大型疏浚土充填袋筑堤技术的分析

孙东阳

摘 要：目前在航道围堤建设的过程中，疏浚土得到了初步应用，并取得了较好的工程施工效果。基于这种认识，文章结合实例对大型疏浚土充填袋筑堤技术展开了分析。从分析结果来看，采用该技术能够满足围堤安全稳定设计要求，并且能够为工程施工带来更多的经济效益和环保效益。

关键词：大型疏浚土充填袋筑堤技术；围堤结构稳定性；原型试验

中图分类号：U655.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）18-0133-02

Abstract： At present in the course of waterway embankment construction dredged soil has been applied preliminarily and good construction results have been obtained. Based on this understanding， the paper analyzes the technology of large dredged soil filling bag embankment construction with examples. From the analysis results， the technology can meet the requirement for safety and stability design of the embankment， and can bring more economic and environmental benefits for the construction.

Keywords： large dredged soil filling bag dike construction technology； embankment structure stability； prototype test

引言

在航道疏浚过程中，将有大量疏浚土产生。如果将这些疏浚土丢弃，则会导致资源的浪费，并给环境带来污染。而在航道工程建设中，采用大型疏浚土充填袋筑堤技术，可以加强对疏浚土的利用，以解决资源紧缺、环境保护等各方面的问题，并使工程建设成本得到有效降低。因此，还应加强对该技术的研究，从而更好进行技术的推广应用。

1 工程概况

本工程位于大连连云港，为某港30万吨级航道工程，总长71km，由航道内外端及推荐航线构成。工程所处的海岸拥有淤泥质浅滩，建设厂区则存在砂石资源缺乏的情况。在航道二期工程中，预计分别建设831m和1557m两个围堤。按照设计，需采用长2341m充砂袋反滤压载结构和充填袋斜坡堤，完成48.5万m3砂土填筑。但在航道一期工程中开辟长24.9km的10万吨级航道时，已经产生3000万m？疏浚土，需外抛处理。经过勘查，得到的疏浚土为粉质粘土，天然含水率平均23.7%，天然孔隙比平均为0.653，黏粒含量平均为23.1%，标准贯入试验结果平均为7.5N，可作为充填材料，并使用大型疏浚土充填袋筑堤技术进行围堤建设。为确保堤身的安全稳定性，需选取长60m、宽30m围堤开展试验，对疏浚土充填袋筑堤过程进行模拟。结合工程施工要求，需在40d内以内完成试验段施工，将整个试验段划分为4个断面，各完成8层充填袋体的铺设，并按照设计要求进行充填厚度和高程的控制。

2 大型疏浚土充填袋筑堤施工方法

结合工程实际情况，还要制定有效的大型疏浚土充填袋筑堤施工工艺流程，确保施工单位能够顺利提供施工设备，并有能力配合挖泥作业进行施工建设。考虑到施工地区土层拥有较薄的粉质粘土层，疏浚土容易受临近高含泥量淤泥层扰动，从而导致其含泥量超出土工充填袋技术规范要求，所以还要加强充填料实时监控[1]。按照要求，应将充填砂袋黏粒含量控制在10%以内，泥袋则要控制在10%-30%内，实际约20%左右。充填过程中，需加强含水量控制，确保其含水量不超出100%，实际应控制在80%左右。在现场施工过程中，断面加载量在49-61kPa范围内，充填料重19.6kN/m3。如下图1所示，为现场加载过程线。在加载的第一阶段，需完成1-5层袋体充填，第二阶段受天气因素影响，未进行施工。在第三阶段，完成6-8层袋体充填，在36d内结束施工。

在施工过程中，充填袋使用230g/m3机织布，各层断裂强度能够达到50kN/m3以上，采用泥砂互层的方式进行布置。在最开始充填时，充填厚度在0.4-0.6m范围内，然后进行固结压缩，直至厚度在0.3-0.5m范围内。每进行一层充填袋施工，需进行一次排水固结，直至充填袋体达到一定强度。从实际施工情况来看，各层袋体施工平均需要耗费3.25d的时间，能够满足筑堤施工进度要求。而充填袋之所以能够迅速完成排水固结，与其排水路径短、疏浚土含有粉细砂有关[2]。在大规模施工建设过程中，由于能够完成更多袋体的同时充填，所以能够进一步提高施工效率。从疏浚土用量情况来看，直接利用总量达5156m3，可以使开山石使用量得到减少，进而为工程带来更多施工效益。

3 大型疏浚土充填袋筑堤原型试验

3.1 试验方案

按照试验方案，A、B、C断面为泥砂互层，D断面为纯砂试验，高程均为5.5m。而A断面的互层为一层吹填砂充填袋和一层吹填泥充填袋，B断面为一层吹填砂充填袋和两层吹填泥充填袋，C层为一层吹填砂充填袋和四层吹填泥充填袋。为实现原位测试，需将B、C断面当成是主要的观测面，完成地表沉降、分布式传感光纤、孔隙水压力计等监测设备的布置，从而对施工全过程进行监测。

3.2 试验结果

3.2.1 沉降情况监测结果

从沉降监测结果来看，C断面的三个地基沉降监测点的沉降分别为0.215m、0.249m、0.073m，沉降过程线与施工加载过程线拥有相同的变化趋势。施工结束后，各监测点都发生了不均匀沉降，与软土地基变形规律相符合。而从各层充填袋的沉降情况来看，如下图2所示，各袋体的沉降量不同。根据这些数值，可确定充填袋壓缩量和实际厚度，得到M2、M3、M4、M5的最大压缩率分别为21.21%、18%、14.8%、9%，从而使施工工艺得到进一步优化。从时间上来看，充填袋压缩在3-6d内就能够基本完成。

3.2.2 水平位移监测结果

从水平位移监测结果来看，被监测的两个主要断面随着填筑高度的提高，出现了地基土水平侧向位移逐渐增大的情况，最大能够达到59m，高程位置约0m。在高程-16m的位置，两个断面地基土几乎没有发生水平位移。在施工过程中，两个断面的地基土侧向位移变化速度较慢，B断面和C断面的平均水平位移速率依次为1.403mm/d和0.901mm/d。按照要求，地基填土水平位移应不超过5mm/d，所以可以认为断面施工状态稳定，抗水平位移的能力能够满足要求。

3.2.3 孔隙水压力监测结果

从孔隙水压力检测结果来看，在施工的过程中，快速进行上层充填袋施工，导致下层充填袋内孔隙水压随之提高。从提高的幅度来看，符合上层载荷加载情况。从测试结果来看，充填袋最大孔隙水压达18.6kPa。在施工结束后，这一压力基本能够得到消散。在整个施工过程中，并未出现充填袋滑移的情况。但在施工结束后，各层孔隙水压有所变化，且变化情况不同，如下图3所示。从监测结果来看，上覆荷载在施工过程中主要由孔隙水压力承载，在施工结束后就会逐渐减小。而施工后各层充填袋会出现孔隙水压力波动，与温度和潮位等因素有关。

3.2.4 应力监测结果

从应力监测结果来看，采用土工织物充填袋能够满足结构稳定性要求。在整个施工过程中，并未出现充填袋拉裂破坏的问题。以A断面为例，完成第一层充填袋加载后，其第二层充填袋底面所受最大压力为4kN/m。完成两层充填袋加载后，应力提高至10.6kN/m。完成八层充填袋加载后，底部受力达40kN/m，并未超出设计强度50kN/m。

3.3 筑堤稳定性分析

结合上述试验结果可知，采用大型疏浚土充填袋筑堤技术，整个筑堤过程可以划分为两个阶段。在第一阶段，充填袋拥有较高的含水量，约在400%-500%范围内，所以需先完成排水压缩。此时，充填袋内填土料属于流体，液压较高。在水分逐渐排出后，则形成了土体骨架。在充填施工3d后，将完成排水压缩过程，充填袋压缩率能够达到整体压缩率的70%-90%。在第二阶段，充填袋将进入自重固结状态，含水量逐渐不超过100%。通过土颗粒间相互传递应力，并受上覆荷载的作用，会逐渐产生孔隙水压力。而在稳定土体骨架结构形成后，其有效应力会逐渐增大，孔隙水压力则会逐渐减少。从试验情况来看，在80d后，充填袋最终会完成自重固结，有效厚度会有所减少，并且产生一定的承载力和强度。

4 結束语

通过分析可以发现，利用大型疏浚土充填袋筑堤技术进行围堤施工，照比正常施工中充填回填砂土，也同样能够保持围堤结构稳定。而利用疏浚土代替砂土，不仅能够解决砂石资源紧缺的问题，也能使工程造价得到降低，并起到保护环境的作用。

参考文献：

[1]许长安.利用河道疏浚土方填筑堤防的技术研究[J].长江科学院院报，2010，27（07）：51-55.

[2]朱群峰，何宁，高长胜，等.大型充填袋筑堤现场试验研究[J].水利水运工程学报，2016（04）：85-91.