某吹填土上大型充填袋施工过程问题浅析

邹立

（天津港建设公司，天津 300456）

受天津沿海地区土层分布的影响，经吹填形成的吹填土一般为流泥、淤泥或淤泥质黏土，其工程特性表现为含水率很高、强度很低、渗透性很差。本工程需要在新吹填软土地基上建设区域性通道，经多种方案比选，设计采用了大型充填袋埝体结构，此种埝体形式的使用越来越广泛，在水深较浅的超软弱地质条件下更有着独特的优越性[1]：1）液化土体的泵送充填施工快；2）采用透水性较好的土工编织袋，可以使经水力充填的高含水率的土体脱水，经过水力充填后悬浮的土体颗粒可以在短时间内沉积下来；3）编织袋在建成的围埝中将起到加筋的作用；4）编织袋的大小可以根据设计的需要和土体在自重作用下固结时间的长短而任意调节。但采用该技术在施工中常常出现一些问题，本文将对某埝体施工中出现的问题进行剖析。

1 工程概况

1.1 自然条件

1）地质情况：吹填前原泥面顶标高为-3.5～-4.0 m，底标高约为-15 m，埝体施工前先吹填泥面至标高2.4 m，埝体施工至4.0 m时，埝体北侧又进行了一定的吹填，标高升至3.4 m，南侧泥面标高未变，埝体距离吹填疏浚管道口距离900 m。具体的地质资料见表1。

表1 场区各土层主要物理力学性能指标

2）水文潮汐：属不规则半日潮，每日发生高低潮2次，低潮显著。设计高潮水位4.3 m，设计低潮水位0.5 m。因此本工程的施工属于潮间带施工，增加了施工的难度。

1.2 工程情况

结构型式为斜坡式临时道路，路顶中心标高为+6.725 m，顶宽15.0 m。堤心采用大型充灌袋和吹填砂性土结构，软基处理方法为打设塑料排水板和铺设土工布软体排，路面采用袋装碎石、山皮土结构，两侧设置袋装土路肩。由于现场施工条件的制约，排水板未布设整个段面，见图1。

图1 结构断面形式

1.3 施工过程

主要施工工序情况如下：

1）分层吹填充灌砂袋至顶标高+3.5～+4.0 m左右；

2）吹填50 cm细砂袋至顶标高+4.0～+4.5 m左右；

3）打设排水板，间距1 m，正方形布置；

4）充灌上层大型砂袋；

5）铺设土工布软体排，做路肩袋装土。

2 泥面上充填砂袋施工

当泥面相对较低时，在施工充灌袋前3层时，相对比较困难，充填后自然挤淤下沉，前两层基本上是露不出泥面以上的，为解决充填的均匀性，将袋体四个角及各边中点处分别用船固定，并在袋体上同时多处一起吹填，待吹填工作基本完成再松开固定绳索。

当泥面相对较高时，可以采用先人工铺设一层编织布，再铺设荆笆，然后铺设无纺布，快速地铺设充灌袋和充填，低潮时施工，避免受潮水的影响，从埝体一端逐渐向另一端施工，可形成连续工作面向前推进，而且在一定程度上保证吹填后充灌袋体在泥面之上，这样可以保证充填的均匀性和可操作性，方便了施工，也减少了挤淤量，节省了一部分充灌砂的工程量，降低了工程造价。

尽管如此，吹填淤泥层厚度仍在6 m左右，较厚、强度低，现场充灌4层袋体后袋体基本还在泥面以下，袋体断面横向尺寸无法保证。两侧坡脚断面很难保证，当反压距离较小时，易发生挤淤情况。

3 塑料排水板施工

充灌砂袋施工到标高+4.0～+4.5 m后开始打设排水板，由于现场施工条件的制约，排水板未布设在整个施工段面，这造成了打设排水板和未打设排水板的区域产生明显的差异沉降，实际情况也证明了这一点，插板当日插板区的沉降量和未打设排水板区的沉降量差值一般在20～60 cm之间，现场明显可以看到中间插板区域低于两侧未插板区域，后续的沉降也使沉降差陆续增大，使得编织袋严重受损，严重减弱或丧失了横向的加筋功能。在插打排水板区域，排水板间距1 m，正方形布置，部分区域也出现了不均匀沉降的情况，编织袋体受损，加之排水板插口处编织袋体破损，横向拉力减弱，整体性下降。

袋体底部的淤泥强度低，特别是刚插板后不久，土体被扰动，地基土体承载能力降低。地基吹填软泥沿排水板孔位上升，也在一定程度上说明了袋体底部土体受扰动较大。同时，回升的淤泥一定程度上减慢了排水板与充灌砂袋的排水性能。在地基土体扰动后，土体固结排水的强度增长还未及时恢复，产生淤泥抗剪切强度不足的情况。因此在埝体南侧的局部就出现沉陷情况，如图2所示。

图2 插板后南部沉陷情况

4 插打排水板后施工充灌袋体情况

充灌砂袋施工到标高+4.0～+4.5 m，打设排水板之后，加载施工上层大型砂袋时，塌陷的情况就陆续出现，主要出现在埝体中间和南部，典型中间塌陷断面如图3所示。

图3 典型埝体中部塌陷情况

插板前，上部施工产生沉降，受排水路径和排水距离的影响，只有一定深度范围内袋体底部土体排水固结明显，深部受影响较小，因此，实际施工过程是一个挤淤过程，浅层土体也不断地被扰动，强度降低，现场可以观察到两侧泥面明显地向上挤淤变形。插板后，当土体固结后的强度不能满足上部荷载的需求时，就会继续挤淤，土体被向两侧挤开，直到达到新的平衡[2]。根据现场工况，部分充灌袋体加载到5.5 m标高，实际用时60 d左右，加之实际充灌袋堤底标高要比设计底标高低2～3 m，工作量和荷载量明显加大，受工期的制约，插板后出现连续加载的情况，甚至连续加载3层之多，即使不连续加载，间隔时间也都不长，在这种情况下，地基土体得不到固结时间，强度增长不能满足上部加载的荷载要求，致使出现挤淤塌陷现象的发生。

5 原位观测和检测

5.1 充灌袋体底标高

为了检验塌陷区的情况，重点对中部塌陷的断面进行了勘测，整体砂袋厚度8.1～9.1 m，可以看出塌陷区域断面的塌陷位置（中间和南侧）和未发生塌陷位置（北侧）测点的底标高基本一致，这说明塌陷的原因不是深层地基的滑移，更可能是浅层淤泥挤淤的过程。

5.2 典型断面的监测

塌陷区域内无观测点，选择1组十分靠近塌陷区插打排水板后的典型监测断面进行分析，包括沉降（轴线处和两侧平台中心点处）和孔隙水压力（轴线处），具体观测结果如图4所示。

图4 孔隙水压力和沉降变化情况

可见，孔隙水压力变化量随荷载增加而增加，无施工荷载时呈减小趋势，每层袋体加载后，前期孔压消散速率在0.5～1.1 kPa/d之间，随加载时间增加孔压消散速率逐渐减缓，施工中最大孔压荷载比约为0.6，出现在前3层充灌袋体施工过程中；最大孔压增量为31.5 kPa，出现在第4层充灌袋体施工完成时。各沉降测点都处在插打排水板范围内，插板后吹填施工时轴线处测点和南侧平台中心点的沉降速率较大，最大沉降速率为45 mm/d，而北侧平台中心点并未发生明显增大，最大沉降速率为15 mm/d，可见埝体中心及南侧沉降变形较大，已经超过正常固结沉降速率（相对北侧平台中心点的沉降速率），这应该是挤淤沉陷所导致，可见此时尽管没有出现明显的塌陷情况，但也已经处在不稳定的状态。

埝体南部底层充灌袋体外侧设置了深层土体侧向位移监测点，标高-3 m以上为吹填淤泥，受施工影响很大，也无法进行工程安全控制，因此重点对标高-3 m以下深层土体水平位移情况进行监测控制，标高-4 m以下深层土体水平位移曲线没有发生突变的情况，这说明此种塌陷主要是由于吹填袋体底部的淤泥挤淤，未发生深层的滑移失稳。

6 解决方案及建议

根据现场情况提出了解决方案：对塌陷沉降区采取延长加载施工的间歇期、分级加载（每层充灌袋体分两次施工）和铺设土工布软体排加筋等措施，并要求沉降速率小于10 mm/d时再开始分层缓慢施工；当沉降速率大于20 mm/d时，应立即停止施工。在后续施工中表明，此种方法能够满足工程要求，延长加载施工的间歇期起到显著作用，但延长了施工期。

通过本工程相关经验提出以下建议：

1）尽可能在基础范围内整个断面都打设排水板；

2）延长加载施工的间歇期，加荷时间要严格控制，避免加荷过快；

3）严格控制施工工序，保证外侧坡脚断面。

7 结论

1）塌陷引起原因主要为：加荷过快、插打排水板和不均匀沉降致使编织袋受损、袋体底部的淤泥强度低（特别是插板扰动后）和外侧坡脚断面很难保证；

2）本工程的塌陷是浅层淤泥挤淤引起的局部塌陷，未发生深层的滑移失稳；

3）解决方案：对塌陷沉降区采取延长加载施工的间歇期、分级加载（每层充灌袋体分两次施工）和铺设土工布软体排加筋等措施，当沉降速率小于10 mm/d时可分层缓慢施工；当沉降速率大于20 mm/d时，应立即停止施工。

[1]李广信.高等土力学[M].北京：清华大学出版社，2004.

[2]龚晓南.地基处理手册[M].二版.北京：中国建筑工业出版社，2000.

[3]杨涛，李国维.公路软基超载预压卸荷时间确定的沉降数率法研究[J].岩土工程学报，2006，28（11）：27-31.