本发明属于水工技术领域，特别是涉及一种近海浅水区域针对粉土土质利用小型绞吸挖泥船打设充填袋围堰的施工系统及方法。
背景技术：
充填袋结构围堰已广泛应用于围海造陆工程，具有结构稳定性好、适用性强、造价低等优点，目前在我国海、河堤坝及护岸工程中得到广泛应用。东营广利港位于东营市东城东南方向，渤海莱洲湾西岸，广利河河口处，距东营市市中心约20km。该区域基本由陆上三角洲平原和水下三角洲平原构成。水下三角洲系陆上三角洲向水下延伸部分，从高潮线始，外延伸展至水深10～22m，并呈半环带状分布。充填袋围堰施工区水深在+0.30～-0.92m之间，平均高潮位1.91m，平均低潮位0.31，平均潮差1.60m。施工区泥面总体自然坡降小于1/2000，沿岸水浅、滩宽、地势平坦，表层沉积物以粉土为主。由于施工区水深条件有限，一般外运砂船舶无法进入，致使施工难度大大增加，充填料成本也随之增加。根据该区域土质勘察资料确定，施工区域土质为粉土，可以作为充填袋的充填料。但对于这种土质，如果利用常规的水力直吸式充灌装置，水下土体一般难以塌方，而且根本无法形成充填袋内的土体沉淀，输出的混合物含粉土率极低，不仅制约施工效率，而且充填效果并不理想。因此，针对含有粉土的紧密土体进行充填袋施工需要选取一套新型充填料充灌施工方法，方可有效解决粉土的颗粒小、紧密性强、难塌方、难沉淀的问题。我们在该地区尝试采用小型绞吸挖泥船进行施工区取土和对充填袋袋体的充灌施工。(采用的小型绞吸挖泥船技术指标为主机功率1200kw、挖深-15米、施工吃水0.5米、船体排出管径550mm、产量最高800立方米每小时，通常作为内河河道清淤使用船舶)。
技术实现要素：
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种解决现有充填方法受自然条件影响下砂源运输困难无法进行充填袋施工和就地取土施工效率低导致充填袋不易成型的问题的利用小型绞吸挖泥船打设充填袋围堰的施工系统及方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种利用小型绞吸挖泥船打设充填袋围堰的施工系统，其特征在于：包括主机功率为1200kw，水下泵转数为400转每小时的小型绞吸挖泥船；小型绞吸挖泥船正常施工中排出压力为0.3MPa；所述绞吸挖泥船的出料端连接输料管线，所述输料管线的端部连接转换三通的主管口，转换三通的两个旁通的直径小于主管口的直径，两个旁通分别通过高密度聚氯乙烯管供料管连接分线装置，所述分线装置设有六个出料接口，一个充填袋至少通过一条供料软管连接分线装置的出料接口。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述供料管的在充填袋施工过程中承压能力在0.25MP以内；所述挖泥船的输料管线的直径为550mm，所述供料管的直径为350mm。
本发明还提供一种利用上述打设充填袋围堰的施工系统进行打设充填袋的施工方法：包括如下步骤：
1)、施工准备:施工前，对现场土质进行采样、实验，掌握取砂区土质情况，主要指标涵盖细颗粒含量、含水率、饱和度；
2)、潮位满足需要时定位船定位，通过定位缆绳开始铺设充填袋；
3)、将小型绞吸船输料管线首先与供料管相连，再由供料管与供料软管相连，供料软管分别连接充填袋的接口；所述小型绞吸挖泥船的主机1200kw，水下泵转数为400转每小时，小型绞吸船输料管线的直径为550mm，正常施工中排出压力为0.3MPa；而供料管的在充填袋施工过程中承压能力在0.25MP以内，在输料管线末端接一个钢制转换三通，由直径550mm转接为两个350mm供料管，以此来分担管线压力，保证分出的管线承压在0.15MPa以内，同时两个供料管再连接分线装置，进行分流充填料；
4)、小型绞吸船挖泥施工开始，充填料通过水下泵输送到连接的各个充填袋中；小型绞吸船最末端共分出12条供料软管，最开始打设底层充填袋时，使用3条供料软管供应每个充填袋，将近打满时，使用1条供料软管进行补打，然后继续进行充填袋的定位和铺设；当充填袋露出水面以后，充填袋不受潮水影响，且袋体逐渐变小，最多同时可对12个充填袋进行施工；
5)、现场设置调度职位，根据充填袋打设情况，指挥开合各供料管开关或者变换位置，继续进行下一个充填袋的施工。
本发明具有的优点和积极效果是：由于采用了将小型绞吸挖泥船参与到充填袋围堰打设施工中，从而保证了类近海浅水区利用原地取得粉土充灌充填袋围堰能够快速和稳定的成形，与传统的充填袋打设相比较有以下几点优点和效果：
1.充填料的供应得到保证，不用依赖外运充填料。
2.小型绞吸挖泥船的船舶挖掘和输送性能远高于普通的直吸式充灌装置的吸取和输送性能。针对当地粉土土质，绞吸挖泥船可以利用绞刀的转动轻易破碎原状紧密土体，通过船舶水下泵吸取并输送至充填袋体内。不用担心由于取土装置性能底下导致无法保证充填料供应不及时影响施工效率的问题发生。
3.由于小型绞吸挖泥船获取充填料速度快，输送能力强，可以同时为多个充填袋体供料，所以工作面也由原来的“一对一”变为“一对多”，即一个供料源对多个施工工作面，扩大了施工范围，提高了施工效率。
4.供料船舶、直吸式充灌装置、充灌装置操作人员等被仅有10人操作和维护的小型绞吸挖泥船所代替，节省了大量的机械和施工人员，减少了海上交通压力和安全，也起到了环保和节能减排的效果。
5.充填袋袋体能够迅速成形，是由于取得的充填料质量高，利用粉土特性能够迅速排水和固结。根据土质勘察资料可以确定取土区内粉土土层的分布和深度，利用绞吸挖泥船可以定挖深的特点，专门挖掘粉土土层，保证了充填料中粉土含量，保证了粉土排水快固结速度快的特点得到发挥。小型绞吸挖泥船施工中充填袋成形发可达127m3/h，而普通的直吸式充灌装置由于无挖掘能力无法破碎土体且吸取率低，导致施工效率仅有不到20m3/h。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、小型绞吸挖泥船；2、输料管线；3、转换三通；4、供料管；5、分线装置；6、定位船；6-1、定位缆绳；7、充填袋；8、供料软管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种利用小型绞吸挖泥船打设充填袋围堰的施工系统包括主机功率为1200kw，水下泵转数为400转每小时的小型绞吸挖泥船1；小型绞吸挖泥船正常施工中排出压力为0.3MPa；所述绞吸挖泥船的出料端连接输料管线2，所述输料管线的端部连接转换三通3的主管口，转换三通的两个旁通的直径小于主管口的直径，两个旁通分别通过高密度聚氯乙烯管供料管4连接分线装置5，所述分线装置设有六个出料接口，一个充填袋7至少通过一条供料软管8连接分线装置的出料接口。
上述结构所述供料管的在充填袋施工过程中承压能力在0.25MP以内；所述挖泥船的输料管线的直径为550mm，所述供料管的直径为350mm。
一种利用上述打设充填袋围堰的施工系统进行打设充填袋的施工方法：包括如下步骤：
1)、施工准备:施工前，对现场土质进行采样、实验，掌握取砂区土质情况，主要指标涵盖细颗粒含量、含水率、饱和度；并应熟悉充填袋施工工艺相关图纸、技术要求、材料规格、尺寸以及相应行业规范，编写详细的施工组织设计，组织相关施工和操作人员进行技术、质量、环保和职业健康安全交底；
2)、潮位满足需要时定位船6定位，通过定位缆绳6-1开始铺设充填袋；
3)、将小型绞吸船输料管线首先与供料管相连，再由供料管与供料软管相连，供料软管分别连接充填袋的接口；所述小型绞吸挖泥船的主机1200kw，水下泵转数为400转每小时，小型绞吸船输料管线的直径为550mm，正常施工中排出压力为0.3MPa；而供料管的在充填袋施工过程中承压能力在0.25MP以内，在输料管线末端接一个钢制转换三通，由直径550mm转接为两个350mm供料管，以此来分担管线压力，保证分出的管线承压在0.15MPa以内，同时两个供料管再连接分线装置，进行分流充填料；
4)、小型绞吸船挖泥施工开始，充填料通过水下泵输送到连接的各个充填袋中；小型绞吸船最末端共分出12条供料软管，最开始打设底层充填袋时，使用3条供料软管供应每个充填袋，将近打满时，使用1条供料软管进行补打，然后继续进行充填袋的定位和铺设；当充填袋露出水面以后，充填袋不受潮水影响，且袋体逐渐变小，最多同时可对12个充填袋进行施工；
5)、现场设置调度职位，根据充填袋打设情况，指挥开合各供料管开关或者变换位置，继续进行下一个充填袋的施工。
工程实施过程中的要点：
(1)由于绞吸船相对于传统直吸式充灌装置，流速大，排出压力偏高，相应对供料管和袋体的压力也是偏大的，会导致管线和充填袋破裂。
(2)施工的连贯性是施工流畅的关键因素之一，该区域采用的小型绞吸船最末端共分出12条供料软管，最开始打设底层充填袋时，使用3条软管供应每个充填袋，将近打满时，使用1条软管进行补打，然后继续进行充填袋的定位和铺设。当充填袋露出水面以后，充填袋不受潮水影响，且袋体逐渐变小，最多同时可对12个充填袋进行施工。
(3)本工程为充填袋围堰施工，充填袋袋体施工的质量才是工程的最重要之处，所以要根据输送的充填料质量、充填袋打设的效果和进度来随时调整船舶的施工状态。
施工成形效果和质量：
(1)充填袋袋体成形效果，根据测量验收数据显示，完成后的袋体尺寸等能够符合一般的设计要求和传统充填袋施工的技术指标，由于充填料供应速度快，粉土含量高，所以充填袋能够迅速排水和土体固结。
(2)充填袋内留存下的充填料取样后送至材料检验机构，也符合一般设计要求的粘粒(d＜0.005mm)含量＜10％，指标要求c≥8kPa，Φ(水上)≥20°，Φ(水下)≥15°，其中实际检测出的指标为：粘粒(d＜0.005mm)含量＜6％-7％，指标要求c≥8-8.3kPa，Φ(水上)≥20°-21°，Φ(水下)≥15°-16°。
根据土质勘察资料可以确定，就施工区取土区域的土质为粉土，其特性：灰色，稍密状，混较多粘粒、砂粒，土质不均匀，局部夹淤泥质土薄层。但实际经过吹填留存在袋体内的土质观察可以看出，土质呈黄色颗粒，细腻，无粘粒等，土质均匀杂质少，符合充填袋成形的基本需求，效果良好。
本发明利用绞吸挖泥船的挖掘能力强和输送效率高且稳定的施工特点，解决了受自然条件影响下砂源运输困难无法进行充填袋施工和就地取土施工效率低导致充填袋不易成型的问题。首先，绞吸挖泥船打设充填袋施工过程中，绞吸船的主要职责是取土和向充填袋袋体输送充填料的充灌工作，定位船负责充填袋袋体的定位工作，形成了供应和接收的结构。其次，由于绞吸挖泥船自身施工特点，能够保证充填料供应稳定，不受自然条件限制持续施工。而且在对充填袋体输送充填料的过程中，船舶的输送泵效较普通充灌装置更高更快更稳定，充填袋充灌效率得到提升，更加稳定。最后，由于普通充填袋围堰施工中的运输船、直吸式充灌装置和相对应的辅助船舶等被绞吸挖泥船所代替，施工工作面由原来的零散分布变成了整体同步实施。施工中往来的船舶相应减少，海上船舶和燃油消耗相对减少，起到了安全、环保和节能减排的作用。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。