基于深中通道东人工岛桥下回填砂浅谈高要求回填施工控制

◎ 卞卡 广州港工程管理有限公司

1.工程概况

深圳至中山跨江通道东人工岛陆域形成施工采用回填砂形式，形成陆域面积约33.51万m。陆域回填材料选用为规格及质量满足要求的中粗砂，砂的渗透系数≥5×10cm/s，并且在标高+2.5m以下进行回填时，砂料的含泥量应≤5%；标高在+2.5m以上时，砂料含泥量应≤10%。回填方量约270万m³。

1.1 回填砂施工技术要求

因在工程施工区域内有沿江高速桥墩的存在，且桥墩的位移及高速运行的安全至关重要，故本文主要介绍的是在沿江高速下桥墩间的回填砂施工，施工区域内桥墩影响范围共计1180m，涉及沿江高速36#～76#号共41组墩台，桥墩墩台顶面标高为+2.8m，原泥面标高为-2.3～-3.5m，两者存在较大高差，故桥墩间回填砂施工采用分层形式进行回填，+2.5m以下回填时分层厚度不大于1 m，+2.5m以上回填时分层厚度不大于0.5m，回填后待监测数据满足设计要求方可进入下一级的回填。原设计为抛填1m中粗砂后，水上船舶打设塑料排水板。后因船舶吃水不足及桥墩净空限制影响，召开专家会议论证并征得设计同意后变改为回填至+1.0m标高后，陆上打设塑料排水板，再分层回填至堆载标高。

1.2 地质情况

沿江高速桥墩间地质情况同样复杂，施工范围内以淤泥及淤泥质土为主，土层厚度达8～10m，并且具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、渗透性低、承载力低、稳定性差、产生不均匀沉降等特点。且施工区域常水位标高为+0.5m，水深仅为0.8～4.1m，无法采用皮带船直接吹砂等简易施工形式，且出于对沿江高速正常运行的安全需要，对桥墩下回填砂施工制定了严格的控制标准。故根据相关要求并结合以前的施工经验，承包人采用膜袋砂结合泵船接管形式施工。

2.目前完成情况

截止到21年2月沿江高速桥墩下回填砂施工情况如下，36#～41#已回填至+4.5m～5.5m，41#～47#已回填至堆载设计标高+6.0 m，47 #～51 #桥墩范围已回填至+3.6m～+0.3m，51#～55#桥墩范围已回填至-0.6m～-0.2m，55#～64#桥墩范围已回填至+0.3m～+0.7m，64 #～67 #桥墩范围已回填至+0.6m～+1.0m，67#～72#桥墩范围已回填至+1.0 m～+2.5m。其中的53#～54#桥墩位置为船舶进出的通航处，故此处的原泥面标高比其它的桥墩低，约为-3.5m。

3.施工工艺方法对比

以53#～54#桥墩间的回填砂施工为例，简述膜袋砂与泵船接管形式施工方式方法的对比。

3.1 膜袋砂施工工艺简述

膜袋砂施工简述为采用已加工完成的具有多个灌砂孔的膜袋方式进行填充，从而使整个膜袋整体均衡的覆盖在整个桥墩间的淤泥上，对整体进行均匀的加载。施工过程采用0.5m双层形式进行铺设，先铺设桥墩间后东西两侧，膜袋间搭接距离2m。

3.2 膜袋砂施工工艺过程

膜袋砂正式吹砂前的准备工作包括，原泥面的扫测及膜袋的加工，膜袋选用为聚丙烯编织袋，加工成100m×50m的规格形式，其中每隔5m位置布置一个灌砂孔，根据以往的经验，膜袋制作的面积越大，铺展及固定越不便，故需要在四周及中间两侧布置固定节。

准备工作完成后，采用船舶固定平铺于水面上进行定位，同时，灌砂孔位置采用塑料泡沫等物品进行定位。

正式吹砂过程采用两台300kW吸砂泵进行吸砂，并通过管道将砂料从灌砂孔泵送至膜袋内。整个施工过程中同时对东西两侧的对应灌砂孔位置进行吹砂作业，确保吹砂过程中四个角先下沉至预定位置。经过典型施工总结，并结合监测单位对桥墩的监测数据显示，充填时间控制在20±5min时可以满足0.5m层厚的要求。待膜袋充砂完毕后，采用水坨或竹竿进行平整度及厚度的测量，用以指导第二层膜袋砂施工。

3.3 注意事项

采用膜袋砂技术施工时，还需特别注意以下几点：

（1）膜袋强度及缝合强度需符合施工要求，不应在施工过程中产生破裂及损坏，同时存放膜袋及膜袋加工应迅速进行，防止膜袋大面积暴晒，导致老化、脆化。

（2）施工前后需对拟施工的部位进行扫测，以掌握施工区域的淤泥厚度，施工效果等。

（3）缝合后的膜袋幅度大，施工过程中膜袋受涨落潮水流影响，膜袋会随水流流动，定位时应在膜袋中部位置增加固定节，以确保定位准确。

（4）选用的砂料应符合相关要求，不应有过多杂质，防止施工过程中堵塞输砂管，施工过程中应严格控制充砂时间，充填时间到达后应及时更换输砂管。

（5）整个施工过程需及时测量水深，增加测量频率，掌握整体的高差情况，以指导第二层膜袋砂的施工。

（6）施工过程中，监测单位需对正在施工的桥墩进行过程监测，有异常情况时需及时通知各相关单位。

3.4 泵船接管施工工艺简述

本工程所采用的泵船接管形式（图1）与通常的形式不同，因沿江高速桥墩下回填砂施工控制要求高，标准严。故施工过程中桥墩的位移控制是重点，采用的形式为甭管两侧对称开口形式，该种形式在施工过程中可有效控制桥墩两侧的高差及本跨桥墩间的砂面平整度，从而有效达到控制标准。

图1 泵船接管形式施工

3.5 注意事项

采用泵船接管形式进行施工时，还需特别注意以下几点：

（1）整体施工原则按照“均匀、堆成、分层、慢速”形式进行，且应从“桥墩间最低处开始逐层进行回填，桥墩两侧采用双侧对称形式进行回填”。实际施工过程中采用的控制厚度为0.8m。施工完毕后，采用水上挖机配合对高低不平处进行整平作业。

（2）施工过程中，技术员，监理员全程在现场进行指导，根据前期的施工经验严格控制吹砂时间，施工过程中应及时测量水深，对水深不足或过高处，通知水上挖机配合整平。

（3）整个施工过程中，监测单位需对正在进行施工的桥墩进行过程监测，有异常情况时需增加监测频率并及时通知各相关单位。

（4）施工前需对桥墩钢板桩内侧标高进行探查，施工过程中始终需保持桥墩钢板桩内侧标高比外侧桥墩间标高高0.5m以上，以确保钢板桩及桥墩安全。

（5）施工结束后，定期对桥墩两侧及四周位置进行扫测，排查淤泥情况，对于有明显拱淤的位置应及时进行清除。

（6）针对桥墩下回填砂施工，建立“每日一会”制度，每日施工开始前召开会议，主要内容包括：昨日施工情况，今日施工计划，桥墩监测情况，现场问题反馈等。

4.施工过程及数据分析

4.1 膜袋砂施工前后数据分析

53#～54#号桥墩原泥面标高为-3.5m，淤泥厚度约6m，且开始施工前与前后两跨桥墩间的高差最大，约有1m。故施工采用形式为先膜袋砂均匀铺设1m后采用泵船接管形式按照每层0.8m厚度分层进行控制。首先开始进行的是膜袋砂的施工，正式吹砂前5天（11-8——11-12）的监测数据显示无明显异常，除G SD53-2外南北向最大起伏为1mm，GSD53-2南北侧起伏较大，达1.5mm。正式开始吹砂后（11-12——11-13），均有起伏变化，24小时变化情况为0.6～0.8mm。后经过7天的沉降稳定后（11-13——11-19），桥墩的位移监测数据均有明显的缓和稳定，变化的趋势区域平缓。东西向起伏幅度较南北向相比较大，在正式吹砂前5天（11-8——11-12），除GSD53-1最大起伏幅度达2.2mm外，其余监测点平缓，无较大起伏。同样在正式开始吹砂后（11-12——11-13），24小时变化幅度不大，基本稳定在0～0.2mm之间。但东西向的整体位移幅度比南北向的变化大，如GSD54-1的3日位移变化值达1.6mm，GSD53-2的累计位移达到或超过2.5mm。竖向位移同样有较为明显的变化，变化幅度较东西向小，与南北向的类似。

桥墩因受墩台的连接影响，整体的施工过程对53#桥墩有明显的影响，GSD53-2号点有向南侧偏移的趋势，因受到墩台接连影响，故同样有向东侧偏移的趋势。并且因为GSD53-1号点在中轴线上南北摆动，同样在东西侧也有相似情形，并且摆动的幅度及频率类似。而从竖向位移的变化图中，同样也可看出53#桥墩的沉降位移比54#桥墩的变化更为明显。由此可得，53#桥墩更为敏感，底部淤泥层可能比54#桥墩更厚，更需引起注意。地质资料中也佐证了该点，53#桥墩周围的淤泥层较54#桥墩的淤泥层厚约0.5m。

4.2 泵船接管形式施工前后数据分析

膜袋砂施工完毕后，静置一段时间待沉降位移稳定后，采用泵船接管形式进行分层吹砂施工。采用泵船接管形式吹砂对桥墩的影响比采用膜袋砂施工对桥墩的扰动更为明显，变化幅度也更大。尤其以东西向及竖向的沉降位移更为明显。53#～54#号桥墩的东西向累计位移超过2.5mm，而竖向位移达到2.0mm，且整体的变化幅度更大。

采用泵船接管形式进行吹砂，于12-19开始施工后，24小时内的南北向位移（图2）无较大剧烈变化，而在后续的恢复过程中变化增大，且在12-26～12-28日有剧烈的突变，如GSD53-1在12-27日变化幅度超过1.6mm、GSD54-1在12-28日变化幅度超过1.9mm，在后续的施工过程中变化幅度也非常明显，变幅接近2.0mm。

图2 53-54号桥墩南北向位移

东西向的位移变化（图3）情况在施工过程中的变化幅度不大，但施工前后的累计位移却比用膜袋砂施工的累计位移要大，最大值接近3.0mm。同样对于竖向位移（图4）也是一样，累计位移的变化要大许多，如GSD53-2的累计变化幅度达到4.0mm，从向西位移变化为向东位移，从而证明53#号桥墩更为敏感，采用泵船形式吹砂更应注意桥墩安全的运行。

图3 53-54号桥墩东西向位移

图4 53-54号桥墩竖向位移

5.结论

从沿江高速的安全运行来看，采用膜袋砂形式施工对于桥墩的安全控制更为有利，但采用该种形式施工效率却相对较低。施工前膜袋需缝制，特别是像通航孔位置的膜袋缝合时间则更长，大约需要5-7天，且施工过程中膜袋需要水上钩机或者专业船舶配合进行定位及沉放工作，前期准备工作及附属工作多。因此，膜袋的成本及耗费的时间更多，吹砂过程中需要经常更换灌砂孔，同样需要耗费时间。

采用泵船接管形式同样也是利弊明显。采用该种形式施工能有效节省时间，施工效率较膜袋形式更高。但是，对于桥墩的位移控制和沿江高速的安全运行保障则相对较差。

采用泵船接管形式进行吹砂施工。运砂船需卸砂至泵船处，并且施工区域附近的水位低，会导致滞船情况发生。而膜袋砂施工采用的方式为从临时堆砂点处吸砂，不存在滞船情况。

随着回填砂面的抬高，在水位变动的区域采用泵船接管形式吹砂的弊端也进一步放大。首先，在水位变动区域，水上钩机常因搁浅导致辅助移动管线困难；其次，采用泵船接管形式吹砂完成后，受水位影响，砂料不易流动，容易产生高差；最后，桥墩下展管位置有限，施工位置及时间受潮位影响明显。

6.结语

本工程施工位置受地形地质影响，传统的皮带泵船形式卸砂无法采用。故针对施工现场情况，承包人采用本文介绍的两种方式进行施工。通过实际的施工效果来看，若存在类似情况可以用作参考。若工程项目的控制要求高，对工期要求不严格，资金规模充足，且施工现场采用其他方法困难时，可以考虑采用膜袋砂形式进行施工；若工程项目的控制相对较高，工期要求也较紧张，且泵船接管形式能采用时可以考虑采用此种形式；但是对于更大规模的吹砂工程，海上筑岛工程等则不提议采用此两种方法，而应首要考虑采用皮带泵船形式直接吹填，此方法更为方便、快捷、低廉。