论文部分内容阅读
【摘要】通过大量的室内模型试验及实际工程应用开展生产工艺攻关，创造性的形成了竹排桩造地围堰施工技术，该技术的使用过程中以其更高的排水效率、更低的材料成本和可靠性，取得了较大的经济效益，施工工艺合理，施工方便，并能有效控制施工质量。本法适用于淤泥量丰富、围堰高度不超过5m的江河吹填软土地基处理和沿海各种大面积围堰软基处理工程。
【关键词】围海造地；竹排桩围堰；真空预压；地基处理
Construction technology of reclamation of large cofferdam by bamboo pile
Zhou Feng-zhong
（Wenzhou Urban Construction Group Co，ltdWenzhouZhejiang325000）
【Abstract】Through a large number of indoor model test and practical engineering application to carry out research and production technology， the creative formation of the bamboo row pile cofferdam construction technology， the use of the technology in the course of its higher drainage efficiency， lower material costs and reliability ， Has achieved greater economic efficiency， reasonable construction technology， construction convenience， and can effectively control the construction quality. This method is applicable to the treatment of rivers and soft soils with a large amount of silt and cofferdam height of not more than 5m， and various large-area cofferdam soft foundation treatment projects along the coast.
【Key words】Ground reclamation；Pile cofferdam；Vacuum preloading；Foundation treatment
1. 引言
随着经济、社会的迅猛发展，沿海地区建设规模迅速扩大，土地作为一种有限的宝贵资源与建设用地供需矛盾日益突出，解决这个矛盾的一个重要出路是向海要地。大规模的“填海造地”一直是许多国家扩大用地的重大措施，围堰工程对于填海工程的总体施工具有很重要的意义。传统的围堰一般采用砂袋围堰，但由于砂资源越来越稀缺，围堰施工技术有待开辟一种新的思路。本文通过开展生产工艺攻关，创造性的形成了竹排桩造地围堰施工新技术，该技术的使用过程中以其更高的排水效率、更低的材料成本和可靠性，取得了较大的经济效益。我司通过总结浙江省台州湾循环经济产业集聚区东部新区启动区块吹填及软基处理工程围堰施工的操作经验，逐步摸索形成了施工工法。
2. 工艺原理
本施工工法中竹排桩造地围堰主要采用毛竹作为主要的承重立杆，竹笆作为主要的承重面承担泥浆的侧向压力，紧贴竹笆表面铺设的编织布同时起过滤水分的作用，辅之以拉锚增加立杆受力的围堰结构形式。为保证围堰的效果及稳定性，围堰结构分内外设置三排竹排桩围挡结构如图1所示，围挡之间形成二道镇压层，内高外低呈阶梯状布置，以防止吹填区
竹排桩围堰的水平位移及外侧淤泥的隆起如图2～4所示。围堰高度依次降低，长度可根据工程规模大小而定。每道围堰间距为10m～20m，每相邻两围挡结构高差为1.5m左右。排桩围堰靠吹填区
部位加铺一层竹笆和编织布，来达到挡泥与排水的双重效果，然后通过输送管道将淤泥依次输送至第一道镇压层、第二道镇压层及吹填区域，每次吹泥时围挡结构左右高差不能超过1.5m。这样经过反复几次吹填的泥浆通过滤水沉积形成围堰土体，最后再进行无砂垫层真空预压快速固结处理。
3. 施工工艺流程及操作要点
3.1竹排桩造地围堰施工工艺流程。
3.2施工工艺流程及操作要点。
3.2.1测量放样。
（1）了解围堰区域沿线原土层土质情况、储量和土层表层沉淤厚度，结合围堰毛竹桩的深度，确定毛竹用量和吹填淤泥的方量。
（2）测量人员根据设计围堰中心线放出毛竹的两条外边线，按每50米布置一个控制点，用毛竹打入土中作为控制点并在毛竹上测设竹围堰顶面标高，用油漆作出标记。
3.2.2毛竹桩插设。
（1）毛竹桩施工采用人工配合两栖式挖掘机压桩的施工方法。根据毛竹设计间距，利用相邻围堰控制点拉线来控制围堰边线，首先人工将毛竹立起来，保证毛竹垂直度，然后用两栖式挖掘机在毛竹的上部加压，致使毛竹的另一端往泥土里面插。在确保毛竹设计入土深度的前提下根据设计顶标高来截取毛竹。毛竹插设要求大头朝上、小头朝下。
（2）将毛竹立杆压入已定点的原土层，深度控制在5～7米，上部再用铁丝将毛竹进行搭接绑扎，搭接长度应大于4米，且搭接部分要有不小于2m的长度插入原土层，铁丝绑扎间距不宜大于每30cm一道，根据围堰高度要求确定毛竹桩上部长度，桩头应高出吹填泥面1m以上。 （3）在使用搭接接长的毛竹桩时，毛竹桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少1m，所以，在组拼毛竹桩时要预先配桩，在运输存放时，安插桩顺序堆码，插桩时按规定的顺序吊插。
3.2.3毛竹框架架体的搭设。
（1）考虑到两栖式挖掘机的操作空间要求，竖向毛竹与斜杆毛竹一起插入土中，斜杆与地面的角度控制在45°～60°之间，斜杆与立杆绑扎处的标高均应严格按设计图纸进行施工如图7所示。
（2）在打好的桩上用毛竹设置横杆，进行横向、纵向连接，采用10～12#镀锌铁丝双股绑扎，毛竹横向、竖向、斜向的毛竹相交处均需绑扎。绑扎的顺序是：先在离地高度15～20cm的位置绑扎纵横水平竹杆一道，同时在横杆之间铺上竹笆片做为临时工作平台；再在离地高度1.5米左右的位置绑扎第二道纵横杆，仍然在横杆之间再铺上临时工作平台，借助临时竹笆平台来依次完成第三道、第四道的横杆及斜杆的绑扎固定。
（3）纵向长杆间距以1.4～1.6m为宜，短横杆和斜向杆应每跨布置。
3.2.4竹笆挡网布置。
（1）在围堰内侧用铁丝将竹笆板搭接后牢固绑扎在立杆上。铺设时宜从下往上开始布置，且搭接要严密，不能存在孔洞，要形成整体的挡泥面如图8所示。
（2）下部竹笆板入泥深度30～50cm，挡泥面应高出吹填面80cm以上。竹笆之间搭接不小于10cm，每片竹笆应不少于6～8个绑扎点，竹笆宜采用错缝布置。
3.2.5编织布铺设。
（1）根据设计高度在后场先将编织布切割后船运至作业区，在已形成的竹笆挡网面上，再加铺一层编织布。编织布上部用铁丝绑扎到毛竹横杆上，下端埋入原土层如图9所示。
（2）铺设编织布要选择无风时进行，一部分人员在前面展开，一部分人员紧接着就进行绑扎固定，绑扎间距控制在30cm以内。编织布铺设应平整无褶皱、无破洞。
（3）在编织布外再加一排毛竹杆，用铁丝将其与毛竹桩绑扎将编织布固定。毛竹杆间距为2～3m。
（4）铺设时，宜先在场地外将围堰高度的编织布缝制好，卷成一捆。编织布搭接处可采用封包线缝制双道线，搭接长度应大于100mm。
3.2.6竹笆围堰加固。
（1）为了提高竹笆围堰的抗推能力及整体稳定性，防止向外倾斜。需要在竹笆围堰的前排立杆与横杆相交处拉两道及以上地锚，地锚的间距取4.0米。根据围堰高度，可沿竖向设多道拉结钢丝绳如图10所示。
（2）用6mm的钢丝绳一端固定在竖向毛竹上，另一端固定在地锚上，中间用紧张器拉紧钢丝绳，钢丝绳与地面的夹角取30°为宜。在土中插入2～3m的毛竹作为地锚，该毛竹与钢丝绳反向插入土体，与地面的角度控制在45°左右。
（3）竹笆板、编织布铺设完毕之后，竹笆板底部和后排斜杆与立杆间用两栖式挖掘机开挖围堰内泥土进行回填压脚。
3.2.7仪器仪表埋设布置。
根据工程需要，可埋设相关的测量仪器，获取相关数据。可埋设测量围堰整体稳定性的仪器如图11～12所示，实时监测围堰的垂直度，做好表面沉降及水平位移的预防工作。
3.2.8吹填泥浆。
（1）当吹填高度小于2m时，可作一次吹填。当吹填高度大于2m时，应采用分层吹填，每次吹填厚度一般为0.7～1m左右，下层厚度可大些，上层厚度可小些。当吹填范围较大时，需分段吹填。即一段吹填完成后，再接长或移动管线进行下一段吹填。
（2）每层吹填完成后间歇一定时间，待吹填淤泥表面排水后继续吹填，必要时需辅助排水。
（3）当吹填距离超过吹填设备最大能力时，应采用加压泵等设备进行吹填，保证输送的畅通。
3.2.9无砂垫层真空预压法软基固结处理。
（1）无砂垫层真空预压法是通过在零承载力的软土上设置浮桥系统实现泥上上人施工，建立起真空泵-真空管-塑料排水板直接传递真空压力的新型真空管路系统。减少了真空压力的传递损耗，提高了真空压差降水效果，建立起真空膜-土工布-真空管-塑料编织布新型膜下真空预压系统，将不透气的真空膜四周埋人土中，使其与大气压隔绝，利用大气压的效应，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效固结度。
（2）施工流程：测量放线→铺设编织布→插设塑料排水板→布设垂直水平排水管道→铺设土工布→铺设真空密封膜→设置测量标志→安装真空泵→抽真空预压固结土层→卸载检测。
3.3劳动力组织（以200000m2竹围堰围海造地施工，工期为180天为例）（劳动力组织情况见表1）。
4. 应用实例
浙江省台州湾循环经济产业集聚区东部新区启动区块吹填及软基处理工程，位于台州市台州湾循环经济产业集聚区东部新区，总吹填总面积达688.45万平方米，是台州历史上最大规模的吹泥工程。采用本工法造地施工处理了面积为35万平方的软土地基，与同期砂袋围堰相比，达到了良好的处理效果，减少了施工成本。在围堰吹填过程中，竹围堰局部发生了歪斜变形，通过分析得知歪斜原因都是杆件绑扎处出现了滑动，整体性不好，没有做到整体受力，经过加固后没有再出现类似现象。这给我们的启示是杆件之间需采取刚性连接就可以避免杆件间滑动现象从而杜绝歪斜或倾覆现象发生。通过该工程的实际运行，在造地施工围堰的结构形式采用上开辟了新的思路，取得了业主的好评。
5. 结语
（1）本方法施工简便，工期较快。施工中采用中小型设备即可完成大围堰施工，操作简单。三排竹框架架体结构可同步推进实施，进度快。
（2）施工成本低。竹排围堰工程中采用的主要材料毛竹具有生长周期短、见效快、用途广等特点，开发前景广阔，资源丰富，投资小。
（3）施工效益高，降低后期工艺风险。与传统的沙袋围堰、沙石围堰相比，竹围堰具有更好的排水性能，采用淤泥为原材料，减少后期的真空预压软土地基排水固结时的漏气风险，可取消密封墙的施工，减少了施工成本。
（4）施工环保程度高，减少环境费用投入。施工所用的原材料毛竹、土工布等，不会对工程及周边环境造成污染，减少工程环境措施费用的投入。
参考文献
[1]刘会林，刘艳. 竹排围堰在中运河（大王庙～房亭河）河道扩挖工程水中围堰施工中的应用. 科技信息， 2013（19）：342～342.
[2]朱礼江. 双排竹围堰在疏浚围堰工程中的应用.科技创新与应用， 2014（14）：169～170.
[作者简介] 周凤中，男，籍贯，籍贯：湖南邵阳，职称：高级工程师，职务：总工程师，研究方向：土木工程，工作单位：温州城建集团有限公司。
【关键词】围海造地；竹排桩围堰；真空预压；地基处理
Construction technology of reclamation of large cofferdam by bamboo pile
Zhou Feng-zhong
（Wenzhou Urban Construction Group Co，ltdWenzhouZhejiang325000）
【Abstract】Through a large number of indoor model test and practical engineering application to carry out research and production technology， the creative formation of the bamboo row pile cofferdam construction technology， the use of the technology in the course of its higher drainage efficiency， lower material costs and reliability ， Has achieved greater economic efficiency， reasonable construction technology， construction convenience， and can effectively control the construction quality. This method is applicable to the treatment of rivers and soft soils with a large amount of silt and cofferdam height of not more than 5m， and various large-area cofferdam soft foundation treatment projects along the coast.
【Key words】Ground reclamation；Pile cofferdam；Vacuum preloading；Foundation treatment
1. 引言
随着经济、社会的迅猛发展，沿海地区建设规模迅速扩大，土地作为一种有限的宝贵资源与建设用地供需矛盾日益突出，解决这个矛盾的一个重要出路是向海要地。大规模的“填海造地”一直是许多国家扩大用地的重大措施，围堰工程对于填海工程的总体施工具有很重要的意义。传统的围堰一般采用砂袋围堰，但由于砂资源越来越稀缺，围堰施工技术有待开辟一种新的思路。本文通过开展生产工艺攻关，创造性的形成了竹排桩造地围堰施工新技术，该技术的使用过程中以其更高的排水效率、更低的材料成本和可靠性，取得了较大的经济效益。我司通过总结浙江省台州湾循环经济产业集聚区东部新区启动区块吹填及软基处理工程围堰施工的操作经验，逐步摸索形成了施工工法。
2. 工艺原理
本施工工法中竹排桩造地围堰主要采用毛竹作为主要的承重立杆，竹笆作为主要的承重面承担泥浆的侧向压力，紧贴竹笆表面铺设的编织布同时起过滤水分的作用，辅之以拉锚增加立杆受力的围堰结构形式。为保证围堰的效果及稳定性，围堰结构分内外设置三排竹排桩围挡结构如图1所示，围挡之间形成二道镇压层，内高外低呈阶梯状布置，以防止吹填区
竹排桩围堰的水平位移及外侧淤泥的隆起如图2～4所示。围堰高度依次降低，长度可根据工程规模大小而定。每道围堰间距为10m～20m，每相邻两围挡结构高差为1.5m左右。排桩围堰靠吹填区
部位加铺一层竹笆和编织布，来达到挡泥与排水的双重效果，然后通过输送管道将淤泥依次输送至第一道镇压层、第二道镇压层及吹填区域，每次吹泥时围挡结构左右高差不能超过1.5m。这样经过反复几次吹填的泥浆通过滤水沉积形成围堰土体，最后再进行无砂垫层真空预压快速固结处理。
3. 施工工艺流程及操作要点
3.1竹排桩造地围堰施工工艺流程。
3.2施工工艺流程及操作要点。
3.2.1测量放样。
（1）了解围堰区域沿线原土层土质情况、储量和土层表层沉淤厚度，结合围堰毛竹桩的深度，确定毛竹用量和吹填淤泥的方量。
（2）测量人员根据设计围堰中心线放出毛竹的两条外边线，按每50米布置一个控制点，用毛竹打入土中作为控制点并在毛竹上测设竹围堰顶面标高，用油漆作出标记。
3.2.2毛竹桩插设。
（1）毛竹桩施工采用人工配合两栖式挖掘机压桩的施工方法。根据毛竹设计间距，利用相邻围堰控制点拉线来控制围堰边线，首先人工将毛竹立起来，保证毛竹垂直度，然后用两栖式挖掘机在毛竹的上部加压，致使毛竹的另一端往泥土里面插。在确保毛竹设计入土深度的前提下根据设计顶标高来截取毛竹。毛竹插设要求大头朝上、小头朝下。
（2）将毛竹立杆压入已定点的原土层，深度控制在5～7米，上部再用铁丝将毛竹进行搭接绑扎，搭接长度应大于4米，且搭接部分要有不小于2m的长度插入原土层，铁丝绑扎间距不宜大于每30cm一道，根据围堰高度要求确定毛竹桩上部长度，桩头应高出吹填泥面1m以上。 （3）在使用搭接接长的毛竹桩时，毛竹桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少1m，所以，在组拼毛竹桩时要预先配桩，在运输存放时，安插桩顺序堆码，插桩时按规定的顺序吊插。
3.2.3毛竹框架架体的搭设。
（1）考虑到两栖式挖掘机的操作空间要求，竖向毛竹与斜杆毛竹一起插入土中，斜杆与地面的角度控制在45°～60°之间，斜杆与立杆绑扎处的标高均应严格按设计图纸进行施工如图7所示。
（2）在打好的桩上用毛竹设置横杆，进行横向、纵向连接，采用10～12#镀锌铁丝双股绑扎，毛竹横向、竖向、斜向的毛竹相交处均需绑扎。绑扎的顺序是：先在离地高度15～20cm的位置绑扎纵横水平竹杆一道，同时在横杆之间铺上竹笆片做为临时工作平台；再在离地高度1.5米左右的位置绑扎第二道纵横杆，仍然在横杆之间再铺上临时工作平台，借助临时竹笆平台来依次完成第三道、第四道的横杆及斜杆的绑扎固定。
（3）纵向长杆间距以1.4～1.6m为宜，短横杆和斜向杆应每跨布置。
3.2.4竹笆挡网布置。
（1）在围堰内侧用铁丝将竹笆板搭接后牢固绑扎在立杆上。铺设时宜从下往上开始布置，且搭接要严密，不能存在孔洞，要形成整体的挡泥面如图8所示。
（2）下部竹笆板入泥深度30～50cm，挡泥面应高出吹填面80cm以上。竹笆之间搭接不小于10cm，每片竹笆应不少于6～8个绑扎点，竹笆宜采用错缝布置。
3.2.5编织布铺设。
（1）根据设计高度在后场先将编织布切割后船运至作业区，在已形成的竹笆挡网面上，再加铺一层编织布。编织布上部用铁丝绑扎到毛竹横杆上，下端埋入原土层如图9所示。
（2）铺设编织布要选择无风时进行，一部分人员在前面展开，一部分人员紧接着就进行绑扎固定，绑扎间距控制在30cm以内。编织布铺设应平整无褶皱、无破洞。
（3）在编织布外再加一排毛竹杆，用铁丝将其与毛竹桩绑扎将编织布固定。毛竹杆间距为2～3m。
（4）铺设时，宜先在场地外将围堰高度的编织布缝制好，卷成一捆。编织布搭接处可采用封包线缝制双道线，搭接长度应大于100mm。
3.2.6竹笆围堰加固。
（1）为了提高竹笆围堰的抗推能力及整体稳定性，防止向外倾斜。需要在竹笆围堰的前排立杆与横杆相交处拉两道及以上地锚，地锚的间距取4.0米。根据围堰高度，可沿竖向设多道拉结钢丝绳如图10所示。
（2）用6mm的钢丝绳一端固定在竖向毛竹上，另一端固定在地锚上，中间用紧张器拉紧钢丝绳，钢丝绳与地面的夹角取30°为宜。在土中插入2～3m的毛竹作为地锚，该毛竹与钢丝绳反向插入土体，与地面的角度控制在45°左右。
（3）竹笆板、编织布铺设完毕之后，竹笆板底部和后排斜杆与立杆间用两栖式挖掘机开挖围堰内泥土进行回填压脚。
3.2.7仪器仪表埋设布置。
根据工程需要，可埋设相关的测量仪器，获取相关数据。可埋设测量围堰整体稳定性的仪器如图11～12所示，实时监测围堰的垂直度，做好表面沉降及水平位移的预防工作。
3.2.8吹填泥浆。
（1）当吹填高度小于2m时，可作一次吹填。当吹填高度大于2m时，应采用分层吹填，每次吹填厚度一般为0.7～1m左右，下层厚度可大些，上层厚度可小些。当吹填范围较大时，需分段吹填。即一段吹填完成后，再接长或移动管线进行下一段吹填。
（2）每层吹填完成后间歇一定时间，待吹填淤泥表面排水后继续吹填，必要时需辅助排水。
（3）当吹填距离超过吹填设备最大能力时，应采用加压泵等设备进行吹填，保证输送的畅通。
3.2.9无砂垫层真空预压法软基固结处理。
（1）无砂垫层真空预压法是通过在零承载力的软土上设置浮桥系统实现泥上上人施工，建立起真空泵-真空管-塑料排水板直接传递真空压力的新型真空管路系统。减少了真空压力的传递损耗，提高了真空压差降水效果，建立起真空膜-土工布-真空管-塑料编织布新型膜下真空预压系统，将不透气的真空膜四周埋人土中，使其与大气压隔绝，利用大气压的效应，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效固结度。
（2）施工流程：测量放线→铺设编织布→插设塑料排水板→布设垂直水平排水管道→铺设土工布→铺设真空密封膜→设置测量标志→安装真空泵→抽真空预压固结土层→卸载检测。
3.3劳动力组织（以200000m2竹围堰围海造地施工，工期为180天为例）（劳动力组织情况见表1）。
4. 应用实例
浙江省台州湾循环经济产业集聚区东部新区启动区块吹填及软基处理工程，位于台州市台州湾循环经济产业集聚区东部新区，总吹填总面积达688.45万平方米，是台州历史上最大规模的吹泥工程。采用本工法造地施工处理了面积为35万平方的软土地基，与同期砂袋围堰相比，达到了良好的处理效果，减少了施工成本。在围堰吹填过程中，竹围堰局部发生了歪斜变形，通过分析得知歪斜原因都是杆件绑扎处出现了滑动，整体性不好，没有做到整体受力，经过加固后没有再出现类似现象。这给我们的启示是杆件之间需采取刚性连接就可以避免杆件间滑动现象从而杜绝歪斜或倾覆现象发生。通过该工程的实际运行，在造地施工围堰的结构形式采用上开辟了新的思路，取得了业主的好评。
5. 结语
（1）本方法施工简便，工期较快。施工中采用中小型设备即可完成大围堰施工，操作简单。三排竹框架架体结构可同步推进实施，进度快。
（2）施工成本低。竹排围堰工程中采用的主要材料毛竹具有生长周期短、见效快、用途广等特点，开发前景广阔，资源丰富，投资小。
（3）施工效益高，降低后期工艺风险。与传统的沙袋围堰、沙石围堰相比，竹围堰具有更好的排水性能，采用淤泥为原材料，减少后期的真空预压软土地基排水固结时的漏气风险，可取消密封墙的施工，减少了施工成本。
（4）施工环保程度高，减少环境费用投入。施工所用的原材料毛竹、土工布等，不会对工程及周边环境造成污染，减少工程环境措施费用的投入。
参考文献
[1]刘会林，刘艳. 竹排围堰在中运河（大王庙～房亭河）河道扩挖工程水中围堰施工中的应用. 科技信息， 2013（19）：342～342.
[2]朱礼江. 双排竹围堰在疏浚围堰工程中的应用.科技创新与应用， 2014（14）：169～170.
[作者简介] 周凤中，男，籍贯，籍贯：湖南邵阳，职称：高级工程师，职务：总工程师，研究方向：土木工程，工作单位：温州城建集团有限公司。