一种新型筑堤形式在软土地基上的实际应用

（中交上航局航道建设有限公司，浙江 宁波 315200）

1 围堰工程实施现状

在沿海各省市，为解决城市扩张对土地的持续需求，普遍采用围海造地的方法。该类工程中围堰是关键的施工环节。工程中采用的围堰结构形式主要有袋装砂围堰、塘渣围堰以及砂土复合围堰。围堰虽然为临时性隔堤，但起着围水挡泥的作用，其重要性不言而喻，在超软弱地基上修筑围堤常常是工程的技术难点之一。

在滩涂上围堰施工的主要方式为砂被+袋装砂棱体或者是砂被+宕渣棱体，该类型的围堰堤基处理均为砂被上插打深层排水板，在堤基范围内堆载固结。该种处理方式需要两道工序，先进行砂被的施工，再插打深层塑料排水板。缺点主要有若是在地质情况不好的位置，砂被施工往往需要两到三层，对砂资源需求量大。插板施工时由于地质条件不好，砂被沉降不均匀，作业面不平整，会使机械作业难度大，且存在安全隐患。此外，在砂被上插打深层排水板对堤基进行堆载固结，固结周期较长，围堰沉降量大，对后期围堰施工的标高控制不利，经常会发生后期围堰标高不足，无法满足吹填施工的需要。若是前期沉降量预留过大，则造成资源的浪费，成本上不科学。

近年来，人们对环境保护越来越重视，水下采砂、炸山取石均受到环保的制约，传统围堰筑堤形式已经不能满足现在工程的堤基土体强度快速提高的要求需要。工程界开始采用淤泥固化的方式先进行堤基处理，上部结构采用袋装固化土堤身。该类新型筑堤形式是一种比较大的创新和突破，摆脱了砂石料资源的限制，淤泥直接现场取用，施工方便，工期短，造价省，具有较高的推广价值和广阔的应用前景。

2 工程应用实例

在台州东部新区涂面整理工程中的进行了约150m的新型结构的筑堤试验，取得比较好的实际效果。该试验段位于台州东部新区涂面整理工程中区Z1隔堤的北侧。原围堰设计方案为袋装砂+宕渣斜坡堤结构，堤基处理方式为砂被+插打深层排水板。试验方案是采用新型筑堤形式，改变原有堤基处理方式和堤身施工工艺。堤基由砂被上插打深层排水板改为将原堤基范围内的淤泥注入水泥浆和固化剂搅拌成桩，固化长桩和短桩相结合的方式直接原位固化处理。堤身则采用袋装固化土取代宕渣斜坡堤结构。具体试验平面图和断面图如下。

图1 Z1隔堤试验段施工平面图

图2 Z1隔堤试验段施工断面图

3 施工工艺介绍

3.1 堤基原位固化工艺

超软堤基原位固化技术原理是利用专门的施工机械在软基上实施机械搅拌，从而加固深层堤基，加固深度可达6～8m，这样就可直接省去铺设砂被和打设排水板两道工序，且加固后形成的复合地基承载力得到很大提高，大大降低施工期沉降量。上部堤身结构可直接施工，大幅度提高施工效率。本次试验施工主要采用的施工设备是双螺旋淤泥固化一体机。双螺旋固化机通过两个有螺旋的浮筒旋转控制在淤泥层面上行走，滚筒往内侧转后退，往外侧转前进。同时，在设备上设有横向移动导轨，搅拌头在导轨上横向移动的最大偏移距离为6m，搅拌头搅拌速度为50r/min，提升速度为1m/min。施工时一个机位可施工三组桩，从船体左侧至右侧依次施工。施工所用的固化剂和水泥则由后台系统制作输送。后台系统是由水泥筒仓、搅拌桶、固化剂注浆泵、电磁流量计组成。水泥等外加剂按比例制备固化剂，在搅拌桶经搅拌充分后输送至固化剂注浆泵。最后由固化剂输送管道输送至淤泥双螺旋固化一体机进行施工。

图3 双螺旋淤泥固化一体机

图4 Z1隔堤试验段堤基固化桩布置图

堤基原位固化施工工艺如下：

（1）设备定位：按设计施工图放样，确定相应施工区位、机位，控制施工边线，搅拌头对准相应桩号位置。长桩均匀布设，短桩布设于长桩之间，长桩与短桩之间搭接长度为25cm。平行于堤轴线方向固化桩连排布置，相邻固化桩搭接25cm；垂直于堤轴线方向固化土桩连排布置，无搭接。

（2）下钻喷浆搅拌：启动搅拌马达与升降马达，搅拌头沿着导向架向下钻，边喷浆、边搅拌（搅拌速度为50r/min），严格控制下钻速度（下钻速度为1.2m/min）与喷浆流量（74L/min）。随时观察设备运行及地层变化情况，搅拌头下钻至设计深度位置时，开始提升。

（3）提升喷浆搅拌：搅拌下钻至设计深度，定喷完成后，提升复喷复搅，边喷浆、边搅拌，严格控制提升速度（提升速度为1.2m/min），保证固化剂浆液与土体充分拌和；最后，上升至工作基准面停止喷浆。

（4）复搅：为确保淤泥土层与固化剂材料搅拌均匀，达到设计强度，长桩二次下钻搅拌喷浆，二次提升搅拌不喷浆，即下钻搅拌喷浆与提升搅拌不喷浆。短桩不二次复搅。

（5）移位：根据施工顺序移至进行下一桩位，重复以上步骤进行施工；若固化机一次定位多次作业时，搅拌杆在桩架上横移至其根据桩间距设定的刻度点；或固化机移至下一工作机位。

综上所述：长桩采用四搅三喷的施工工艺，短桩采用二搅二喷的施工工艺。

图5 固化长桩施工流程图

3.2 袋装固化土堤身施工工艺

袋装固化土堤身筑堤工艺，主要是采用滩涂原状土淤泥加水破碎成泥浆，与水泥、固化剂搅拌混合后，充灌到隔堤袋体中，形成挡水挡泥的功能性隔堤。该工艺可以较好地解决隔堤修筑砂石料资源受限制这一难题。袋装固化土充填袋筑堤的施工设备主要是由前台链斗船和后台水泥浆泵车组成的。链斗船在滩涂上直接取土，通过船体自身的破碎装置将淤泥破碎制成泥浆，通过船上的渣浆泵将泥浆由管道输送出来。掺入固化剂的水泥浆由后台泵车同时输送，在管道中通过搅拌器充分搅拌均匀后输送至袋体。

图6 取泥、破碎、输送一体化链斗船

滩涂淤泥固化土充填袋筑堤施工工艺类似于袋装砂隔堤的施工工艺，主要区别是在泥浆输送环节需要添加适量的固化剂，使流体状泥浆在短时间内固化，重度和强度等指标达到设计要求。具体施工流程见下图：

图7 淤泥固化土筑堤施工工艺流程图

袋装固化土堤身施工工艺如下：

（1）袋体加工、放样和铺设。固化土袋体通长袋采用460g/m2防老化编织布，棱体部分采用200g/m2防老化编织布加工缝制。根据设计图纸尺寸加工袋体，图纸坐标点进行现场放样，袋体按放样边线铺设。

（2）前台系统取泥输送。采用链斗式挖泥船在取土区直接取泥作业。取土区须距离隔堤至少150m的安全距离，取泥深度不宜超过1.5m，链斗船取土应遵循“广挖浅取”的原则进行。链斗船将取出的淤泥通过船上安装的破碎装置破碎后，由渣浆泵输送到充灌口。

（3）后台系统制备固化剂输送。固化剂的主要成分是水泥，再添加氢氧化钠、早强剂等利于水泥水化反应的外加剂。固化剂添加比例根据现场试样和室内试验的结果而确定。本工程中固化剂的掺比控制在6%～8%。泥浆输送的过程中，外加剂制备室调配外加剂溶剂，通过水泵输送至固化剂柱塞泵。水泥由定量给料螺旋秤从水泥筒仓输送至固化剂柱塞泵内，与外加剂溶剂搅拌均匀后输送至搅拌输送站。

固化剂的输送也采用柱塞泵，最大输送距离可达到1.0km。施工时，根据前台泥浆输送的流量，调整固化剂的输送流量，以达到准确控制固化剂掺比的目的。

（4）泥浆、固化剂搅拌及输送。泥浆与固化剂通过搅拌器充分搅拌后输送至袋体袖口进行充灌。为了便于施工，在管道出口设置分流阀，采用变径100mm软管进行充灌。

4 围堰稳定监测

在上部袋装固化土堤身施工完工后，共布设了3组原位观测断面。每个段面有一个位移观测孔、一个分层沉降观测孔和一个表层沉降观测点。观测时间一直到吹填完成。经统计，整体试验段的沉降量不大于0.4m，明显低于传统砂被加深层排水板处理方式隔堤的沉降量，隔堤位移量也满足设计要求，吹填施工期间未发生沉降量过大、测斜数据突变的情况，隔堤安全、稳定。

5 应用前景

本文较为详细地介绍了软土地基上的新型筑堤形式，该种围堰具有就地取材、施工造价低、围堤稳定性好等优点。若在后续的现场试验中针对施工设备和工艺环节进一步完善和提高，形成较为成熟的施工工法，在我国东南沿海吹填造地工程中将会有非常好的推广和应用前景。

表1 Z1隔堤试验段表层沉降观测记录表

表2 Z1隔堤试验段测斜观测记录表