浅海滩涂水中作业围堰防护施工技术

发表时间:2021/5/6   来源:《建筑实践》2021年40卷第3期   作者:宋宜洋 胡秋月 黄晨茜
[导读] 在沿海滩涂地区,台风多发,日常阵风可达 7-8 级

        宋宜洋  胡秋月  黄晨茜
        中国建筑第二工程局有限公司  北京市 100160
        摘要:在沿海滩涂地区,台风多发,日常阵风可达 7-8 级,地质多为淤泥质粉质黏土,涉水施工围堰 施工难度大且长时间接受风浪的冲刷,极易造成垮塌,根据埕沾项目地处渤海湾南岸,针对浅海滩涂地区 地质水文环境特点,对围堰防护施工技术进行全面介绍和总结经验,供类似工程参考借鉴。
关键词:涉水作业;浅海滩涂;围堰防护
1 引言
沿海地区多为滩涂软土地基,软土一般 是在流水环境中沉积而成,带有粉砂颗粒并 呈现明显的层理,地区差异性较大,在浅海 水域修筑填土围堰具有遇水粉化,压缩性高, 透水性差,抗剪切强度很低,加之风浪冲刷 极易发生垮塌,因此项目采用水陆两栖挖掘 机,线内水中取土围堰法,竹竿苇板加固法 进行围堰防护,极大提高浅海滩涂围堰施工 功效及安全牢固性能。
2 工程概况
某项目位于山东省滨州境内,全长为 9.628km,行车道宽度: 2-2*3.95m,设计时速 120km/h,项目主要以桥为主,桥占比 90%,其中 S239 分离立交全长 1921m, 共计 66 跨,19 联,上部结构为 25m 预制箱 梁、40+63+40 悬臂现浇梁,采用 40+63+40 悬臂现浇梁上跨 S239 省道,桥梁净高 5 米; 鲁北化工特大桥全长 4399m,共计 190 跨, 43 联,上部结构为 25m、30m 预制箱梁;AK0+098 匝道桥全长 109m,共计 4 跨,1 联, 上部结构为 25m 预制箱梁 AK0+966.85 匝道 桥全长 204m,共计 9 跨,2 联,上部结构为 25m 预制箱梁、钢筋混凝土现浇箱梁。
2.1 地质概况
本标段地势平坦开阔,滨海平原地貌, 标段范围内多为虾、蟹养殖池,深度约 2 米, 地形平坦,盐渍土发育,地下水埋深浅,一 般在 0.2~1.0m 左右;表层 0~4m 以黄褐 色粉土和粉质黏土为主,4~20m 为淤泥质 粉质黏土和松散的粉土、粉砂层,软土及松 软土发育,工程地质条件差。
图 1 水文地质航拍图

2.2 水文概况
(1)地表水
线路横穿 25 个虾池,虾池内水深约 2m, 水压约 20kpa,路线所经过地区属于徒骇马颊水文区,河流顺坡发育,形成了由西南流 向东北的各河系,该区地表水矿化度较高, 一般为 400~500 毫克/升。区内河流侵蚀能 力较弱,因此侵蚀模数较小。马颊河为季节 性河流,径流的年内变化受降水影响,全年 水量大部分集中在 9-9 月份,径流全部集中在汛期。马颊河从孙马村闸以下至入海口段 有明显的潮汐现象。
(2)地下水
区域内地表新生代第四纪堆积层巨厚, 贮水条件良好,地下水贮量丰富,但受海相 母质积聚盐分和海水侧渗作用的影响,矿化 度较高。地下水埋藏较浅,类型单一,属第 四系孔隙潜水,主要由大气降水补给及河水 补给。含水层多由粉砂、细砂组成,在垂直 为咸—淡分布,浅层咸水含有一定数量的可 溶性盐,形成盐渍土。地下水对混凝土具结 晶弱腐蚀性,局部地段对混凝土具中等腐蚀 性。
3 方案比选
第一种方案:降水晾塘推土围堰法。 对线路所经区域整体进行抽水晾晒,再
进行推土填筑围堰,但由于项目线路整体横穿虾蟹养殖池,水用途主要分为 3 类:(1) 虾蟹养殖池用水。(2)盐化产盐需要循环水系统用作生产需求。(3)项目线路附近有大型企业,需要用水进行冷却水循环,一但供水不足可能引发化工厂爆炸发生重大安全事故。与相关部门协调并考虑以上因素,采用降水晾塘推土围 堰法无法实现。
第二种方案:运土直接填筑法

根据几何尺寸和现场情况,直接用土方运输车进行倒土填筑,围堰高度按高出施工时水位1.0m,挖机、推土机向前平整 推进,在围堰填筑至 20 米左右处,因地基 表层 0~4m 以黄褐色粉土和粉质黏土为主, 4~20m 为淤泥质粉质黏土和松散的粉土、粉砂层,软土及松软土发育,土方含水量大, 强度承载力不足,运输车辆深陷,无法进行运输施工,另外附近土资源匮乏,运距较长, 成本巨大,效果不佳。
第三种方案:在征地线内,用水陆两栖挖掘机,线内水中取土围堰法。
结合前两种方案的经验总结,解决土资 源匮乏、吸水性大、粉化是核心关键,现采用水陆两栖挖掘机,线内水中取土,解决土 资源匮乏的难题,并将围堰施工分为:水深 1.5 米以下浅水区域,深 1.5 米以上的较深区域,域面积小于 500 亩,面积大于 500 亩四种环境类型,同水深,不同面积的利用不同的填筑方法。
水深小于 1.5 米的易一次修筑筑成型法。水深大于 1.5 米的,分多次填筑法进行修筑,一次将土埂修筑到超出水面 0.5 米。 对围堰用土工布进行初步防护,待初步成型的堰体自然沉降 5-7 天,开始进行堰内第一次抽水。随着抽水水位下降的同时水挖机进行薄弱部位的加固。当水位下降至水深一半高度时,停止抽水。堰体进入第二阶段沉降期 3-5 天,(根据土质情况确定沉降期)。进 行第二次抽水,水位下降至常水位深度的三 分之二时,停止抽水观察堰体情况,看有无 薄弱部位。若有局部垮塌塌陷情况及时用水 挖机再次加固,待堰体稳定后,再次将水一 次抽干。


图 2 围堰施工示意图
若抽干水后堰体稳定可进入控水期(将 渗流和地下反渗上来的水)利用积水坑排水 法,保持塘底无明水,进行凉塘。待塘底稍干可利用常用挖掘机(210 型)配带钢板, 150mm*500mm*20mm 为宜,对围堰进行最终翻 土加固。
以上三种方案,通过实际运用对技术可 行性、施工工期、经济效益方面比较分析,方案三施工技术最成熟有效,成本最低,受 环境周边因素影响较小,最为可行。
4 围堰加固施工工艺技术
4.1 围堰加固原因分析 本项目全线围堰总长目前约 20km(单侧
累计长度),目前已修建完成围堰被风浪冲 刷均出现不同程度损毁,急需增设防护,避 免冲刷过度出现围堰坍塌现象,否则将造成返工,制约工程进度。如在主体施工过程中出现围堰坍塌,围堰进水后将会造成较大经济损失。其中鲁北化工特大桥部分围堰水深达 2.5m 以上,围堰被风浪损毁较为严重,需增加围堰防护,防止坍塌增加返工费用。 4.2 围堰加固方案
图 1 围堰加固施工示意图

(1)测量放样
以围堰坡脚线处为基准,向虾池水平外 扩 0.5m,做木桩压入控制点,间隔 50m 放一 个控制点,然后两点之间挂线,控制木桩位 置。
(2)压木桩
根据测量放样出的控制线,每隔 600cm 压入 1 根 10cm~13cm 直径木桩,木桩入土深度不小于 1.5m,木桩顶露出水面高度不得 低于 1.0m。压木桩过程中需确保桩体垂直度, 并不得随意调整木桩间距。
(3)开槽
待压木桩完成后在木桩内侧(靠近围堰 侧)开挖一条宽 50cm,深 50cm 沟槽,开挖 沟槽过程中应注意不要对木桩造成挠动。
(4)安装苇板
将苇板通过铁丝捆绑在木桩内侧,苇板 单片长 2.2m,高 1.2m,搭接长度不小于 10cm, 苇板底部应紧贴虾池底部,且露出水面部分 高度不得低于 1.0m。
图 3 苇板样式
(5)挂设复合土工膜 复合土工膜采用碎石袋沉入开挖沟槽
内,防止上浮;复合土工膜采用 400g/m2, 紧贴苇板挂设,露出水面高度不得低于苇板 顶面高度。
(6)回填土方
围堰与苇板间间隙采用素土进行回填, 回填过程中禁止用力挤压,填土高度齐平苇板顶面高度。
围堰成型航拍图
5.结束语
在浅海滩涂水域,淤泥质粉质黏土地质, 台风频发环境恶劣的情况下,通过用水陆两栖挖掘机,线内水中取土围堰法填筑围堰,并采用竹竿苇板防护加固围堰,不仅提高了 水域围堰的施工功效,而且有效减少了土方的输入,节约了施工成本,总结了一套成熟 的施工方法和工艺,为同类型近海域围堰施 工防护提供了借鉴和参考。

参考文献
(1)孙飞达;深圳围海造地地区上部结 构-基础-地基共同作用分析[D];西安建筑 科技大学;2011 年
(2)孙 鹏;超软土地基袋装砂筑堤技 术的应用[D];浙江大学;2011 年
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