在渤海湾、长江三角洲及浙闽桂等地区,众多公路、污水处理厂、热力电厂、机场、港口等项目随着围海造地的兴起已延伸至大海。

作为交通运输大动脉的铁路如何向大海挺进,吹砂填海强夯处理后基底能否满足铁路运营等相关验收要求,本文在沿海新建铁路大榄坪至保税港区铁路支线2标工程施工中进行了一系列的研究。

1 工法特点

1.1吹砂填海作为路基基底或特殊的砂垫层是逐层吹填到设计断面(吹填材料为中粗砂),不进行分层压实待4～6个月自然沉降稳定后进行强夯处理,然后进行土石方填筑和道碴铺设,符合铁路相关验收规范要求。

1.2工艺简单、组织便利、安全质量便于控制

1.3节约造价

2 适用范围本工法适用于在近海浅海区无通航要求时修筑跨海铁路、中小型站场,同时填海公路也可参照施工。若路基范围受潮汐冲刷时间长,应全范围加宽吹填,预留受潮汐造成的吹砂损失量。若填料损失较大时,应在线路端头、迎水面等受潮汐影响大的部位修筑一道土工织物充砂袋护堤。

3 工艺原理利用抽砂船从指定的取砂点抽砂,运至预定位置卸砂,并逐层堆积至设计标高。边坡坡度一般采用1∶10控制。该形式利用砂体自然固结沉降,将底部大部分淤泥挤出,经4～6月沉降稳定。吹填完成后进行强夯中砂施工,夯击能一般取1800～4000kN·m。地基土中出现强大的冲击波和动应力,可使多孔隙的砂性土在冲击型动荷载作用下,孔隙体积减小,土颗粒发生相对位移,土体变得密实,提高了地基土的强度,降低了土的压缩性,改善了砂性土的抗液化条件,也减少了地基土可能出现较大的差异沉降。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1吹砂填海强夯处理施工工艺施工准备→空船出航→取砂点抽砂→返航→指定点卸砂→下一循环吹填→砂面整修、突出部位土工织物充砂袋护堤→自然沉降→强夯前场地平整→标高测量→第一遍夯点放样→第一遍点夯→夯坑补料整平→标高测量→第二遍夯点放样→第二遍点夯→夯坑补料整平→标高测量→第三遍夯点放样→满夯→整平→标高测量→检测验收。

4.2操作要点吹砂填海工程施工前,在吹填区沿线路轴线方向每100m设立直径为5cm、长3m～4m的木桩,木桩埋深不小于0.5m米且最后两击木桩沉降量不大于2cm,随砂层堆高而接长,并用红色胶带或反光条沿木桩长间隔0.5m标识吹砂高程。两侧应为后期刷坡和强夯预留各3m的超宽吹填段。按吹填方式分以下两种情况。

(1)炮管船和皮带船吹砂。炮管船(舱容300m3～700m3)和皮带船(舱容600m3～800m3)利用高潮位时间,在指定抽砂区取砂后运至施工区域后紧靠吹砂体边坡,皮带船可直接将船舱的砂卸至距船头约5m～10m的前方。炮管船则需要从船头接管并拉管至指定区域,接管长度可达200m,管径约15cm。若砂面宽度超过30m,在线路方向吹砂面两侧可挖出蓄砂沉淀坑槽,采用挖机辅助吹填可减少砂随海水沿横坡的流失。吹砂尾水随吹砂顺序自然排放至泄水口。表面采用推土机铺平至设计标高。(2)铰吸式挖泥船加铺设输砂管吹砂。在船吨位受限制的浅海、滩涂区,可采用绞吸船(产能:90～500m3/h)加铺设输砂管吹砂。输砂管长度视铰吸式挖泥船功率可达到1.5km。输砂管主要包括:陆上管线(包括管架线)、水上管线(即浮管)及水下管线三种。

4.3土工织物充砂袋护堤施工准备→测量放样→基地清理→土工编织袋定位→逐层充填。操作要点:在加工编织袋的过程中要求袋的缝合处或接头处一般采用“丁缝”或“蝶形缝”。拼接缝制采用锦纶线,要求缝合处缝三道:先缝一道,折迭后再缝二道。下层达到固结度的80%后方可进行上层砂袋的充填。土工编织袋加工成长方形,宽度根据层数、护堤长度和上下层的搭接退档长度(0.5m～1m)确定,一般3m～30m,长度根据线路方向受潮水影响的程度调整,每层袋充填后厚度0.5m～0.7m。土工编织袋四周设计缝制系缆环,便于固定编织袋。在深水段,宜采用6m长钢管定位。砂袋护堤成型后应及时覆盖,避免过早破损。工艺过程见图1。

4.4强夯强夯参数应由工艺性试夯试验确定。本工法中单击夯击能为2875kN·m(夯锤重23t,落距12.5m),强夯机(型号:QUY25)进行两遍点夯、一遍满夯。每遍之间用推土机推平。第一遍点按5m×5m正方形布置,第二遍也是5m×5m正方形布置与第一遍呈梅花型排列(点夯间距可取夯锤直径的2～2.4倍),点夯8击且最后两击平均夯沉量不大于5cm。满夯能量1500kN·m(夯锤重20吨,落距7.5m),锤印彼此搭接1/4夯锤直径,单点夯击次数3击。夯点布置见图2。若海砂资源紧缺,用海相沉积淤泥做为吹填料时,宜用动力强夯排水固结施工技术。

5 材料与设备吹砂填海填料要求为中粗砂。砂船卸率每小时约300m3～600m3。船上一般配有有GPS全球导航定位系统、对讲扩音机、救生船等。所有工程船均应按要求配足救生船、灭火器、救生衣及安全标示。船数视潮位、运距、线路长度和施工环境而定,一般20～120艘。输砂管材料:超高分子量聚乙烯管,直径40cm,单节长15m。编织袋:200g/m2。采用25t以上带有自动脱钩装置的履带式起重机,锤底面积为5m2,视工作面长度的同时5～8台施工。

6 质量控制及验收方法6.1质量控制制定现场收砂和强夯管理值班表,严沿海新建铁路强夯处理吹砂填海型基底处理施工工法。

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