LNG项目配套地基加固工程施工难点及措施

    何军　陈官禄　华凤飞

    摘 要：本文针对天津港南疆东部港区LNG项目配套地基加固工程施工过程中出现的浅层浮泥承载力差、深层排水过程中冒泥、吹填工程排水困难及质量控制、吹填工程中围挡密闭性差等问题，提出了有针对性的解决方法，保证工程顺利、圆满完成，可为其它类似工程提供借鉴与参考。

    关键词：吹填 承载力 排水 密闭性

    概况

    1、工程概况

    该工程位于南疆东部港区，设计地基处理总面积约96.3113万m2，分为5个处理区域，分别为A、B、C、D、E区域；其中A区为A1～A28区共28个区，面积约为61.2719万m2，B区为B1～B8区共8个区，面积约为4.5882万m2。C区为C1～C6区共6个区，面积约2.5203万m2；D1区（施工平台）面积约为4.6693万m2；D2区工作船平台1.8116万m2；E区为E1～E8区共8个区，面积约为21.4498万m2。其中A区和B区采用“二次加固”真空预压法工艺进行处理，C区采用“二次加固+山皮土换填法”工艺施工，D1区、D2区及管线带E区采用“堆载预压”工艺进行加固处理。另外，还包括东外堤反压平台工程、临时供水管道工程及施工通道工程。

    2、设计要求

    工程A区真空预压加固区要求膜下真空度稳定保持不小于85KPa，真空预压时间为100天。实测数据推算的沉降固结度大于75%；连续5天实测沉降速率不大于12.0mm/d。

    工程B区、C区真空预压加固区要求膜下真空度稳定保持不小于60KPa，真空预压时间为70天。D区堆载自重预压区，预压时间为120天。

    施工工艺方法

    工程由于原泥面均为刚吹填泥面，现状地面均为浮泥，大部分区域含水量均达到100%-120%以上，承载力较低，相比传统深层处理工艺吹填粉砂垫层时很难成型，施工非常困难，极易出现翻浆，修补则造成工期的二次浪费，且加固质量无法保证。而采用先浅层，后深层处理原泥面含水率降低30%左右，且有浅层抽气压力形成的硬壳层，不可控因素较少，工期上比较可靠，加固质量可以得到保证。因此本地基加固工程采用了先浅层，后深层顺序实施，具体施工工艺介绍如下：

    施工准备→测量放样→铺设一层150g/㎡编织布→铺设一层荆笆→铺设一层土工格栅→铺设一层400g/㎡土工布→人工插板→滤管绑扎、铺膜等→浅层真空预压45天→0.8m厚吹填粉砂→0.3m厚中粗砂垫层→打设塑料排水板→滤管绑扎、铺膜等→深层真空预压100天→铺设一层200g/㎡膜上土工布→膜上挡埝及膜上吹填粉砂→验收

    施工的难点及解决措施

    该工程属于临海作业，在施工过程受天气、海况、地质等方面的影响较大，施工难度较大，下面针对施工中的具体问题进行分析。

    1、浅层浮泥承载力差的问题

    原泥面均为刚吹填泥面，表层均为浮泥，承载力较低，浅层处理施工困难较大。

    解决措施：考虑到浅层持力层施工是浅层处理成败的关键，为此项目组查阅相关资料，并结合自身施工经验，提出对持力层施工采用：一层150g/m2编织布+一层荆笆+一层双向20kn土工格栅+一层400g/m2土工布的方案。主要基于如下三方面的考虑：该方案中荆笆及土工格栅作为持力层，承载能力较高，工人在上面进行踩踏相对较安全；有了荆笆垫层的作用，排水板板头不会发生大量的冒泥现象，排水通道不会受到影响。另外土工格栅也起到了防止荆笆条上翘刺破密封膜的作用，从而为浅层处理提供了良好的条件；该方案中不需要泡沫板做铺垫，省时省事，施工进度得到保证。

    2、深层排水过程中冒泥问题

    深层打设塑料排水板过程中冒泥较多，横向排水通道易堵死，影响真空抽气质量。

    解决措施：针对原设计排水板板头直接埋入30cm厚中粗砂垫层进行常规真空抽气处理，发现深层打设塑料排水板冒泥现象严重的问题，通过改变施工工艺的方式来确保深层真空抽气施工质量，将原设计中常规抽气工艺改为滤管与排水板直接绑扎的直排式真空抽气，同时直径63mm的滤管变更为环刚度较大的直径40mm滤管，加密滤管铺设密度，这样有效解决抽气过程中的排水通道问题，真空抽气的有效应力可以更快地作用于土体中，确保了真空抽气质量。

    3、吹填工程排水困难及质量控制问题

    工程膜上吹填粉砂工程量大，如何解决好排水及质量至关重要。

    解决措施：工程膜上吹填粉砂工程量达248万m3，粉细砂中砂与水的体积比例约1：3考虑，吹砂水方量约740万m3，由于现场无排水通道，排水压力特别大，为彻底解决排水困难问题，项目部决定采用挖掘机沿D1区周围挖出一条排水沟，并在AB捻中间位置设置排水口，排水口共由9排吹泥管组成。吹砂水沿排水沟流向AB捻排水口，最终通过西侧预留发展用地出水口流入外海（见排水通道平面图）。同时针对施工区域内积水较多且位置较低的地方采用接力泵和泥浆泵进行强排处理，本工程共投入排水设备接力泵4台、6寸泥浆泵30台、四寸水泵15台，确保了吹填粉砂的顺利进行。

    吹砂过程中在质量控制方面主要控制以下几个关键工序：（为确保真空区域内不出现翻浆现象，各区压膜沟处均进行15m宽充填袋施工。（利用沉降盘刻度及各层砂面标高测量对吹填粉砂厚度进行实时动态控制，确保第一层吹砂厚度控制在50cm以内，以后每层吹砂厚度在80cm。（吹填粉砂过程中严格控制好真空泵箱上抬高度不超过80cm，确保真空泵有效抽气功率。 最后一层膜上吹填粉砂施工时，采用预留沉降法确定其最终吹填标高。既根据吹填区域最近一周日平均沉降值d，推断出该区域膜上吹填粉砂标高H，并采用细竹竿标记红漆或细线为标记控制最后一层粉细砂吹填厚度及表面平整度。 H=h+d*t （h为交地标高，t为最后一层吹砂至交工施工日期）， 最终膜上吹填粉砂于10月中旬顺利完工，一次性通过第三方检测单位验收，圆满完成任务。

    4、吹填工程中围挡密闭性差的问题

    工程膜上吹填粉砂设计厚度为4.4m，若采用常规袋装土挡埝保护真空泵，由于密闭性差，造成粉细砂进入真空泵而发生破坏，造成真空抽气失败。

    解决措施：为确保真空泵在吹填粉砂过程中能够正常工作，分别考虑了真空泵周围套用钢筋混凝土管材、硬塑料波纹管及钢护筒三种措施进行效果对比分析。钢筋混凝土管材虽强度满足要求，但自身重量较大，施工操作性不强，需吊车进场作业，不能满足施工进度要求，同时施工成本费用较高。硬塑料波纹管自身环刚度虽能满足要求，但施工操作性不强，影响施工效率，同时施工成本费用相对较高。采用钢护筒套入真空泵在强度、施工操作性及成本方面均有较大优势。首先我们在现场模拟了类似环境进行试验，将两个做好的钢护筒埋入平台粉砂内，经过一段时间观察钢护筒完好无损，确认了钢护筒在强度方面能满足施工要求。同时施工操作方面，钢护筒只需一个人工将其放倒即可运至施工区域进行安装，施工进度得到保证，节省了成本费用。

    经过比较，项目部采用了真空泵周围套用钢护筒施工工艺。钢护筒采用现场制作焊接而成，壁厚4mm，直径1270mm，高1260mm，设计每台真空泵套用两个钢护筒，下层钢护筒制作过程中安装扣环固定上层钢护筒，同时在其搭接处采用双层土工布进行包裹，形成一个密闭的工作环境，防止粉砂从缝隙内进入真空泵内，最终确保了真空泵的正常工作，LNG地基处理工程圆满完成。

    结束语

    随着我国经济建设的快速发展和港口建设的步伐加快，陆域资源短缺成为沿海城市发展的重要影响因素。填海造陆是沿海城市、港口解决陆域资源短缺的重要途径。但吹填工程受诸多方面的影响，施工难度较大。笔者结合天津港南疆东部港区LNG项目配套地基加固工程建设实例，针对吹填过程中浅层浮泥承载力差、深层排水过程中冒泥、吹填工程排水困难及质量控制、吹填工程中围挡密闭性差等问题，提出行之有效的解决方法，由此保证了本工程顺利实施完成，也为以后的施工和工艺革新积累了宝贵的经验，也可为其它类似工程施工提供借鉴。

    参考文献：

    [1]郭全元.吹填土真空预压工程实例分析[J].铁道勘察.2006，（3）：48-50.

    [2] 天津港航工程有限公司. 天津港南疆东部港区LNG项目配套地基加固工程施工技术总结[R].2013.1.

    （作者单位：天津港航工程有限公司）