屠建文
摘 要:對(duì)于淤泥質(zhì)土吹填施工或者吹填施工中的淤泥質(zhì)集中區(qū)域,采用特殊的施工前控制、施工中特種檢測(cè)方法及施工后期回水吹填工藝,實(shí)現(xiàn)淤泥質(zhì)吹填區(qū)域的質(zhì)量控制。
關(guān)鍵詞:吹填 淤泥質(zhì) 測(cè)量 控制
在疏浚行業(yè)中,陸域吹填施工占有很重要的比重。由于吹填出來(lái)的陸域考慮到以后的使用,有一定的承載力要求,一般選用有一定承載能力的土質(zhì)作為填料。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,以及沿海地區(qū)港口建設(shè)的加快和對(duì)工業(yè)用地需求的擴(kuò)大,特別是大面積軟基處理技術(shù)的不斷成熟,淤泥質(zhì)土也逐漸成為陸域吹填工程填料的重要選擇。此外,由于取土區(qū)一般土質(zhì)情況較為復(fù)雜,表層有可能夾雜部分淤泥質(zhì)土,吹填施工中造成淤泥質(zhì)土在吹填區(qū)遠(yuǎn)端匯集,形成軟土區(qū)域。淤泥質(zhì)土以其含水量高、短期承載力差和固結(jié)收縮量大,給吹填工程的質(zhì)量控制提出了很多的難題。
淤泥質(zhì)土吹填質(zhì)量控制的難點(diǎn)
1、 淤泥質(zhì)土工程特性分析
淤泥和淤泥質(zhì)土的工程特性表現(xiàn)為三高兩低:
高含水量:w=40~90%,有時(shí)w>100%;
高壓縮性:a>0.5~3.0MPa-1;
高流變性或蠕變:次固結(jié)隨時(shí)間增加;
低強(qiáng)度:不排水強(qiáng)度,Cu=10~20kPa<30kPa N<5;fa<100kPa;
低滲透性:滲透系數(shù)為10-5~10-8cm/s,固結(jié)過(guò)程很慢。
總的來(lái)說(shuō),對(duì)于吹填工程來(lái)說(shuō),淤泥質(zhì)土吹填區(qū)域存在流動(dòng)性強(qiáng)、承載力差、固結(jié)期長(zhǎng)、固結(jié)量大等特點(diǎn)。
2、淤泥質(zhì)土吹填施工質(zhì)量控制的難點(diǎn)
根據(jù)淤泥質(zhì)土三高兩低的特點(diǎn),結(jié)合淤泥質(zhì)土水力吹填施工的實(shí)際情況,淤泥質(zhì)土吹填施工中的難點(diǎn)一般有以下幾點(diǎn):
施工檢測(cè)困難。吹填工程施工過(guò)程中,為了保證吹填施工的質(zhì)量,需要定期對(duì)吹填區(qū)進(jìn)行測(cè)量,了解吹填施工平整度和標(biāo)高。由于淤泥質(zhì)土存在承載力小的特點(diǎn),測(cè)量人員根本無(wú)法進(jìn)行吹填區(qū)測(cè)量作業(yè),無(wú)法進(jìn)行吹填施工檢測(cè)。
管線架設(shè)難度大。吹填施工中,一般依靠架設(shè)排泥管線來(lái)實(shí)現(xiàn)吹填施工的平整度和標(biāo)高控制,吹泥管口的吹填標(biāo)高考慮工后沉降一般超高0.8~1.0m。由于淤泥質(zhì)土吹填后承載力極差,根本無(wú)法進(jìn)行管線的架設(shè),管線架設(shè)成本較高。
預(yù)留固結(jié)量無(wú)法控制。淤泥質(zhì)土在吹填過(guò)程中經(jīng)過(guò)水力的絞松,一般以泥漿狀態(tài)進(jìn)入吹填區(qū),為保證吹填淤泥質(zhì)能夠具備測(cè)量驗(yàn)收條件,達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高,一般需要經(jīng)過(guò)晾曬過(guò)程。對(duì)于不同的工程,由于土質(zhì)特性和吹填設(shè)備的不同,淤泥質(zhì)土的工后的固結(jié)量有很大的差異,預(yù)留固結(jié)量無(wú)法控制。
排水口流失量控制困難。由于淤泥質(zhì)土在吹填施工過(guò)程中,經(jīng)過(guò)水力的攪動(dòng),具有較強(qiáng)的流動(dòng)性,沉淀較為緩慢。這就直接造成在吹填排水口處的流失量較大,控制較為困難。
淤泥質(zhì)土吹填質(zhì)量控制方法
1、淤泥質(zhì)土吹填施工的檢測(cè)方法
根據(jù)淤泥質(zhì)土吹填流動(dòng)性大的特點(diǎn),采用預(yù)設(shè)網(wǎng)格測(cè)量標(biāo)桿的方式進(jìn)行淤泥質(zhì)土吹填的檢測(cè)。
1.1布置網(wǎng)格測(cè)量標(biāo)桿
吹填施工前,在施工區(qū)按網(wǎng)格狀布置觀測(cè)標(biāo)桿,一般間距為100m×100m;
觀測(cè)標(biāo)桿一般選用15~20mm鍍鋅鋼管,制作成0.5m刻度的花桿,頂端焊接一鋼制標(biāo)識(shí)牌,便于書(shū)寫標(biāo)桿編號(hào);
標(biāo)桿一般采用打樁法布設(shè),即首先在設(shè)計(jì)位置打設(shè)一鋼管樁(或木樁),樁體入土應(yīng)大于1.0m,再在樁上固定觀測(cè)標(biāo)桿;
考慮預(yù)留固結(jié)量和沉降量,觀測(cè)標(biāo)桿的頂刻度高程應(yīng)大于設(shè)計(jì)吹填標(biāo)高+1.5m。
1.2施工期測(cè)量標(biāo)桿的觀測(cè)
吹填施工過(guò)程中,測(cè)量人員定期進(jìn)行標(biāo)桿觀測(cè);
對(duì)于離岸較遠(yuǎn)的吹填標(biāo)桿,可采用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè);
觀測(cè)時(shí)讀取標(biāo)桿頂部到泥面的高度,根據(jù)標(biāo)桿頂部高程反算泥面觀測(cè)標(biāo)高數(shù)據(jù),并對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)加以記錄。
1.3確定沉降量參數(shù)
由于吹填施工期吹填區(qū)因吹填料的荷載,會(huì)發(fā)生一定數(shù)量的沉降,所以標(biāo)桿觀測(cè)值應(yīng)進(jìn)行沉降量修正;
在吹填區(qū)臨近岸邊的位置布置沉降盤,定期對(duì)對(duì)沉降盤進(jìn)行觀測(cè),確定沉降參數(shù)。
1.4確定吹填區(qū)泥面標(biāo)高值
標(biāo)桿觀測(cè)數(shù)據(jù)減去沉降參數(shù)即為泥面標(biāo)高值;
測(cè)量人員應(yīng)根據(jù)測(cè)量標(biāo)桿編號(hào)對(duì)應(yīng)的位置及相應(yīng)的泥面標(biāo)高,繪制施工檢測(cè)圖。
2、淤泥質(zhì)土吹填固結(jié)量的預(yù)估方法
由于淤泥質(zhì)土固結(jié)緩慢的特點(diǎn),在施工過(guò)程中往往無(wú)法根據(jù)測(cè)量標(biāo)桿顯示的泥面數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估最終固結(jié)后的標(biāo)高,根據(jù)我們的施工經(jīng)驗(yàn),可采用“水工砣釣魚(yú)法”測(cè)量淤泥層厚度,再利用“量筒取樣固結(jié)法”進(jìn)行固結(jié)量的預(yù)估。
2.1三爪砣的制作
“三爪砣”是在基槽開(kāi)挖中對(duì)淤泥厚度及容重進(jìn)行評(píng)估的專用工具,一般采用三角錐型結(jié)構(gòu),具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖。水工砣不同于一般的測(cè)深水砣,在下沉過(guò)程中,當(dāng)淤泥質(zhì)土達(dá)到一定的容重(一般為1.20~1.25T/m3),具有一定的承載力后,水工砣將停止下沉,從而判斷水下淤泥的厚度和質(zhì)量狀況,廣泛應(yīng)用于水工基槽開(kāi)挖的質(zhì)量評(píng)估中。
2.2釣魚(yú)法淤泥厚度測(cè)量
由于淤泥質(zhì)吹填區(qū)泥質(zhì)鉸軟,且吹填自然坡度較小,測(cè)量人員很難到達(dá)遠(yuǎn)離管線的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量,所以我們一般選用一根較長(zhǎng)的測(cè)桿,頂端系上水工砣及測(cè)繩,由測(cè)量人員在圍堰邊或管線附近地質(zhì)較硬的區(qū)域進(jìn)行垂釣測(cè)量,得出測(cè)點(diǎn)附近的淤泥厚度值,在根據(jù)測(cè)點(diǎn)附近的淤泥面標(biāo)高來(lái)確定測(cè)點(diǎn)的淤泥面標(biāo)高。
2.3量筒取樣固結(jié)
在測(cè)點(diǎn)附近對(duì)淤泥質(zhì)進(jìn)行取樣,取樣深度一般根據(jù)測(cè)點(diǎn)的淤泥厚度來(lái)確定,由于水工砣的技術(shù)特性,水工砣一般會(huì)在土質(zhì)容重超過(guò)一定值得深度停止下沉,所以取樣深度不必太深。
取樣后,將淤泥樣本置入1000ml的長(zhǎng)量筒中靜置晾曬,并逐步將淤泥上部的清水吸走,加速淤泥的固結(jié),并最終得出淤泥質(zhì)固結(jié)前后的厚度比。
2.4預(yù)估固結(jié)后標(biāo)高示意圖的制作
根據(jù)前面的測(cè)量過(guò)程,我們一般可以得出三組數(shù)據(jù):淤泥面標(biāo)高、淤泥厚度、固結(jié)比,在淤泥面標(biāo)高測(cè)量圖紙中,可以根據(jù)測(cè)點(diǎn)位置,依據(jù)淤泥厚度和固結(jié)比,對(duì)淤泥面標(biāo)高數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,并最終得到預(yù)估固結(jié)后標(biāo)高示意圖。
淤泥質(zhì)土測(cè)量控制要點(diǎn)
1、吹填工程測(cè)量數(shù)據(jù)的分析
吹填區(qū)測(cè)量中,應(yīng)標(biāo)明已成陸區(qū)域和淤泥區(qū)域,并標(biāo)清已成陸區(qū)域的標(biāo)高;對(duì)淤泥區(qū)域的測(cè)量數(shù)據(jù)(一般是泥面標(biāo)高,由標(biāo)尺數(shù)據(jù)觀測(cè)所得),根據(jù)預(yù)固結(jié)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行修正;根據(jù)修正后的數(shù)據(jù)繪制吹填區(qū)橫斷面和縱斷面標(biāo)高圖,作為管線架設(shè)的依據(jù);根據(jù)吹填工程驗(yàn)收規(guī)范,吹填區(qū)標(biāo)高有一定的允許誤差,在數(shù)據(jù)分析中應(yīng)考慮驗(yàn)收允許的偏差,并預(yù)估沉降量。
2、淤泥質(zhì)土吹填管線的架設(shè)原則
淤泥質(zhì)土吹填區(qū)的管線架設(shè)應(yīng)盡量安排在吹填區(qū)圍堰四周,并遠(yuǎn)離排水口;管線吹填區(qū)內(nèi)架設(shè)應(yīng)充分考慮管頭區(qū)域標(biāo)高較高處的沉降量,一般管線架設(shè)需沿管口吹填標(biāo)高區(qū)域較高處進(jìn)行延伸,因此管口處標(biāo)高應(yīng)高于設(shè)計(jì)吹填標(biāo)高不少于1m;施工中,管線區(qū)內(nèi)架設(shè)應(yīng)根據(jù)施工中標(biāo)高修正后的數(shù)據(jù)繪制斷面圖,了解吹填形成的坡比,并根據(jù)此坡比進(jìn)行管線架設(shè);淤泥質(zhì)吹填區(qū)管線架設(shè)較為困難,對(duì)于較大的吹填區(qū),可考慮首先進(jìn)行分區(qū),并在分區(qū)格堤上進(jìn)行管線架設(shè)。
結(jié)語(yǔ)
隨著吹填工程的大型化和深水化,優(yōu)質(zhì)吹填填料將越來(lái)越緊缺并極大的提高吹填成本,可以預(yù)見(jiàn)淤泥質(zhì)將成為今后吹填工程的主要填料。淤泥質(zhì)由于其特殊的土質(zhì)特性,對(duì)工程中的測(cè)量造成極大的困難,預(yù)布測(cè)量標(biāo)尺結(jié)合三爪砣淤泥厚度參數(shù)修正將極大的減少測(cè)量工程量,并為吹填工程的質(zhì)量控制提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
(作者單位:長(zhǎng)江南京航道局)endprint