固化泥充灌袋施工技术的探讨

前言

固化土是开发研制的一种新型材料，利用固化土原理推广使用的固化泥充灌袋，在滩涂开发护岸工程作为堤心的应用，取得了良好的效果。

一、 固化泥充灌袋的原理及适用范围

固化泥充灌袋的原理：它是以大型土工织物袋作为柔性模板，就地取得泥（土）里面掺入一定比例的水泥、固化剂和水，在特制搅拌机进行搅拌而形成的一种人工土，它与原土相比，其含水量较大，强度较高，但又保持有粘土的一些特征。

固化泥的抗压强度主要取决于水泥用量，其次是原料土的含水量，对任意软质原料土，存在一个最低的水泥用量，如果达不到这一用量则固化效果皆无。经过试验，本工程最佳水泥掺入量8％～9％。

由于固化泥结构体积大、整体性好、取材方便，由它形成的工程实体透水性小。较适用于水浅、浪小、淤泥质滩涂区域围滩造地和航道整治工程。但不适用水深较大，海况条件差的工程。

二、 充灌袋布的选择

充灌袋布作为特殊的模板，它具有加筋、隔离和防护功能。

充灌袋布，综合考虑使用环境、充填料和充填压力。一般选用透水性和保土性较好的土工布。

通常采用的充灌袋袋布为180g/m2长丝机织土工布，抗拉强度大于2500N/50mm，横纵向延伸率不大于30%，梯形撕裂强度大于800N，顶破强度大于4000N，刺破强度大于400N，落锥穿透直径小于9.0mm，等效孔径不大于0.08mm，渗透系数大于0.002cm/s.

二、 充灌袋袋布加工

袋子加工成长方形，加工长度21m，宽度以设计堤断面加2倍高度为准，同时考虑增加3％富裕量。

加工时选用较宽布幅，缝接处折叠三层，宽度约10cm，采用棉纶线缝三道（先缝一道，折叠后再缝两道）。缝接处的强度应大于袋布强度的90％。充灌口直径30cm，袖口长40cm，灌口的个数视固化泥充灌袋尺寸大小而定，灌口间距一般为3m～4m。每个袋子的拼接缝不宜太多，且相邻拼接缝的间距应大于2m。为了使固化泥充灌袋固定并整体受力，在袋体四周设长度为1m宽5cm且强度较大的拉带，一般应使上下两层充灌袋系上为原则。

加工完后的固化泥充灌袋进行妥善存放，防止在地上拖拉导致破损。如出现破损，应及时进行等强度修补。铺设后严禁长时间暴露日晒，及时做好覆盖保护。

三、 固化泥充灌设备

固化泥充灌袋施工时利用施工船当载体，其上配置发电机、专用固化泥搅拌机、长臂反铲挖掘机。另外，还辅以用专用卡箍连接的ф25胶皮软管。组成一套固化泥充灌设备。详细情况见下表。

充灌设备规格

名称 规格 备注

自航甲驳 25×8×2.5m（长×宽×深，载重400t） 运水泥固化剂

长臂挖掘机 0.5m3臂长9m 取泥

搅拌设备（非定型产品） 93KW（不包括搅笼） 搅拌

砼泵 60～80型，输送量69m3/h，输送最大压力13MPa，功率90KW 输送拌和料

制浆装置 24m3/h（拟由粉状改为浆状）

流量计 4B（拟由粉状改为浆状）

泥浆泵 400L/min（拟由粉状改为浆状）

发电机 250KW

燃油罐 10KW

潜水泵 2”

水泥供应船 40～60t

四、 固化泥充灌袋的施工

施工工序是：船机、材料准备铺放充灌袋充填固化泥。

a) 船机、材料准备

根据日工作有效时间和潮水情况提前做好充灌前准备。

i. 材料供应：根据水泥、固化剂掺量，据此计算出日需水泥及固化剂数量，并用方驳将水泥运至泥船上。同时将所需充灌袋备齐。

ii. 船机准备：船舶乘高潮移位、驻位，下锚就位，取泥地点应控制在拟建堤坡脚50m外。

iii. 其它：为了保证充灌袋能够准确定位，事先在充灌袋布的轴线位置用红油漆作醒目标记，并在袋布四角用红油漆写上“陆侧、海侧”字样，不但铺设充灌袋布时较快捷，而且保证了堤身的坡度及轴线。

b) 铺放充灌袋

待潮水落至1.0m左右时，人工将袋子放置需充灌位置。充灌袋铺放前对基层进行检查，将有可能损伤充灌袋的凸出物、杂物、淤泥应清除干净。由人工（5～8人）将成卷的袋布平铺开，用袋子上的轴线标志对准施工轴线导标，就位准确。

对于处于水下的模袋，就位准确后，四角打设木桩固定。固定的原因是铺开后的袋布在水中受浮力作用漂移起来，加上潮水涨落流动及风浪作用，导致袋布很难固定。派四人首先在四角站好拉住四角，另有人根据袋布大小、轴线、相邻袋布的边线情况对称打设木桩，而后即时把袋体上带子与木桩系牢，风浪较急时增加木桩数量，直至袋布被完全固定住。

铺完后的充灌袋标记线要与堤身中轴线标志进行复核后四周再固定。

铺袋布时还要注意保证搭接长度，一般为100-150cm，这样才能保证充灌完毕的充灌袋之间没有缝隙。铺袋时，为了避免形成通缝，每层充灌袋之间错缝大于等于3m。

c) 充填固化泥

启动发电机，连接泵车导管，将导管从充灌袖口插入充灌袋。试车，进行正式充灌。充灌顺序是先四周后中间的原则进行充灌。挖掘机取泥，人工添加水泥及固化剂，经搅拌系统搅拌均匀后传送至砼泵料舱内，充灌至充灌袋内。每层固化泥充灌袋充灌厚度达到60cm左右停止，固化后约50cm厚。

充灌过程中，一定注意袋体的位置，由于受风浪影响造成的偏移应即时纠正。固定住的四角被充灌时，由人工用力踩踏，以保证四角的充盈，防止局部充盈而造成固化泥充灌袋移位，同时，还要根据饱满度放松四周被固定的拉带，以免袋体被拉破。

充灌到一定饱满度后，在袋体上面人工踩踏疏导，以便排水，及时固结，缩短充灌泥固化时间。固化泥充盈度达到85％以上时，注意防止出现压力过大造成破袋、爆袋现象。在实际施工中，固化泥充灌袋本身的缝接及袋布的质量较好，整个天津临港工业区滩涂护岸工程的固化泥充灌袋在充灌过程中没有爆袋现象发生。

五、 固化泥充灌袋的质量控制

1、临港工业区滩涂开发工程现场淤泥的塑性指数较高，为搅拌均匀和满足泵送需要，应严格控制注水量，每天检测含水量不少于4次。预先做好多种不同含水量的淤泥土贯入标准值并绘制成曲线，施工时现场对照此曲线，随时调整其注水量。

2、所选用的水泥确保性能稳定，计量搅笼定期率定，采用体积法计量，严格控制水泥、固化剂掺入量。要经常保持电源的电压稳定，确保水泥计量搅笼的电机转速稳定。当天核定水泥的用量是否与需用量相等。

3、固化泥要有良好的搅拌效果，在搅拌舱内淤泥土含水量应控制在低值，当搅拌1.0min后，将要出舱前，及时注水将含水量调到最佳值。挖掘机斗内不得带水进入搅拌舱，搅拌机放料口生产出来的固化泥经常用眼随时观察固化泥颜色的均匀性，每天现场制作二次（每次三组）固化泥试块，如果试块出现异常现象者，及时查清原因进行改进。

六、 充灌袋施工中注意的问题

1、施工流水安排

固化泥充灌时，要注意安排好流水步距，一般是呈台阶形推进。本着高效的原则，安排施工顺序，要综合考虑下面因素：固化泥充灌袋最容易受破坏的部位是水位变动区（三、四层位置），而处于水下区的底层，固化泥充灌袋不易受破坏；底层固化泥充灌袋的施工可受潮水影响较大，只能在最底潮时施工，实际每个月只有10天左右能进行底层施工。综合上面因素做如下流水安排，凡是具备底层施工潮水情况下，抢吹第一层固化泥充灌袋；吹第三、四层时要快，后序工序及时跟上。经过如此安排，抢得了进度，缩短了工期，使八标段的固化泥充灌袋施工在短短两个月时间被充灌完，可以说是科学安排施工流水的结果。

2、抗风浪性

固化泥充灌袋的特点是平整度及边线控制较好，可塑性强，能形成较理想的断面，但也有一个缺点，就是抗风浪的效果比较差，在投标时，招标文件上提及不可抗力的条件是八级风以上，但实际五级风以上就能对处在起风潮位的已固结的固化泥充灌袋造成破坏。并且根据现场经验，固化泥充灌袋充灌完成后，固结时间达不到五个小时的，若遇五级以上风，会比海水洗涮的损失大得多。

固化泥充灌袋掉落是受潮水的冲刷而产生振动，由于其内的固化泥未固结完全，力传递较块，整个振幅较大，产生摇摆，造成固化泥充灌袋体四周带子一个个被蹦断，固化泥充灌袋移位滑落海中。

为此分情况采取如下的保护措施：

（1） 对于已经固结并且形成全断面的部位，及时进行下一工序施工，尤其预报将有五级以上风力时，必须铺设土工布，并立即抛石护坡。通过此措施，没有出现过被风浪损坏现象。

（2） 对于未形成全断面的部位，减小振动幅度，每隔3～5m施打木桩的方法将固化泥充灌袋固定，把固化泥充灌袋两边卡住，上面铺土工布的方法来避免海水直接淘涮，效果较好。

3、未解决问题

有时由于起风急，来不急抛石护坡的部位，土工布全部在接缝处撕开，部分固化泥充灌袋被损毁。

对于八级以上的突风，无法避免海损。

成熟的水下固化泥充灌袋施工工艺还有待开发，以便合理利用船机，提高工效。

七、 结束语

固化泥充灌袋是“CDM＂的基础上进行改革的一项用于护岸工程的施工工艺技术，他快捷方便，原材料就地取材，并且不透水性好，是半永久性堤坝比较好的堤心材料，今后还需在施工工艺方面加以改进。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。