充填袋撕裂、破损,由表及内,造成埝体部分地段塌陷;(4)严重地段整个断面充填袋除最下3～5层外,全部被冲毁。控制措施:(1)改善充填袋的材质,用编织无纺针刺复合布(200g编织布+

150g无纺布)代替聚丙稀编织布;(2)在充填施工过程中,根据南围埝工程施工经验,在充填袋上每4m加设一根拉筋,将上层充填袋与已充填的充填袋扎结实,在风浪较大的作业时间,采用在充填袋上扎钢筋棒(海侧、港侧延袋边1m以内每4m扎一根,扎入下层充填袋),使充填袋稳固,同时对于低潮水位较高的施工作业区域,采用低潮时充填半饱后至高潮时再继续充填饱满的方法,在加快施工进度的同时保证了充填袋砂性土的固结度,

并减少“滑包”现象的发生;(3)通过缩小流水步距尽快形成下道工序的施工。(4)对于低潮水位较高的施工区域可采用在埝体的两侧抛填块石进行防护,该部分块石在施工后期可作为压脚块石利用。在充填袋施工过程中,要定期对充填袋施工的沉降速率和土体深层侧向位移进行观测和监控,如沉降速率过快或侧向位移过大,均不能继续施工,应待沉降稳定后才可继续施工作业,在施工过程中,还应随时控制充填袋的充灌厚度及埝体的整体轴向位置,确保充填袋的中轴线与埝体轴线在同一位置上。312　施工沉降量的控制施工沉降是围埝工程施工过程中需研究的主要课题,关系到埝体成型后断面尺寸是否符合设计规范的

9332006年10月赵长伟　大型充填袋在天津港围埝工程施工中的应用验收要求,因而在工程施工开始前应认真分析并计算出施工沉降量并在施工过程中加以控制。31211　施工开始前的沉降量计算及控制在工程施工开始前应认真分析施工作业区的地形地势情况,根据地形情况和埝体施工过程中的荷载情况计算施工期的沉降量及工程完工后1a内的预留沉降量。在围埝工程施工过程中,由于水上塑料排水板的打设施工已使地基达到了一定的沉降和加固效果,因而在施工期间,埝体整体沉降情况是横断面形成锅底状沉降,横断面中心位置一般沉降最大,可采用抛物线图或采用微积分法算出施工沉降量,根据计算结果将底部几层充填袋的横向尺寸加大,同时根据平均沉降量增加几层充填袋,并将增加的沉降量考虑在整个充填袋上,由于充填袋施工的成本比袋装碎石及模袋砼施工成本低,因而在对沉降进行充分考虑的同时节约了工程成本。根据天津港的地形情况,结合天津港已完工围埝工程的施工经验,平均沉降量在施工期为50～70

cm,工程完工后1a内的平均沉降量为50～80cm。31212　施工过程中的沉降量控制充填袋施工过程中的沉降控制是围埝工程中监测工作的重心,在充填袋施工过程中,应每天对各施工段面的沉降情况进行监测和控制,如果沉降速率在设计允许的范围之内,可继续施工作业,如果在设计允许范围之外,则应停止充填施工作业,并认真分析沉降速率过快的原因,一般情况下,沉降速率过快的原因有以下几种:(1)施工速度过快,下层充填袋还未达到设计要求的固结度之前就开始了上一层的充填袋施工作业,解决方法:适当放慢施工速度,待下层充填袋达到设计要求的固结度后再开始上一层的施工作业;(2)个别地段地基的稳定性较差,在设计阶段未能考虑到个别作业区(一般范围较小)地基不稳定情况,解决办法:施工过程中在分析原因的基础上,请示业主和设计单位,提出设计变更,并积极采取措施进行防护和控制以确保埝体和地基的稳定性;(3)施工工艺存在问题或充填材料含泥量较高,解决方法:改进施工工艺,提高充填材料的质量。在天津港南围埝工程中,从充填袋施工开始直到整个埝体施工完工,每天对沉降速率及沉降量进行监控。在施工过程中,个别区域由于赶工期,充填袋在未达到设计要求的固结度之前就开始了上一层的充填施工作业,造成在施工后期沉降速率过快现象,施工单位对施工方案及时进行了调整,通过加大施工作业面提高施工进度同时减缓每层充填袋之间的进度将施工沉降量控制在了设计范围之内。监测结果表明:施工期实测沉降3810～6713cm,平均沉降量为5018cm,施工过程中的最大沉降速率为16mm/d,但绝大部分施工时间内的沉降速率均小于15mm/d。施工完工后沉降量监测表明:在埝体完工后一月内地基沉降值最大,实测沉降1510～45

cm,以后地基沉降趋缓,沉降速率在015～3mm/d,监测结果表明,地基在施工过程中是稳定的。

4　结论通过大型充填袋在天津港北大防波堤西内堤工程、天津港南疆南二期工程、天津港南疆南围埝工程、天津港南疆滩涂工程、天津港南疆二期翻车机房围埝工程等工程中的应用表明:大型充填袋在天津港围埝工程中的应用效果比较理想,完全满足设计要求和业主对工程的需求,由于大型充填袋具有对软基基础适用力强、施工速度快、造价低等优点,因而在天津港围埝工程施工中可被大力推广应用。

ApplicationoflargepacksinenclosureconstructionofTianjinPortZHAOChang2wei(HarborFacilityManagementCenterofTianjinPort,Tianjin300456,China)