深海軟基處理墊層施工方法初探

　　作為上海國(guó)際航運(yùn)中心洋山深水港工程的重要組成部分，東海大橋是我國(guó)第一座特大型跨海大橋，全長(zhǎng)31.5km.東海大橋由陸上段、跨海段和海堤段三部分組成，把上海蘆潮港和浙江嵊泗縣小洋山島連接起來(lái)，形成上海國(guó)際航運(yùn)中心洋山深水港區(qū)對(duì)外唯一的集疏運(yùn)通道，為港區(qū)提供交通、水、電及通信條件。海堤段位于浙江嵊泗縣崎嶇列島的大烏龜島與顆珠山島之間，是集防波堤和高速公路于一體的綜合性工程。在風(fēng)急浪高的外海筑堤，特別是進(jìn)行墊層施工，在我國(guó)尚屬首次，其工程施工難度在世界上首屈一指。

　　一、自然條件

　　海堤段全長(zhǎng)1220m，軸線略成弧形，大部分泥面比較平坦，泥面標(biāo)高一般為-8——10m（黃海高程，下同）。兩島之間為東北走向，口門(mén)寬約1000m，漲落潮動(dòng)力不大，實(shí)測(cè)漲潮分層最大流速1.46m/s，最大垂線平均流速124m/s，實(shí)測(cè)落潮分層最大流速157m/s，最大垂線平均流速1.45m/s.水深—般為l0-12m，在兩島邊緣最深可達(dá)25m.該區(qū)域氣候條件惡劣，臺(tái)風(fēng)、季風(fēng)、潮汐、雷暴、霧等災(zāi)害影響頻繁，尤其受東北風(fēng)影響極大，可施工的有效時(shí)間較短，嚴(yán)重影響工程施工。

　　二、地質(zhì)情況

　　大烏龜島與顆珠山島段松散堆積層總體受基底和水動(dòng)力條件控制，基巖埋藏部位較深，整個(gè)海堤地基土質(zhì)主要由粉砂夾粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土和灰色黏土組成。夾層淤泥質(zhì)黏土厚度達(dá)23-26m，含水量達(dá)57.3％，抗剪指標(biāo)較低?，F(xiàn)堆積的土層從上至下依次為：①飽和、流塑狀、土層極軟的灰黃色淤泥，②飽和、流塑、軟流塑狀的粉質(zhì)黏土類(lèi)砂和粉細(xì)砂，③飽和、松散、稍密狀的粉砂夾粉質(zhì)黏土，④飽和、松散、稍密、夾黏性土微薄層的粉細(xì)砂。

　　三、海堤結(jié)構(gòu)型式

　　海堤結(jié)構(gòu)型式采用拋石斜坡式結(jié)構(gòu)，根據(jù)地質(zhì)條件，地基加固方案采用塑料排水板堆載預(yù)壓排水固結(jié)法。主要施工項(xiàng)目有水上施打塑料排水板、袋裝砂墊層、拋石護(hù)底、拋石棱體、堤心石、混凝土扭王體護(hù)面、塊石墊層等。

　　四、墊層施工

　　海堤段地基加固的寬度在120-160m之間（隨泥面標(biāo)高變化而變化），總面積約為14萬(wàn)㎡.在插打塑料排水板之前要先進(jìn)行墊層的施工，確保插打排水板后水平排水通暢，實(shí)現(xiàn)固結(jié)，達(dá)到地基加固之功效。

　　在外海、深水、浪大流急的惡劣施工海域進(jìn)行墊層施工，要滿(mǎn)足施工進(jìn)度和質(zhì)量，關(guān)鍵是解決投拋定位和確保設(shè)計(jì)厚度問(wèn)題。

　　1.方案比選施工中進(jìn)行了以下幾種方案的試驗(yàn)：

　?。?）帶GPS定位系統(tǒng)的自航對(duì)開(kāi)駁直接卸小砂袋包。這種方案投拋速度快、整體性、交接性、均勻性都較好，受水流影響相對(duì)較小，拋投位置準(zhǔn)確。

　?。?）浮吊吊放網(wǎng)兜小砂袋包。這種方案整體交接性好，但投拋速度較慢，投拋位置受吊機(jī)速度和流速限制，容易出現(xiàn)偏位，準(zhǔn)確度相對(duì)差一些。

　?。?）浮吊直接吊放大砂袋包。這種方案與②方案在質(zhì)量控制與投拋速度基本相似，但其拋投后大砂袋包之間的交接性相對(duì)差一些，容易出現(xiàn)空擋。

　　（4）人工在GPS定位船上直接推拋小砂袋包。這種方式在質(zhì)量控制方面是可行的，但速度很慢，可作為局部厚度不足時(shí)補(bǔ)拋使用。

　　經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐比較分析，采用帶GPS定位系統(tǒng)的自航對(duì)開(kāi)駁直接卸小砂袋包方案為主，輔以人工在GPS定位船上直接推拋小砂袋包進(jìn)行砂墊層投拋方案是合理的。

　　2.投拋方案

　?。?）網(wǎng)格劃分首先完成墊層施工區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格劃分。網(wǎng)絡(luò)劃分以軸線為基礎(chǔ)，從施工起始樁號(hào)到結(jié)束樁號(hào)，以1020㎡（沿軸線長(zhǎng)度10m范圍）為一個(gè)大網(wǎng)格，大網(wǎng)格中又劃分2m×2m的小網(wǎng)格，以控制投拋位置。

　?。?）裝量控制按照劃分的網(wǎng)格，根據(jù)對(duì)開(kāi)駁一次投拋的面積計(jì)算出所需方量，然后在駁船上刻上標(biāo)記，每次裝料都以裝到標(biāo)記線為準(zhǔn)。根據(jù)測(cè)定，對(duì)開(kāi)駁一次裝料90m3最為合理。

　?。?）對(duì)開(kāi)駁定位首先在對(duì)開(kāi)駁船上安裝好GPS定位設(shè)備，在定位船船首和船尾分別設(shè)一臺(tái)GIB系統(tǒng)天線，同時(shí)在計(jì)算機(jī)上輸入施工區(qū)域位置，與GPS岸臺(tái)相配合即可找到任何拋投點(diǎn)的位置，再在施工位置上進(jìn)行單格投拋位置確定。

　　（4）漂移量調(diào)整由于潮流、潮向的影響，投拋砂包時(shí)應(yīng)考慮有一定的漂移量，根據(jù)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

　　3.厚度控制厚度控制是本項(xiàng)目施工的難點(diǎn)，少投則達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，多拋則增加施工成本。

　　按照設(shè)計(jì)不小于1.0m的厚度要求，實(shí)際施工中要隨時(shí)測(cè)定流速、流向、水深、波浪等影響因素，隨時(shí)調(diào)整對(duì)開(kāi)駁的裝砂量和投拋定位。根據(jù)施工實(shí)踐，合理的超拋是保證厚度的有效措施，本工程的超拋量控制在15％左右。

　　五、檢測(cè)

　　檢測(cè)方法主要采用水下檢測(cè)，以?xún)x器法（測(cè)量艇測(cè)深）為主，輔以潛水員探摸，以檢測(cè)砂包投拋的厚度和平整度等質(zhì)量指標(biāo)，作為驗(yàn)收評(píng)定依據(jù)。

　　儀器測(cè)量采用13D測(cè)深儀、GPS定位系統(tǒng)、手提計(jì)算機(jī)等，按一定的點(diǎn)距和行距、垂直于海堤軸線走向，根據(jù)投拋區(qū)域、投拋前后的水深，得出實(shí)測(cè)拋填厚度，再根據(jù)總投拋量，可計(jì)算出拋投損失量。

　　潛水員探摸時(shí)，使用測(cè)量艇作為水面站，依靠測(cè)量艇（GPS）確定探摸點(diǎn)位置，探摸主要內(nèi)容是探摸點(diǎn)砂袋包的平整度和厚度，潛水員將探摸到的情況同步告知水面站，做好相應(yīng)的記錄。

　　六、結(jié)論

　　通過(guò)施工實(shí)踐，采用帶GPS定位系統(tǒng)的自航對(duì)開(kāi)駁直接卸小砂袋包方案，在施工質(zhì)量和進(jìn)度上都滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。

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