２０１３年ｌ２月第４期 葛洲坝集团科技 总第１０８期 海堤基础组合处理方案在马关 围涂工程中的应用 正广 摘要在软土地基处理过程中，不同情况有不同的处理方法。根据实际情况，灵活运用现有的施工技术和 海堤基础；爆炸挤淤；排水插板；结合 机械设备，采取若干种处理方法相结合的施工方式，往往能够突破局限，取得良好的处理效果。 关键词在淤泥及淤泥质软土地基中常用的软基处理 方法有塑料排水插板法、自然挤淤法、钻孔灌注桩、 ２ 两种软基处理技术原理 塑料排水插板法是利用在软土地基中打设竖 向塑料排水板，大大缩短地基排水渗径，加速地基 水泥搅拌桩法、爆炸排淤置换法等等，采用哪种方 法主要根据工程情况、地质条件、工期要求和费用 情况等确定。在浙江沿海围涂工程中，使用较多的 方法是塑料排水插板法和爆炸挤淤置换法。无论 是爆炸挤淤置换法，还是塑料排水插板法，在设计 固结速率，快速提高地基承载能力。同时配以土工 织物，利用土工织物的加筋作用，分散均布上部荷 载，形成复合地基，提高地基承载力。其施工受潮 位、上堤荷载、施工强度、施工期沉降和层间加载间 和施工方面都相当成熟并积累了许多经验，但将这 两种软基处理方法组合应用在同一海堤上，对海堤 进行设计和施工尚无先例。 隔时间等因素影响较大。抛填体只能采取薄层轮 加的方法进行作业，加荷初期沉降量较大，然后沉 １ 工程概况 浙江省舟山市嵊泗县马关围涂工程１号海堤 全长１８９３ｍ，桩号０＋０００～０＋２３０段及１＋６１８—１＋ 降量逐渐减小并趋于沉降稳定，随着上层的再次加 载施工，再次呈现初期沉降量较大，然后沉降量逐 渐减小并趋于沉降稳定的状态。因此施工期的沉 降沉降不仅存在循环往复过程，而且是一个长期、 缓慢的过程，不仅施工期存在沉降，而且工后沉降 也较大，故后续防护结构的施工，受沉降影响约束 较大。 ８９３段堤基为岩基，０＋２３０—１＋６１８段堤基为淤泥 及淤泥质粘土，厚１５—２３ｍ，含水量在４２～６１．７％ 之间，属低强度高压缩性软弱土层，该段基础处理 原设计方案采用爆炸挤淤置换法。工程开工后，因 爆炸产生的噪声和震动较大，在海堤断面标高３． ５ｍ以下、前沿桩号到达０＋７１８．２时，受当地百姓 爆炸挤淤置换法是利用炸药爆炸产生的巨大 能量在淤泥土中形成空腔，同时借助堆石体的自重 及炸药爆炸产生的附加荷载将堆石体“压沉”落到 坚实层上，使得地基中可压缩土层大大减少，形成 阻工而停工。为尽快恢复施工并保持工程开发功 能不变，确保海堤结构运行安全可靠，最终确定将 此两种基础处理方案组合在一起，对设计方案进行 稳定的堆石地基。施工中只要控制高潮位时堤顶 不过水、爆后堤顶不超高的前提下，整个海堤抛填 调整，剩余段（桩号０＋７１８．２～１＋６１８）采用塑料排 水插板法施工。 体断面的形成基本上是一次性逐段到位，其施工不 受潮位、上堤荷载和施工强度的限制。爆炸挤淤置 ７ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２０１３ ＧＥＺＨＯＵＢＡ ＧＲＯＵＰ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＷＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１０８ 换法施工中，抛填体是在起爆瞬间一次性落到坚实 层上并一次性断面到位，工后沉降量很小，后续防 护结构的施工不受沉降约束。 （２）为加强连接过渡段沉降和变形的均匀性 以及稳定性，在桩号０＋６７０～０＋７１８．２处外侧镇脚 层布设了单层、双向１１０ＫＮ／ｍ土工格栅，铺设高程 在一２．７ｍ位置。在桩号０＋７１８．２—０＋７５０以及桩 号１＋５８８～１＋６３８处堤身和外侧镇脚层部位均布 ３ 设计方案采取的技术措施 由于爆炸挤淤置换法和塑料排水插板法进行 基础处理的海堤，施工期沉降和工后沉降差异很 设了二层、双向１１０ＫＮ／ｍ土工格栅，铺设高程分别 在一２．５ｍ和一１．０ｍ位置，层问采用抛石混合料作 大，将两种方案组合在一起进行软基处理的海堤， 要确保其运行安全可靠，关键是两种方案连接过渡 段结构的安全可靠，为此设计方案在技术上要采取 相应措施： ３．１连接过渡段的确定 由于连接段的基础情况具有复杂性和不可预 知性，结合现场实际情况，确定桩号０＋６７０～０＋７５０ 以及桩号１＋５８８～１＋６３８作为连接过渡段。 ３．２连接过渡段结构处理 （１）堤型及堤身断面结构：爆炸挤淤置换法堤 身抛石标高３．５ｍ以下、堤身前沿桩号已施工至０ ＋７１８．２（注：标高３．５ｍ堤顶桩号为０＋６９５），埋石 混凝土挡墙已施工至桩号０＋６００，为便于衔接，排 水板段与爆炸挤淤段消浪平台以下部位结构基本 一致，堤顶结构则完全一致，以保持海堤的连续性 和外观的协调性。 （２）堤脚镇压层：为稳定需要，排水板段增设 了抛石镇脚层，并从桩号０＋７５０至０＋７１８．２渐变， 将镇脚层增宽４ｍ，延伸至桩号０＋６９０处再渐变至 桩号０＋６７０处止。 （３）在桩号０＋６７０—０＋７５０之间以及桩号１＋ ５８８～１＋６３８之间增设了塑料排水板和土工格栅。 （４）为吹填闭气土方，在排水板段海堤内侧设 置了一道抛石附堤。由于海堤所在位置滩涂面标 高在一４．０—一５．Ｏｍ左右，不设附堤闭气土方不能 施工，因此又将附堤向两端延伸到爆炸挤淤段，这 样附堤全长亦为１８９３ｍ。 ３．３连接过渡段不均匀沉降处理 （１）为加快施工期的沉降量而尽量减少工后 沉降量，在桩号０＋６７０—０＋７１８．２处外侧镇脚层增 设塑料排水板，至桩号０＋７５０整个断面处，排水板 的板间间距均小于排水板非连接过渡段。 ８ 垫隔层。 （３）沉降缝设置：海堤防护结构构筑物如埋石 混凝土挡墙、混凝土路面、钢筋混凝土防浪墙等，每 ９．０ｍ设置一个伸缩缝，但为增强连接过渡段构筑 物对沉降和变形的适应性，最大限度地降低该段不 均匀沉降可能对构筑物产生的损坏，伸缩缝调整为 ３．０ｍ一道。 ３．４连接过渡段防渗处理 就近采用海涂淤泥作闭气，在土、石交界面处 铺设一层复合土工布，但桩号０＋６７０～０＋７５０以及 桩号１＋５８８—１＋６３８连接过渡段，采用双层复合土 工布并接缝错开铺设。 ４ 施工方案采取的技术措施 ４．１ 土工织物铺设措施 所用土工织物包括：３０ＫＮ／ｍ编织布、１００ＫＮ／ ｉｎ高强机织布和双向１ １０ＫＮ／ｍ土工格栅。根据工 况条件及铺设位置，编织布、高强机织布和镇脚层 的土工格栅采用带有ＧＰＳ定位系统的专用铺布船 进行作业，连接段堤身部位的土工格栅，采用候潮 人工进行铺设。 （１）铺设块体尺寸确定：铺设垂直于海堤轴线 方向即织物径向垂直于堤轴线进行，因此铺设长度 以垂直于轴线方向确定的铺设区、块的最大范围加 排头排尾富余量并考虑铺设松弛系数。编织布、高 强机织布排头排尾的富余量各２．Ｏｍ，连接段镇压 层部位各１．０ｍ，松驰系数１．０５左右；土工格栅：船 铺排头排尾的富余量各１．０ｍ，人工铺设排头排尾 的富余量各０．５ｍ，松驰系数１．０２左右；铺设宽度 根据铺布船滚筒长度确定。 （２）铺设块体加工方法：编织布、高强机织布 幅间拼接１５ｅｍ左右，采用三股锦纶线、三道“包 ２０１３年１２月第４期 葛洲坝集团科技 总第１０８期 缝”缝合，缝距不大于０．５ｅｍ；土工格栅幅问搭接宽 位系统的插板船，共有６根打设杆，分别布置在船 度０．６ｍ，并在搭接部位的两侧采用尼龙绳双道铰 沿两侧，因此以插板船套管间的最大跨度长度和船 结。 沿两侧套管间垂直距离的双倍长度作为一个施工 （３）扩大铺设范围 区段。 纵向范围：编织布与高强机织布在排水板段超 （２）插板船定位：根据塑料排水板插设位置绘 出设计边线始末位置各２．０ｍ，在连接段镇压层部 制平面几何图，再根据船体施工区域，将设定坐标 位超出设计边线始末位置各１．０ｍ；土工格栅连接 几何和移动坐标几何图影重合，对插板船进行定 段镇压层部位船铺超出设计边线始末位置各 位，然后在船的前后抛八字锚。 １．０ｍ，人工铺设超出设计边线始末位置各０．７ｍ。 （３）确立打设顺序：总体上垂直于海堤轴线即 横向范围：编织布与高强机织布块体的排头排 从海堤内侧向外侧进行打设，但堤身连接段需要考 尾，在排水板段超出设计边线各２．０ｍ，在连接段镇 虑插板船的吃水深度及进位，因此在连接段部位纵 压层部位超出设计铺设边线各１．０ｍ；土工格栅块 向上以插板船套管间的最大跨度长度安排一个施 体的排头排尾，在连接段镇压层部位船铺超出设计 工区域，打设顺序分别从０＋７１８．２开始向１＋６１８、 边线各】．０ｍ，人工铺设超出设计边线各０．５ｍ。 １＋６１８开始向０＋７１８．２方向进行。 （４）合理调整土工格栅铺设高程：同层土工格 ４．３抛填体断面施工控制措施 栅设计高程是在同一水平面上，但为加强连接段沉 抛填体根据不同的施工项目和施工部位分别 降和变形的均匀性以及稳定性，对同层土工格栅铺 采取水上船抛、陆上车抛和吹泥船等作业方式，严 设高程根据沉降估算值进行渐变处理：镇脚层部位 格按照“石方领先、土方跟进、先深后浅、薄层轮 内低外高，堤身部位近硬基（爆炸挤淤段和直抛 加”的原则进行，并采取以下措施： 段）部位的低，远硬基部位的高。 （１）划分抛填区段、区块：基础排水碎石垫层、 （５）改进定位控制方法：软体排铺设一般的定 低潮不露滩以下部位堤身混合料的填筑，采用带有 位方法是在排头每隔１．０ｍ左右悬挂碎石包，但体 ＧＰＳ定位系统的开口底驳施工。沿海堤轴线方向 排入水时会产生卷缩而不能完全展开，为确保体排 以开口底驳仓口长度的３倍，先将纵断面划分成若 下水时不产生卷缩现象，对定位方式进行了改进： 干个抛填区段，根据正常水深结合试抛及潜水探摸 在排头穿插并固定一根与体排宽度等长的钢 检测情况，调整、确定落底宽度，再在横断面上将抛 管，排头安放两排碎石包，间距前后左右为０．５ｍ， 填区段划分成若干个抛填区块，上下层区段、区块 排尾安放一排碎石包，左右间距０．５ｍ，排体两侧及 的划分错开半个船身为宜。 其余部位，前后左右间距１．５ｍ一包，碎石包均用 （２）确定抛填顺序：总体顺序为涨潮时从内侧 铅丝固定在体排上； 向外海，落潮时从外海侧向内侧施工。区段内的同 为保证块体间水下搭接宽度不小于０．５ｍ，每 断面按抛填区块跳跃式进行，即先中间区块，然后 块排体定位时，均按重叠２．０ｍ考虑； 两侧区块，再进行次中间区块、次两侧区块补裆，直 连接段镇压层土工格栅在离定位位置０．８ｍ 至一个断面抛填结束。 处打设一排钢管桩，间距１．５ｍ左右，再将排头土 （３）抛填分层：分层时应估算各项目总沉降 工格栅套入钢管，两侧及其它部位绑扎碎石包。 量，并将沉降 分摊到各层。因排水碎石垫层只有 铺设到位后，结合排水碎石垫层及抛填混合料 １．０ｍ厚且 亏虑沉降值，故不分层；船抛混合料分 作业，分别采用开口底驳和自卸汽车先中间后两侧 四层进行，第一层填筑厚度累计不大于１．５ｍ，其余 压载固位。 各层填筑厚度累计不大于１．２ｍ；车抛混合料分七 ４．２塑料排水板打设措施 层进行，每层填筑厚度累计控制在１．１ｍ左右；闭 （１）划分施工区段：采用带有ＧＰＳ实时差分定 气土方共分五层进行。每层荷载均衡上升。 ９ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２０１３ ＧＥＺＨＯＵＢＡ ＧＲＯＵＰ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１０８ ４、控制上堤荷载及加荷速率：车抛混合料采用 ５ｔ以下自卸汽车，毛重严格控制在２５ｔ以内，各抛 ４．５加强原位观测 根据设计观测断面布置沉降观测杆，保护并定 期校核观测基准点。加荷期间，每天观测两次，加 荷停歇期第一周内，每天观测一次，沉降量减小后 每周观测一次，沉降趋于稳定后，每月观测一次。 及时整理、分析观测结果，为控制层间加荷时间以 填体层间间隔加载时间，按设计要求并结合沉降实 际情况把控。 ４．４挡墙结构施工处理措施 因为塑料排水插板法方案具有施工期沉降和 工后沉降的特点，所有防护构筑物在施工中和工后 均有沉降，为达到设计要求的高程并确保构筑物设 及控制构筑物的施工高程提供第一手资料，有效地 指导作业。 计结构尺寸不变，在施工中采取了如下措施： （１）根据断面大小估算沉降量，控制挡墙基础 施工高程。 （２）将断面结构进行分层处理，逐层作业，先 施工塑料排水插板段、爆炸挤淤置换段以及直抛段 部位的挡墙，连接段部位滞后。 （３）在连接段未施工部位，堆放大块石，基本 与同层墙体高度等高，起两个作用：一是预压使连 接段堤基沉降基本上与排水板段堤基沉降保持同 步，避免突变，从而降低连接段部位墙体变形的风 险，便于整体衔接；二是在连接段消浪平台以下部 位堆放大块石，起到临时防浪、防冲效果，减少对堤 身混合料的冲刷。 （４）待塑料排水板段已施工部位的墙身其沉 降稳定后，再进行同层连接段以及排水板段上层墙 身断面的作业。 １０ ５ 结束语 塑料排水插板法和爆炸挤淤置换法组合处理 软基技术在马关围涂工程１号海堤上进行大胆尝 试和有益探索，经受住了２０１１年、２０１２年几次超 强台风的考验，海堤运行正常，标志着组合方案在 马关围涂工程１号海堤中的施工应用取得了成功， 为在复杂的滩涂面上建设海堤提供了一条综合方 案设计思路和可靠借鉴。 【作者简介】 付正广男 葛洲坝集团第六工程有限公司 政工师 福建 厦 ｆ－ｉ ３６１０００