水环境下防拱淤的施工工艺的制作方法

1.本发明涉及填土施工技术领域，特别是一种水环境下防拱淤的施工工艺。


背景技术：

2.传统填土施工通常采用自卸汽车与推填设备（推土机、装载机等）相结合的方式，由自卸汽车将回填土料运输、倾倒至回填区域后，由推填设备将回填料推填、整平；填土过程中，根据地基处理需要，对回填的土料进行分层碾压；这通常适于干作业环境。
3.而在填海造陆工程是在深水环境中施工，回填区域原海床面上通常有层承载强度极弱的的软弱层（淤泥、淤泥质土等）。若在待回填区域采用传统的陆地填土工艺，原海床面的软弱淤泥会在重载运输车辆或推填设备自重及土料推挤作用下发生扰动而逐步向施工前进方向流动，产生大量的淤泥聚集。伴随回填土施工，拱淤层会一直被土层覆盖而存在，即先回填土料区域的海床面上的成陆材料主要为回填土，而沿施工前进方向的后成陆区域的回填材料主要为大量汇聚的淤泥。这样会造成成陆区域内软弱的淤泥层分布不均，给后续清淤及地基处理带来较大挑战。因此水中回填土料，如何确保不产生挤淤问题，一直是水中填土施工管控的重难点。
4.现有填海造陆工程一般采用水力吹填的方式，通过泥浆泵及排送管线将泥水混合物输送到指定地点，在子堰拦阻下逐层充填、沉淀、排水、固结、筑高进行场平。这样虽然能够避免大量淤泥聚集，回填施工效率高，但在吹填过程中对水下原状土搅动大，对海洋环境的污染大。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：针对现有技术在填海造陆工程中对如何防控拱淤现象而又对淤泥扰动小的问题上缺乏有效手段，提供一种水环境下防拱淤的施工工艺，能够减小淤泥扰动，防止淤泥拱淤现象发生，海洋污染小。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种水环境下防拱淤的施工工艺，包括以下步骤：在施工区域的淤泥面上铺设土工垫；采用开体驳分层抛填回填土至水下预设标高，形成淤泥保护层；在保护层上采用陆上推填的施工方法回填至陆域标高。
7.本发明是用于深水施工环境中软弱地基上抛填的新型施工工艺，通过铺设土工垫提高地基承载力，使淤泥在后续抛填过程能够均匀沉降；进一步通过使用开体驳分层抛填，让回填土能够缓慢融入海水中均匀沉降至水下预设标高，形成具有足够厚度和承载力的保护层，防止淤泥上渗，该保护层的抛填厚度根据具体施工地形深度以及开体驳吃水深度确定合适参数，保护层的抛填标高应当避免开体驳场内搁浅；在具有一定承载力的基础上采用陆上推填施工形成陆域，避免开体驳进场发生搁浅，更加安全，同时也方便于将施工区域形成闭合条件以防止下方淤泥在陆上推填过程中外渗至海域从而产生污染。
8.本发明所提供的施工工艺，抛填过程对淤泥扰动小，能够防止淤泥拱淤现象发生，海洋污染小，尤其适用于深水施工环境中软弱地基上的陆域形成。
9.优选地，在抛填施工前，在施工区域周围修建围堰并预留船舶进出口；待水上抛填作业完成后，再封闭围堰。围堰作为临时建筑物用于围挡回填土及淤泥，并为后续陆上推填施工提供道路条件。
10.优选地，将施工区域地形划分施工网格并将地形坐标信息导入定位船gps定位系统中，开体驳在施工区域依靠定位船进行定位并通过gps定位系统分段进行施工，这样便于实时监控抛填位置。其中网格大小应根据施工区域测量水深和开体驳舱门尺寸确定。
11.优选地，施工中控制分层抛填的分层厚度为0.5m-1m，利于均匀荷载、减小淤泥扰动。
12.优选地，对超标高区域用水上挖掘机进行整平，同时用打水砣和单波束水深测量双重控制抛填标高，严格控制抛填深度。打水坨是用于施工中控制，通过打水坨的方式确定目前所测点的标高，不受浮泥影响；而受浮泥影响的单波束测量方式，将其用于施工后或者施工前，测量准确度高，弥补打水坨测量的补足。
13.优选地，在施工过程中观测是否有大于预设高度的淤泥包出现，如果有就停止施工，并采用水上挖机清除，保证施工安全可控。
14.优选地，回填土选用砾类土、砂类土、开山土或砂性土。本发明优选采用质量标准、规格高的砂性土，为后续小型机械陆地抛填提供较大承载力。
15.优选地，回填土的天然重度γ》16.5kn/m3，塑性指数ip《17，承载比cbr≥3，填料最大粒径不大于100mm。
16.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明所提供的施工工艺，抛填过程对淤泥扰动小，能够防止淤泥拱淤现象发生，海洋污染小，尤其适用于深水施工环境中软弱地基上的陆域形成，是一种更安全、环保、高质量的施工工艺。
附图说明
17.图1是实施例中施工工艺流程图。
18.图2是实施例中第四面围堰初始状态时的填筑结构示意图。
19.图3是开体驳的结构示意图。
20.图4是开体驳开泥门抛填时的状态示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
23.一种水环境下防拱淤的施工工艺，如图1所示，本施工工艺具体施工步骤如下：
（1）在施工区域四周修建砂袋围堰，用于围挡回填土和淤泥，防止淤泥外渗。其中围堰的三面标高均填筑至+2.0米，第四面围堰施工至标高+2.0米并预留船舶进出口，船舶进出口位置处从原泥面最低填筑0.5米或0.6米，第四面围堰结构示意图详见图2，预留进出口的具体尺寸依据现场船舶实际尺寸决定。
24.（2）在施工区域标高-4m的淤泥面上铺设土工垫，提高地基承载力，使后续抛填过程能够均匀沉降。土工垫铺设前应进行扫海清障工作，铺设面应避免有尖锐物，并应防止破损；本施工工艺土工垫采用100kn/m，必要时辅以铺设竹笆垫层，以提高泥面承载能力。
25.（3）采用开体驳分层填筑、均匀抛填回填土至标高+0.0米，形成一层4米厚的具有一定承载力的保护层，防止淤泥拱淤现象发生。在抛填过程中，第四面围堰预留进出口的高度随抛填土标高增加而加高，围堰高度比分层填土面至少高0.5米，施工过程中需确保第四面围堰高度始终高于填土标高；当抛填至标高+0.0米，闭合第四面围堰处的船舶进出口，为后续陆上推填提供交通条件。
26.具体地，回填土装车运至码头后，经挖掘机装载至开体驳，船舶进场后依靠定位船进行定位，然后开泥门进行抛填施工。开体驳结构开泥门前后的状态如图3、图4。
27.施工前，应根据施工区域测量水深和开底驳舱门尺寸划分施工网格，将施工区域地形的背景图导入定位船gps定位系统中；施工过程中通过gps定位系统分段进行施工，技术人员可通过船讯网中船舶监控系统对现场施工船舶进行实时监控抛填位置。定位船通过四锚定位法驻位，施工完成后通过船舶上锚机移动船位，实际施工中需根据现场水流方向、潮位、施工底标高来控制抛填位置及抛填厚度。
28.+0.0m标高以下采用开体驳进行抛填，严禁采用陆上推填的方式，抛填应分层、均匀，本实施例中分层厚度取0.5m，分层厚度不超过1.0m；施工中严格控制抛填深度，对施工过后的地形及时进行复测，对超标高区域用水上挖掘机进行整平，同时用打水砣和单波束水深测量双重控制抛填标高。在施工过程中观测是否有大于0.5m的淤泥包出现，如果有就停止施工，并采用水上挖机清除，保证施工安全可控；严禁雨天回填。
29.回填土宜选用级配较好的砾类土、砂类土、开山土等，不得为污染土、有机质土、淤泥类土或含有建筑垃圾类土等，本实施例优选质量标准、规格高的砂性土作为回填土，水稳性好，能够为后续小型机械陆地抛填提供较好的承载力。回填土物理力学指标应符合如下要求：天然重度γ》16.5kn/m3，塑性指数ip《17，承载比cbr≥3，填料最大粒径不大于100mm。
30.（4）在标高0.0米以上采用陆上推填的施工方法回填至陆域标高，通过水上单波速测量、打水砣测量、陆地水准仪测量控制抛填过程中的分层标高，结合船舶监控系统和gps平面定位系统对船舶施工进行实时监控，从而使施工断面满足设计要求；对填土区后续进行真空预压地基处理，待达到足够承载力后在上面修路。其中，陆上推填方法是现有技术，常利用挖掘机将回填土堆载在特定位置，再由推土机进行推填，在此不作赘述。
31.上述施工步骤是用于深水施工环境中软弱地基上抛填的新型施工工艺，通过铺设土工垫；进一步通过使用开体驳分层抛填，让回填土能够缓慢融入海水中使呈均匀分布直至标高，形成具有足够厚度和承载力的保护层，防止淤泥上渗，该保护层的抛填厚度根据具体施工地形深度以及开体驳吃水深度确定合适参数，保护层的抛填标高应当避免开体驳场内搁浅；在具有一定承载力的基础上采用陆上推填施工形成陆域，避免开体驳进场发生搁浅，更加安全，同时也方便于在施工区域将围堰形成闭合条件（即封闭围堰所预留的船舶进
出口，围拢施工区域）以防止下方淤泥外渗至施工海域产生污染。本发明所提供的施工工艺，抛填过程对淤泥扰动小，能够防止淤泥拱淤现象发生，海洋污染小，尤其适用于深水施工环境中软弱地基上的陆域形成。
32.需要说明的是，本文中所提到的“砾类土”是粗粒土中砾粒(2-60mm)含量大于总质量50％的土；“砂类土”的成分中缺乏粘土矿物，干燥时呈散粒状态，无塑性，都具有单粒结构，粒径大于0.075mm的颗粒大于总质量的50%，且粗粒土粒径为2-20mm的砾粒的含量少于或等于50%的土称为砂类土。
33.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。