浅谈吹填施工在围海造地工程中的应用

摘要：本文结合正在实施的围海造地工程的实例，就绞吸船吹填施工在围海造地工程中的绞吸船选择、排泥管线布设、排水口设置、吹填施工控制等应用进行了一定的探讨。

关键词：吹填造陆；管线；平整度；施工控制。

1.前言

近年来，随着改革开放的不断深入发展，经济发达的沿海地区，人口不断的稠密，土地的需求日益增长，地少人多的人地矛盾不断加深。而围海造地能在成本相对较低的情况下，解决了用地问题。对于缓解经济发展与建设用地不足的矛盾起了重要的作用。下面我们结合湛江市某围海造地工程B区吹填施工的为例，详细论述一下吹填施工在围海造地施工中的应用，以及在施工过程中遇到的问题该如何解决的建议与大家共勉。

2.工程简介

湛江市东海岛某围海造地工程位于广州湾内湛江港规划的东海岛北岸港区。该围海造地工程共二个阶段。第一阶段工程划分为A4-2区、B区两个区域。填海造地形成陆域面积约为467.79万O，回填疏浚土方量约3640.49万m?。其中B区工程填海造地形成陆域面积约为205.93万O，回填疏浚土方量约1810.42万m? 。（详见图1）

3.吹填施工工艺

3.1施工顺序及安排

根据围堰进度分顶标高+3m、+5.3m和+7m三层吹填。绞吸船在围堰达到标高+3m后开始吹填施工，与围堰顶标高同步提升。（详见图2）

3.2施工控制

3.2.1吹填方式选择

常用的吹填方式分为两种：1、直接吹填：一般吹填工程应优先采用绞吸船直接吹填的施工方式；在通航繁忙的航道上疏浚吹填，宜采用耙吸挖泥船直接吹填的施工方式。2、挖运抛吹、挖运吹：当取土区与吹填区距离较远时，宜采用挖运吹或挖运抛吹的施工方式。

本项目根据工期要求及取土区位置情况，我部采用直接吹填方式，安排3艘生产能力3000m3/h以上的绞吸船进场进行施工。

3.2.2排泥管布设

绞吸船在吹填造陆工程中被广泛采用与他的管道输送特性是密不可分的。采用管道输送的方式，可以将疏浚土直接从开挖区域输送到造陆区域，绞吸船可以连续施工，时间利用率高，而且采用管道输送疏浚土渗漏情况极少，对海洋环境影响较低。所以排泥管线是绞吸船施工生产的“大动脉”，管线施工质量直接影响船机效率的发挥，我们必须重视管线布置工作。

管线的布置原则是尽可能采取直线形布置，并尽量避免因陡坡、急弯而产生负压。

目前绞吸船使用的管线按照布置的位置可以划分为：陆上排泥管线、水上排泥管线。

1）水上排泥管线抛设：船舶定位、摆动锚抛设作业完成后再进行浮管抛设作业。由绞锚艇协助进行浮管抛设作业，浮管的结构均采用1+1的组装方式，即1节钢管（附浮筒）+1节橡胶软管（见图2）。水上浮筒管线预先按需要长度进行连接，用拖轮拖带，连接好后抛八字锚固定，以克服水流、风、浪和吹泥冲击力的影响，水上排泥浮管两端分别与绞吸式挖泥船和陆上管线相接。本工程为便于其它施工船舶通行，在近岸400m采用沉管，其余采用浮管。

2）陆上排泥管线布设较容易，关键在于提前根据各施工船舶开挖方量规划好主干管线吹填的区域。主干管线上应预留多个吹填分支口。进行整体吹填时分支口间距控制在150m―200m为宜；进行局部吹填时分支口间距宜控制在100m。陆地管线布置中也要注意一些细节问题。我们要统筹考虑管线布置工作，尽量避免管线位置不合理产生的重复拆改管线情况，避免增加不必要的管线布置费用。

3.2.3吹填区排水口设置

排泥管出泥口尽可能远离排水口，加大泥浆在吹填区内的流程，必要时在内设置拦污栅，以尽可能地延长吹填泥浆的流程，以降低吹填区内的泥浆流速，使吹填泥浆充分沉淀，提高沉降效果，以减少对周围海域的污染。

为减少吹填区的泥砂损失，施工时应成立排水监控小组24小时值班控制水位，用泥浆浓度比重计检测排水口排水浓度，根据排水浓度调节水位标高。当吹填土有特殊要求时，应根据有关部门指示的泥浆浓度排出水流。

本项目吹填排水口采用溢流堰式，分为两种形式，下面以本项目其中一个单位工程（B区）为例进行说明：

1）B区在K4+950处设置排水口，采用预埋钢管和集水井的方式（详见图4）。在排水口预埋12根间距2m的φ1000钢管，中间填充砂袋，标高位于+2.3m。根据吹填区域泥面标高及时加高排水口集水井挡板，使水面标高≥泥浆沉淀标高0.5m，同时每天用泥浆浓度比重计定时监测，使泥浆流失率≤10%。

2）在B区K3+909处设置埋管式排水口。排水口设置10根Φ600排水管，管间距3m，预留位置砂袋顶标高为6.5米，埋管后管顶标高达到7.3米左右，作为辅助排水口（详见图5）。以利于分块形成陆域，加速排水固结，而且有利于减少B区陆域形成后场区平整工程量。

由于排水口的出水流量较大，为防止溢流口处水流对围堰的冲刷，应在排水口出口抛块石及碎石，更好的防止水流冲刷堤脚形成深坑影响围堰稳定。

3.2.4吹填施工平整度的控制

规范对于不同土质有不同的平整度要求，交通运输部 《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）中，在未经机械整平的情况下，吹填高程允许最大偏差为：淤泥±0.6m；细砂、 砂质土±0.7m；粗砂±0.9m；硬质粘土± 1.0m；砾 石±1.1m。也就是说，流动性越大的土质，对平整度要求越高。

吹填区平整度控制方法一般有水力法、机械整平法两种。水力法即在施工中，通过水流的挟泥能力，合理的控制泥浆的流向、流速，使得最终的平整度达到设计及规范要求。机械法主要采用挖掘机、推土机、自卸汽车等在吹填区内进行二次倒运，将高程高的位置的泥土运至高程不足的位置，达到平整场地、控制吹填平整度的目的。由于B区围海造地面积约为205.93万O，依托于机械整平不经济，且受施工场地土质条件限制大。因此，我们主要采用水力法，在绞吸船吹填的过程中，通过调整管线的位置、喷口的方式等控制水流流向，达到平整陆域目的。

本工程有3艘大型绞吸船同时吹填施工，在管线的总体部署上，遵循距离排水口或者龙口由远及近的原则布置。施工过程中，需要定期对吹填管头进行检查，掌握每日管口处的泥面标高、水流流速流向，以便于确定下一步的接管计划。在管口处标高的控制上，考虑沉降因素后，尽可能吹高（不宜超过设计及规范平整度允许的最大高程），在保证平整度的情况下，减少接管工作量。

在吹填距离不大的情况下，根据绞吸船船况及吹填需要，一般在管口处加装喷头，喷头有直喷和散喷（即扇形喷头）两种。当吹填距离较长或者超出绞吸船的经济吹填距离时，不宜加装喷头，否则对绞吸船的生产效率影响较大。

先期吹填时，一般采用直喷的方式，这种喷头缩小了出泥管口的大小，管口处泥浆流速较大，可以将泥砂输送至较远处，可对平整度控制有利。后期吹填时，管口处泥浆往前流动困难，则改用散喷喷头，这种喷头在排泥口泥浆呈散落状，泥砂向四周流动较缓，易于在管头附近沉淀。两种喷口结合使用，可以更好的调整水流的流向流速，以便控制吹填平整度。

吹填过程中，可能会存在小部分区域补吹的情况。若土质为粉沙粉土时，不宜采用直喷，否则管口易形成深坑，不易填补。

4.本项目的特点、难点和对应的技术措施

4.1施工特点、难点

1）工程量大。

本围堰工程设计吹填量3640.49万m?，吹填区面积近467.79万O。

2）施工难度大。

本围堰工程其吹填区面积巨大，而设计未设置分隔围堰，容易导致吹填区淤泥推移隆起或淤泥集中，影响围堰安全与稳定。

3）工期紧

当地台风多，严重影响施工进度。据当地资料显示，热带风暴平均每年5～6次波及本港，风力大于8级以上的出现天数平均每年7天。

4.2应对技术措施

4.2.1吹填区内合理布设管线，加快施工效率。

管线布设与吹填区高程控制紧密联系，但是在铺设时也须考虑其他因素。如B区吹填施工中，吹填土质以淤泥质土及粉质粘土为主，刚吹填后含水量大、承载力极低，管口向前接管时无法直接接管，一般需排水固结3～4d，才能上挖掘机修临时便道，接移管线。由此以来，会导致船舶停置，降低施工效率及工程效益。

在这种情况下，我部采用两种方式来提高吹填施工效率：

1）在陆上管线中，加装三通管线，需要接管时，调整到另一条支管上吹填，保证管线的铺设不影响绞吸船停工；

2）绞吸船施工期间，在吹填管线排泥管口100m范围预埋标尺，设置本层吹填的控制标高。专业技术人员成立值班小组24小时监控，随时与绞吸船船长保持联系，反馈吹填状况，及时调整吹填土质，绞吸船在取土时根据实际土质情况选择性地挖取泥土，保证面层土质具有一定的承载力，方便接移管线施工。

4.2.2采用“分块截淤”吹填施工，降低易流动的淤泥对围堰的稳定威胁，有效地保障围堰的安全稳定。

B区围堰充填袋施工标高达到+3.5m时，便开始进行吹填施工作业，围堰加载速率快，吹填强度大，新建围堰容易因大强度吹填及潮汐变化，造成滑移，影响结构稳定。而且B区吹填厚度为6～11m，并且取土区土质大部分为淤泥质土及粉质粘土，在吹填施工过程中，大部分淤泥将会集到远离吹填管头的区域，淤泥量及淤泥厚度随着吹填施工的实施而增加，必然导致围堰的侧压力增大，很容易造成围堰滑移，甚至溃堰，那样将带来巨大经济损失，而且需要花较长时间修复围堰，严重影响工期。

所以减轻淤泥对围堰的侧压力，以保证围堰的安全稳定势在必行。对此，我部根据B区吹填现状及排水口的布置情况，决定实施“分块截淤”吹填施工方法。将B区分隔成6块进行吹填。管道布置4条主线，其中2号、3号、4号主管线现已分别布置了恒惟星、天诚3号、祥通工号绞吸船。1号主管线作为预设管线，将调遣上述3艘绞吸船中较快完成施工任务的1艘进行布置。主管线每隔280米设置一个三通接头，可进行支管布置，吹填形成陆域向两侧进行扩张，主管线及支线形成树状结构。

6个区域中，3、4、5号区域同时推进，其次为1、2号区域推进，最后同时吹填完成6号区域，从两个排水口收口，达到整体形成陆域的目的。降低了易流动的淤泥对围堰的威胁，有效地保护围堰的安全稳定。（管线布置详见图6）

4.2.3“雍水集淤”吹填施工，减少吹填流失和实现吹填平整。

为减少吹填流失量，本工程在疏浚吹填开始实施前，就修筑好集水井形式排水口。随着吹填施工的进展其吹填管头（出水口）也离排水口越来越近，为减少吹填流失量，将排水口的闸板抬高进行雍水、溢流来集淤。由于泥的比重比水高处于下层，水在上层通过排水口溢流排至吹填区外，以此来达到集淤的目的。这就是“雍水集淤”设想在吹填施工的实施。实施此方法要满足：围堰顶标高要高出吹填验收标高30cm 以上且围堰强度要够，此时的吹填区料必须为泥质土。实施此方法，淤泥会随着吹填水势流至吹填区低洼处予以沉积，吹填至一定时候时再降低闸板排水，水排干后，吹填区就会达到像镜面般平整。

4.2.4管线穿越围堰干线道路

本项目工期紧，工序之间相互干扰大，交通组织困难。施工区域长，工序多，在有限的施工区域内施工机械较多，造成相互之间的施工干扰较大。如何穿越该道路，也是管线布置上的一个重点。一般管线过路有埋入式、摆放式、架空式三种方式，该工程管线布置在充填大砂袋上，不允许开挖；我部投入的绞吸船均为大中型绞吸船，管径 850mm，为钢质管，若采用架空方式，投入大、工期长、安全稳定性相对较低且不经济。经过与监理、业主研讨 方案，最终确定采用摆放式，将吹填管线铺设在充填大砂袋顶面上，对管线四周进行级配碎石填充处理，并形成坡度压实，便车辆通行。

5.合理化建议

1）吹填施工前，建议在围堰周边采用小功率泵砂船进行吹砂，形成一条至少30m宽的砂带紧靠新形成的围堰，有效保护围堰在大功率船舶吹填施工时的稳定安全。

2）本项目施工设计未设置排水设施，造成陆域完成后由于降水等原因造成局部区域无法将雨水排净。建议今后类似项目在做围堰时预留排水管，将吹填余水及雨水排放，加快吹填区域的排水固结，以利工程尽早交工验收。

结语

影响吹填施工的因素很多，除了上述所叙外，还有绞吸船船况及天气等都会对施工产生影响。因此，吹填施工不是一成不变的，须根据各个工程的特点，加以灵活运用，达到最佳效果。吹填施工是个综合系统的工程，需全方面考虑，在施工过程中不断探索总结，将成功经验加以推广。

参考文献

[1]JTS257-2008，水运工程质量检验标准

[2]JTS181-5-2012，疏浚与吹填工程设计规范

[3]JTS207-2012，疏浚与吹填工程施工规范

[4]庞忠坤.浅谈吹填工程中吹填区施工控制.中国水运，2011，（10）.