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【浅谈在海滩上填筑粘土大围堰的设计与施工】围堰填筑方法

来源:电子商务 发布时间:2019-06-22 04:15:32 点击:

  摘 要:结合工程实例,对在海边滩涂上填筑粘土围堰的设计与施工方案以及在施工过程中出现的问题进行介绍并总结切实可行的施工经验。   关键词:海滩 填筑 粘土大围堰 设计 施工
  1.工程概况
  福建莆田燃气电厂新建工程循环水泵房及检修间工程中的水泵房工程平面分布为:东西两端长43.35m,南北两端长47.2m。由于水泵房位置处于海滩涂地上,根据设计要求,在开挖水泵房前需在滩涂上建筑临时围堰。本围堰设计全长566.56m,分为4段,具体是:第1段接收站南围堰长95.82m,第2段接收站东围堰长120.74m,第3段南围堰长200m,第4段东围堰长150m。围堰处海滩为泥滩,覆盖层为淤泥杂有大量海上养殖遗留块石,施工围堰所处地层为表层淤泥质粘土、粉质粘土、砂质粘性土、全风化花岗岩、强分化的花岗岩、强中分化的花岗岩。
  围堰施工目的:保证深达-12.5m的基坑开挖后,循环水泵房、二期循环水泵房箱涵、前池挡墙等在基坑内进行干式施工的安全。针对现场工程地层特征、水文特征、当地施工限制,在保证工程安全的前提下,基于本工程覆盖层较薄,而中风化花岗岩层止水性好的特点,为达到既节约成本又能有效止水,围堰设计采取填土筑堤的施工方案,原设计平面布置如图1。
  2.围堰设计原方案
  按设计要求:循环水泵房、前池挡墙、二期循环水泵房箱涵、接收站排水口等施工方式必须采用干地施工。设计原要求利用接收站护岸堤与本工程施工的导堤(东围堰)作为围堰一部分,另加设一条约200m的外围堰(南围堰)作为本工程干地施工的大围堰。设计要求如下:
  (1)接收站护岸堤(抛石堤)长约302m,作为围堰使用。
  (2)为保证循环水泵房、前池挡墙及二期循环水泵房箱涵等工程采用干地施工,在接收站排水口北侧(从明渠导堤起点起长250m处且平行于前池挡墙)设置外围堰(南围堰)。
  (3)导堤靠近泵房侧250m范围的导堤护面中加土工膜防渗,取水建构筑物采用干地施工,利用此段堤做围堰(东围堰)。
  (4)围堰原设计断面图如图2、3。
  3.围堰施工优化方案
  由于此大围堰位于滩涂上,只有在退潮后才能施工,一天施工时间最多只有8小时(含潮退开始到涨至平潮)。由于施工工期赶,必须进行围堰优化施工。结合现场情况,优化方案要点如下:
  在接收站护岸堤外重新设置新粘土围堰(接收站东围堰及南围堰),其长度改为216.56m。这主要基于接收站护岸堤是可透水的石堤结构:堤身块石、倒滤层后是陆域回填中粗砂,其外侧铺有四脚空心方块、空心方块下部是1~2t的棱体石、棱体石外侧铺有10m长的护底块石。如果利用该护岸堤作为围堰段,则无法保证节点计划工期的实现,因为护岸堤长达320.06m,若要利用它作为围堰使用,必须在原护岸堤挖除护底块石与棱体石后,重新抛填堤心石,铺设碎石反滤层、土工布、再跟进回填粘土后才能达到止水的目的,并作为围堰使用,其施工时间长达150天;然而基坑开挖及水泵房、前池挡墙施工工期最少为6个半月,那么要保证按期完成水泵房等施工是不可能的。
  导堤围堰段(东围堰)改为150m。在堤心石抛填完成后,铺设碎石反滤层、铺土工布、再跟进回填粘土以达到止水的目的。待泵房施工结束后清除粘土,重新铺设碎石反滤层,再抛棱体石、护底石及安放四脚混凝土护面块完成导堤施工。
  接收站排水口处干地施工另设置一条小围堰(本文不作论述)。
  施工优化后围堰布置图详见图4。
  4.围堰施工方案
  接收站南围堰、接收站东围堰设计断面调整为如图5。
  南围堰与东围堰断面按原设计见图2、图3。
  4.1围堰施工工艺
  接收站南、接收站东围堰及南围堰施工工艺:拆除围堰范围养殖物→拆除接收站护底块石及部分棱体块石→清理接收站南围堰基础→填筑接收站南围堰→挖除接收站东围堰基础→填筑接收站东围堰(围堰底边线距接收站护底块石边线约2m)并用砂袋加固排水管口附近的围堰基础→挖除南围堰基础(导堤土工膜完成施工后,则可开始此段围堰基础挖泥)→填筑南围堰并用砂袋加固。
  东围堰施工工艺:堤底挖泥清淤→抛填堤心石及理坡→堤边坡补抛→抛填护底块石→堤面碎石垫层→铺设土工膜→回填粘土。
  4.2围堰施工方法
  4.2.1接收站南、接收站东围堰及南土围堰的施工方法
  放出围堰中线,测标高,放出坡脚桩,桩上标注桩号,标上填筑高度。
  用挖装机械清除地表层淤泥等覆盖物;自卸车运土,按用土量均匀卸土,用推土机把土摊开,整平,回填的粘土需分层碾压,每层层厚不超过0.5m;设计水位以下回填粘土经潮水水夯密实,设计水位以上回填粘土需用振动式压路机(振动力290KN以上)碾压,斜坡需用挖掘机的反铲拍紧压实。
  南围堰基础比较深,基槽内海水在退潮时无法排出;回填粘土受海水浸泡会成为泥浆。为此在开挖后的基槽两侧堆叠沙袋(高度略低于原地面、宽1~2m)后再回填适当数量的海沙;此后再回填粘土并分层碾压。
  南围堰海侧堤面与涨退潮潮水方向垂直,涨退潮时,由于波浪力作用会带走部分表层粘土。为了保证围堰的安全性,在外海侧堆放砂袋,每层交叉叠放(即砂袋底层纵放,上层应横放,再上层应纵放,如此循环);而砂袋与原地面或淤泥质粘土间应回填中粗砂的目的:一是改善土质力学性能,二是增加砂袋摩擦力。中粗砂应高出地面500mm,且比砂袋外侧多1m。
  4.2.2东围堰的施工方法
  为了保证工期,东围堰利用导堤堤根入海150m(导堤全长500m)为围堰。堤身高度在3.51~4.71m之间。导堤堤顶高程3.51m,顶宽采用5m,内坡度1:1.5(靠明渠侧),外坡度1:2(靠海侧),导堤采用堆石堤。堤根入海150m范围的导堤中加土工膜防渗,此段堤做围堰。
  施工方向由陆域往海域方向推进施工。首先,用挖掘机在退潮时清挖淤泥覆盖层,堤身落在粘性土层上;其次,用挖掘配合自卸车抛填堤心石,堤边坡补抛及理坡、抛填堤两侧压脚护底块石、堤面碎石垫层;最后人工铺设土工膜。按6个班次阶梯施工工作面,各作业面长为50m,施工流水分段见图6。
  5.施工体会
  (1)围堰施工期间必须随时观测围堰位移和沉降。若发现堰体位移,应停止施工,并分析查明原因、采取措施后才能恢复施工。
  (2)原地面表层淤泥及淤泥质粘土必须清除干净至持力层(粉质粘土或砂质粘土)后,并经相关人员确认后才能进入下道工序。
  (3)围堰施工结束后须每天观测围堰位移和沉降。若发现堰体位移,应停止基坑开挖、立即报告,组织相关人员分析查明原因、采取措施后才能恢复施工。
  (4)防汛防台前事先准备砂袋备用。若围堰坡面受雨水或海水冲刷,应及时修复。
  (5)基坑开挖过程中抽水机必须专人负责看管,定期抽水。若发现抽水量突然变大,应立即报告并启用备用抽水机继续不断抽水。若抽水量继续增大,应立即通知下面施工负责人撤离下面施工人员。
  (6)基坑开挖的底边线至围堰同侧坡底线的距离应不小于40m。
  (7)构筑围堰必须用不含砂质的粘性土。
  6.结束语
  综上所述,要提高海边滩涂上填筑粘土大围堰的稳定关键问题是:围堰设计的选定、围堰工艺与方案的选择,以及与地层特征、水文特征相结合合理优化施工方案,精心施工、定时观测,方能确保深基坑开挖时围堰的稳定安全。

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