吹填砂技术在陆域形成工程中的应用

王文灿，何松玮，吴松华

(中交上航局航道建设有限公司，浙江宁波 315200)

1 引言

舟山市金塘木岙集装箱物流基地陆域形成项目采用吹填砂形成陆域，吹填砂分为老大堤内和老大堤外两部分。老大堤外陆域形成面积86.0万m2，吹填标高3.7m，吹砂量600.8万m3;老大堤内陆域形成面积110.9万m2，吹填标高4.2m，吹砂量286.3万m3。具体布置见图1。

吹砂施工按位置分老大堤外和老大堤内两个区域，新建围堤内侧以-2.0m处为界分二次吹填。前期先安排2艘吹砂船进行老大堤外的吹填，待滩面上积留一定量的砂后，立即进行内护岸充灌袋施工。围堤施工时，调整吹砂船位置至围堤轴线外150m处，并预留围堤各分项的施工作业面，待围堤施工至-2.0m处时，吹填围堤内侧的靠背砂，-2.0m以上根据围堤施工进度逐步吹填至设计高程+3.7m。

图1 施工平面布置

老大堤外侧吹填根据吹砂进度要求和围堤施工进度再安排2艘吹砂船。老大堤内侧吹填根据业主要求再行安排。

考虑到吹填砂在施工过程中固结、沉降、交工时间等因素，按泥层厚度预留吹砂厚度0.2～0.8m。

地质勘探资料表明，本工程场地近岸段淤泥层较厚，基岩埋藏较深且起伏变化大。其中浅层分布的淤泥质土性质差，具有低强度、高灵敏度、高压缩及易触变、蠕变等特性，土层承载力很低，因而给吹填施工带来一定难度。

2 施工准备

2.1 施工船舶选择

本工程位置属亚热带海洋性季风气候地区，四季分明，受海洋性气候影响较为明显。在选择施工船型时，充分考虑到气候因素的影响及本工程对砂质的要求。挖砂、运砂、吹砂船舶的选型如表1所列。

表1 施工船舶配备汇总

2.1.1 吹砂船

本工程选用800m3/h吹砂船。每条吹砂船配备有6台30kW泥泵，其并联后的排距和扬程完全满足本工程的吹砂要求。吹砂船从驳船舱内吸砂输运，吹排砂浓度高，一般在20% ～25%，相对于吹填区排水量少。吹砂船抛锚固定，抗风能力强，占用水域面积小。拟投入4艘800m3/h吹砂船。根据当地施工条件，考虑到自然影响、船机修理、生产性停歇时间等因素，考虑每天吹砂时间利用率为65%，实际最低施工能力为:

2.1.2 采砂船

根据本工程的工况条件及对吹砂的砂质要求，采用800m3/h吸砂船采砂，其优点在于:吸砂船采砂工作效率高，可以保证采砂质量和供砂强度。拟投入4艘800m3/h取砂船，考虑到涨落潮水、自然影响、船机修理、生产性停歇等因素，考虑取砂时间利用率为70%，实际最低施工能力为:

2.1.3 运砂船

综合考虑施工现场的水域条件和运砂强度要求，选择2000m3以上的自航驳船运砂的方案。拟投入20艘2000m3海上驳船。考虑航距、航速、船机修理、自然影响、生产性停歇时间和吹填等待等因素，每条吹砂船配备5艘运砂船。

2.2 水门布设

老大堤内吹填时计划设置水门2座，位于吹填区西南或东南，水门结构形式采用钢箱式双水门，排水管采用直径780mm钢管，每座水门布置2根排水管，排水管长根据隔堤宽度确定。水门排水管外侧，设逆止阀，以防涨潮水流倒灌，水门外侧铺设土工布防止冲刷。为防止吹砂时泥砂随水流入泄水管发生堵塞现象，施工开始后，在箱前放一块0.2m高的闸板，以后随吹砂进度及吹填区内的水位情况逐步加高，直至吹砂结束。

老大堤外区域吹填时在东南角设有龙口，吹填尾水全部由此处排放，在龙口合龙后，将在东北侧内护岸上设置水门，解决新建大堤整体成形后的排水问题。详见上页图1。

2.3 吹砂船及吹砂管线布设

2.3.1 吹砂船布设

老大堤内吹填时吹砂船布设:需根据业主要求决定具体开始吹填时间。如在开工之初进行吹填，4艘吹砂船布设在老大堤向海侧150m左右，施工时根据水深图做具体调整，但原则上拟布设在新建围堤范围以内，并离开新建围堤一定距离，以便给围堤施工的各种专用船舶提供工作面;如吹填时间在新建围堤成形后，则4艘吹砂船布设在距新建围堤镇脚抛石以外(离开围堤前沿线至少150m安全距离)，由北向南依次排开。

老大堤外吹填时吹砂船布设:前期吹填进场2艘吹砂船，定位在施工区域南侧，分别往鱼塘和露滩区域进行吹填。施工时，根据当地的水流条件，2艘吹砂船布设在距新建围堤镇脚抛石以外(离开围堤前沿线至少150m)。根据进度要求，再陆续增加吹砂船至4艘，由北往南分施工区域一字排开，分别往各自的施工区域进行吹填。

定位采用4个重量为2t的铁锚八字形定位，其锚缆长度、角度要考虑本船的移位、抗风浪和运砂船的航行等。详见图1。

2.3.2 吹砂管线布设

吹砂管线由水上浮管和岸管组成。由于吹砂船离岸较远，砂管大部分在水里，这部分砂管必须采用浮管，浮管的两端相接处采用橡胶软管接头(见图2)。

图2 吹砂浮管断面示意图

为避免对新建围堤施工造成影响，将在围堤上预设管线，待吹填结束后拆除。进行老大堤内区域吹砂时，吹砂船管线长度最长约1800m(其中单船拼接浮管最长约600m，岸管最长约1200m)。根据现场观察情况，若吹砂区域积水较深，排泥管线前三节采用浮管，确保施工正常进行。

吹砂管线的平面布置根据吹砂船的总扬程、吹砂距离、吹填高程、潮位变化等方面的情况加以综合考虑，来选定吹砂管线的位置。老大堤外侧2艘吹砂船各布设一根主管线，露滩区域主管线直接从吹砂船通过连接浮管接出后至滩面上，再在滩面上布设若干条不同方向的支管线，根据吹砂区域的变动再接至主管线。鱼塘区域主管线由吹砂船接至鱼塘老围堤坡脚侧，在老围堤堤顶用人工凿开一宽度约1m的缺口，管线由缺口穿过接至鱼塘区域，再根据吹填区域的变化设置若干支管线。管头用钢架支撑或油筒固定抬高，使出砂口与吹砂面形成一定的高度，可使吹填砂顺着水流由高处往低处散布沉积。

2.4 施工测量

2.4.1 吹填区域的确定

吹砂开始时，吹填砂会随着水流由高处往低处流散。为防止吹填砂流出施工边线，需尽快施工内护岸充灌袋和围堤充灌袋。由于内护岸充灌袋用砂采用场地内的吹填砂，前期施工时应预留出内护岸的施工作业区域，以离内护岸外坡坡脚20m为宜。

2.4.2 高程控制

吹填开始前，在吹填区原始泥面上布置一定间距的标高杆。吹填时，严格按设计要求控制分层吹填厚度和顶面高程，采用人工踩砂和机械整平的方式来控制最终的平整度。

2.4.3 测量仪器

边线点用全站仪放样，标高采用全站仪结合水准仪的方式来测量。吹砂工程拟投入一台全站仪和一台水准仪，具体如表2所列。

表2 测量仪器配备一览

2.5 质量控制要求

a.本工程陆域形成采用吹填中粗砂或中细砂，含泥量小于10%。采砂时严格按照施工技术要求做好检验工作，取样进行泥沙颗粒分析，确保施工过程中砂质符合吹填要求。

b.取砂区的位置有明显标志，施工区域附近须设置水尺，控制取砂区底部高程，从而保证所挖取的砂质符合要求。

c.吹填砂标高为3.7m和4.2m(指吹填砂压缩沉降稳定后的验收标高)，吹填时控制吹填分层厚度，按时观测沉降量，并预留一定的沉降量。

d.吹填工程的允许偏差、检验数量和方法应符合规范要求。

3 吹砂施工

3.1 吹砂施工原理

吹砂(取砂船→运砂船→吹砂船)施工原理是依靠取砂船上安装的离心式砂泵将砂水混合物吸起后排入运砂船中，并通过运砂船运至吹砂船旁。吹砂船船舷的一侧安装有吸砂管、吸砂头以及冲水管等吸砂装置。依靠船上的大型吸砂泵从靠泊于船舷旁的运砂船中的砂水混合物吸入，再经吹砂船另一侧排砂管线输送到吹填区内，砂水混合物在吹填区内经过沉淀后，砂留在吹填区内，尾水通过排水口排出施工区。如下页图3所示。

图3 采、运、吹砂施工示意图

3.2 吹砂施工流程

吹砂施工基本遵循以下工作流程，具体详见图4:

图4 吹填工程施工流程

3.3 吹砂施工技术要点

a.吹砂船主管线垂直于新建围堤轴线进入吹填区开始施工，逐步从吹填区南侧向北推进，直到南侧达到要求标高后，再逐步向北布设支管线。

b.吹砂前通过地形测量，计算吹填区的最大容积量，以确保管线布置合理，避免不必要的接、移管作业对施工进度造成影响。

c.根据吹填区吹填的最大流量设计排水口的过水断面与设计区内排水口，在施工过程中，要加强对区内水位的观察与护岸的观测，防止积水过多危及护岸结构安全。

d.吹填分层进行，施工中要防止局部吹填高度过大。若有局部过高须及时用推土机进行推平。

e.为防止吹砂区内杂物随排水流进海域造成二次污染，在吹填区内排水口上设置排污拦网，定时由专人清理收集，施工完成后统一运至指定地点进行丢弃。

f.吹填面高程控制。吹填面高程的控制是直接影响工程竣工验收的一个重要环节。对吹填层面高程进行控制是保证施工质量的一个重要手段。在吹填过程中，详细设计吹填分支管线的布设走向，并按一定间距布设标高杆，控制排砂管线管底高程及出砂口砂面高程，以严格控制吹填高程，确保吹填后的平整度。

g.吹填区平整控制。吹砂过程中，采用调整出泥口、支管线补足及人工踩砂的方式控制平整度，局部区域吹砂结束后用装载机进行推平，达到质量验收要求。

4 质量保证措施

4.1 砂质保证措施

4.1.1 吸砂过程砂质控制

吸砂船进入指定采砂区后，当班大副根据采砂区的砂层厚度钻探资料，结合吸砂船自身施工工艺需要，合理控制吸砂深度，发现砂源与设计要求的砂质不符时，吸砂船应及时调整吸砂位置，对已装驳而不符合设计要求的砂土，应及时清舱，重新装驳。吸砂过程中砂质分析一般采用目测及凭手捏感觉，初步分析砂质质量，及时掌握砂质情况，质检人员应作定期的泥砂颗粒筛分试验，形成砂质初步自检体系，确保砂质达到要求。

4.1.2 吹砂过程砂质控制

当重驳被运至吹砂船时，由吹砂船当班大副全面负责吹砂过程中的砂质检查，对不符合砂质要求的重载驳，及时退回清舱处理，重新装砂。同时，将砂质情况及时反馈给吸砂船和项目部，以便及时调整吸砂船船位，改进吸砂施工工艺，使砂的质量在进吹填区前从根本上得到保证。

4.1.3 吹填区内砂质控制

除了做好上述两方面的砂样自检工作外，按设计要求在吹填区内取一砂样，并送交有资质的鉴定单位进行砂样分析，以确保砂质质量满足设计要求。在吹填区内取样工作具体由质检人员负责，会同监理工程师共同采样。

4.2 吹填施工组织管理

组建一支吹填管线组，具体负责管线的布设、延伸、拼接工作。在施工前，由技术人员向管线组详细讲解管线布设的具体要求，对主管线、分支管线及使用岔管过程中的注意事项作交底工作，使吹砂管线的铺设满足设计的吹填要求。

5 结语

本工程采用吹填砂施工技术，有效地保证了工程的进度，取得了满意的效果。本工程属于水上施工，机械设备和人员较多，施工船舶施工期间受现场风浪影响较大，施工船舶必须备有避风锚地。现场施工必须制定相关安全管理规定，加强现场施工人员和管理人员的安全意识，确保安全生产。

1 JTJ 203—2001水运工程测量规范［S］.

2 JTJ 324—2006疏浚与吹填工程质量检验评定标准［S］.

3 JTS 257—2008水运工程质量检验标准［S］.

4 JTS 2005—1—2008水运工程施工安全防护技术规范［S］.

5 JTS 258—2008水运工程测量质量检验标准［S］.