吹填施工中淤泥质土填区的测量与施工控制方法
屠建文
摘 要：对于淤泥质土吹填施工或者吹填施工中的淤泥质集中区域，采用特殊的施工前控制、施工中特种检测方法及施工后期回水吹填工艺，实现淤泥质吹填区域的质量控制。
关键词：吹填 淤泥质 测量 控制
在疏浚行业中，陆域吹填施工占有很重要的比重。由于吹填出来的陆域考虑到以后的使用，有一定的承载力要求，一般选用有一定承载能力的土质作为填料。随着我国国民经济的高速发展，以及沿海地区港口建设的加快和对工业用地需求的扩大，特别是大面积软基处理技术的不断成熟，淤泥质土也逐渐成为陆域吹填工程填料的重要选择。此外，由于取土区一般土质情况较为复杂，表层有可能夹杂部分淤泥质土，吹填施工中造成淤泥质土在吹填区远端汇集，形成软土区域。淤泥质土以其含水量高、短期承载力差和固结收缩量大，给吹填工程的质量控制提出了很多的难题。
淤泥质土吹填质量控制的难点
1、 淤泥质土工程特性分析
淤泥和淤泥质土的工程特性表现为三高两低：
高含水量：w=40～90%，有时w>100%；
高压缩性：a>0.5～3.0MPa-1；
高流变性或蠕变：次固结随时间增加；
低强度：不排水强度，Cu=10～20kPa<30kPa N<5；fa<100kPa；
低渗透性：渗透系数为10-5～10-8cm/s，固结过程很慢。
总的来说，对于吹填工程来说，淤泥质土吹填区域存在流动性强、承载力差、固结期长、固结量大等特点。
2、淤泥质土吹填施工质量控制的难点
根据淤泥质土三高两低的特点，结合淤泥质土水力吹填施工的实际情况，淤泥质土吹填施工中的难点一般有以下几点：
施工检测困难。吹填工程施工过程中，为了保证吹填施工的质量，需要定期对吹填区进行测量，了解吹填施工平整度和标高。由于淤泥质土存在承载力小的特点，测量人员根本无法进行吹填区测量作业，无法进行吹填施工检测。
管线架设难度大。吹填施工中，一般依靠架设排泥管线来实现吹填施工的平整度和标高控制，吹泥管口的吹填标高考虑工后沉降一般超高0.8～1.0m。由于淤泥质土吹填后承载力极差，根本无法进行管线的架设，管线架设成本较高。
预留固结量无法控制。淤泥质土在吹填过程中经过水力的绞松，一般以泥浆状态进入吹填区，为保证吹填淤泥质能够具备测量验收条件，达到设计标高，一般需要经过晾晒过程。对于不同的工程，由于土质特性和吹填设备的不同，淤泥质土的工后的固结量有很大的差异，预留固结量无法控制。
排水口流失量控制困难。由于淤泥质土在吹填施工过程中，经过水力的搅动，具有较强的流动性，沉淀较为缓慢。这就直接造成在吹填排水口处的流失量较大，控制较为困难。
淤泥质土吹填质量控制方法
1、淤泥质土吹填施工的检测方法
根据淤泥质土吹填流动性大的特点，采用预设网格测量标杆的方式进行淤泥质土吹填的检测。
1.1布置网格测量标杆
吹填施工前，在施工区按网格状布置观测标杆，一般间距为100m×100m；
观测标杆一般选用15～20mm镀锌钢管，制作成0.5m刻度的花杆，顶端焊接一钢制标识牌，便于书写标杆编号；
标杆一般采用打桩法布设，即首先在设计位置打设一钢管桩（或木桩），桩体入土应大于1.0m，再在桩上固定观测标杆；
考虑预留固结量和沉降量，观测标杆的顶刻度高程应大于设计吹填标高+1.5m。
1.2施工期测量标杆的观测
吹填施工过程中，测量人员定期进行标杆观测；
对于离岸较远的吹填标杆，可采用望远镜进行观测；
观测时读取标杆顶部到泥面的高度，根据标杆顶部高程反算泥面观测标高数据，并对观测数据加以记录。
1.3确定沉降量参数
由于吹填施工期吹填区因吹填料的荷载，会发生一定数量的沉降，所以标杆观测值应进行沉降量修正；
在吹填区临近岸边的位置布置沉降盘，定期对对沉降盘进行观测，确定沉降参数。
1.4确定吹填区泥面标高值
标杆观测数据减去沉降参数即为泥面标高值；
测量人员应根据测量标杆编号对应的位置及相应的泥面标高，绘制施工检测图。
2、淤泥质土吹填固结量的预估方法
由于淤泥质土固结缓慢的特点，在施工过程中往往无法根据测量标杆显示的泥面数据来评估最终固结后的标高，根据我们的施工经验，可采用“水工砣钓鱼法”测量淤泥层厚度，再利用“量筒取样固结法”进行固结量的预估。
2.1三爪砣的制作
“三爪砣”是在基槽开挖中对淤泥厚度及容重进行评估的专用工具，一般采用三角锥型结构，具体结构见附图。水工砣不同于一般的测深水砣，在下沉过程中，当淤泥质土达到一定的容重（一般为1.20～1.25T/m3），具有一定的承载力后，水工砣将停止下沉，从而判断水下淤泥的厚度和质量状况，广泛应用于水工基槽开挖的质量评估中。
2.2钓鱼法淤泥厚度测量
由于淤泥质吹填区泥质铰软，且吹填自然坡度较小，测量人员很难到达远离管线的区域进行测量，所以我们一般选用一根较长的测杆，顶端系上水工砣及测绳，由测量人员在围堰边或管线附近地质较硬的区域进行垂钓测量，得出测点附近的淤泥厚度值，在根据测点附近的淤泥面标高来确定测点的淤泥面标高。
2.3量筒取样固结
在测点附近对淤泥质进行取样，取样深度一般根据测点的淤泥厚度来确定，由于水工砣的技术特性，水工砣一般会在土质容重超过一定值得深度停止下沉，所以取样深度不必太深。
取样后，将淤泥样本置入1000ml的长量筒中静置晾晒，并逐步将淤泥上部的清水吸走，加速淤泥的固结，并最终得出淤泥质固结前后的厚度比。
2.4预估固结后标高示意图的制作
根据前面的测量过程，我们一般可以得出三组数据：淤泥面标高、淤泥厚度、固结比，在淤泥面标高测量图纸中，可以根据测点位置，依据淤泥厚度和固结比，对淤泥面标高数据进行修正，并最终得到预估固结后标高示意图。
淤泥质土测量控制要点
1、吹填工程测量数据的分析
吹填区测量中，应标明已成陆区域和淤泥区域，并标清已成陆区域的标高；对淤泥区域的测量数据（一般是泥面标高，由标尺数据观测所得），根据预固结数据分析的结果进行修正；根据修正后的数据绘制吹填区横断面和纵断面标高图，作为管线架设的依据；根据吹填工程验收规范，吹填区标高有一定的允许误差，在数据分析中应考虑验收允许的偏差，并预估沉降量。
2、淤泥质土吹填管线的架设原则
淤泥质土吹填区的管线架设应尽量安排在吹填区围堰四周，并远离排水口；管线吹填区内架设应充分考虑管头区域标高较高处的沉降量，一般管线架设需沿管口吹填标高区域较高处进行延伸，因此管口处标高应高于设计吹填标高不少于1m；施工中，管线区内架设应根据施工中标高修正后的数据绘制断面图，了解吹填形成的坡比，并根据此坡比进行管线架设；淤泥质吹填区管线架设较为困难，对于较大的吹填区，可考虑首先进行分区，并在分区格堤上进行管线架设。
结语
随着吹填工程的大型化和深水化，优质吹填填料将越来越紧缺并极大的提高吹填成本，可以预见淤泥质将成为今后吹填工程的主要填料。淤泥质由于其特殊的土质特性，对工程中的测量造成极大的困难，预布测量标尺结合三爪砣淤泥厚度参数修正将极大的减少测量工程量，并为吹填工程的质量控制提供可靠的数据支持。
（作者单位：长江南京航道局）
