深海软基处理垫层施工方法初探

　　作为上海国际航运中心洋山深水港工程的重要组成部分，东海大桥是我国第一座特大型跨海大桥，全长31.5km.东海大桥由陆上段、跨海段和海堤段三部分组成，把上海芦潮港和浙江嵊泗县小洋山岛连接起来，形成上海国际航运中心洋山深水港区对外唯一的集疏运通道，为港区提供交通、水、电及通信条件。海堤段位于浙江嵊泗县崎岖列岛的大乌龟岛与颗珠山岛之间，是集防波堤和高速公路于一体的综合性工程。在风急浪高的外海筑堤，特别是 进行垫层施工，在我国尚属首次，其工程施工难度在世界上首屈一指。
　　一、自然条件
　　海堤段全长1220m，轴线略成弧形，大部分泥面比较平坦，泥面标高一般为-8——10m（黄海高程，下同）。两岛之间为东北走向，口门宽约1000m，涨落潮动力不大，实测涨潮分层最大流速1.46m/s，最大垂线平均流速124m/s，实测落潮分层最大流速157m/s，最大垂线平 均流速1.45m/s.水深—般为l0-12m，在两岛边缘最深可达25m.该区域气候条件恶劣，台风、季风、潮汐、雷暴、雾等灾害影响频繁，尤其受东北风影响极大，可施工的有效时间较短，严重影响工程施工。
　　二、地质情况
　　大乌龟岛与颗珠山岛段松散堆积层总体受基底和水动力条件控制，基岩埋藏部位较深，整个海堤地基土质主要由粉砂夹粉质黏土、淤泥质黏土和灰色黏土组成。夹层淤泥质黏土厚度达23-26m，含水量达57.3％，抗剪指标较低。现堆积的土层从上至下依次为：①饱和、流塑状、土层极软的灰黄色淤泥，②饱和、流塑、软流塑状的粉质黏土类砂和粉细砂，③饱和、松散、稍密状的粉砂夹粉质黏土，④饱和、松散、稍密、夹黏性土微薄层的粉细砂。
　　三、海堤结构型式
　　海堤结构型式采用抛石斜坡式结构，根据地质条件，地基加固方案采用塑料排水板堆载预压排水固结法。主要施工项目有水上施打塑料排水板、袋装砂垫层、抛石护底、抛石棱体、堤心石、混凝土扭王体护面、块石垫层等。
　　四、垫层施工
　　海堤段地基加固的宽度在120-160m之间（随泥面标高变化而变化），总面积约为14万m2.在插打塑料排水板之前要先进行垫层的施工，确保插打排水板后水平排水通畅，实现固结，达到地基加固之功效。
　　在外海、深水、浪大流急的恶劣施工海域进行垫层施工，要满足施工进度和质量，关键是解决投抛定位和确保设计厚度问题。
　　1.方案比选施工中进行了以下几种方案的试验：
　　（1）带GPS定位系统的自航对开驳直接卸小砂袋包。这种方案投抛速度快、整体性、交接性、均匀性都较好，受水流影响相对较小，抛投位置准确。
　　（2）浮吊吊放网兜小砂袋包。这种方案整体交接性好，但投抛速度较慢，投抛位置受吊机速度和流速限制，容易出现偏位，准确度相对差一些。
　　（3）浮吊直接吊放大砂袋包。这种方案与②方案在质量控制与投抛速度基本相似，但其抛投后大砂袋包之间的交接性相对差一些，容易出现空挡。
　　（4）人工在GPS定位船上直接推抛小砂袋包。这种方式在质量控制方面是可行的，但速度很慢，可作为局部厚度不足时补抛使用。
　　经过多次实践比较分析，采用带GPS定位系统的自航对开驳直接卸小砂袋包方案为主，辅以人工在GPS定位船上直接推抛小砂袋包进行砂垫层投抛方案是合理的。
　　2.投抛方案
　　（1）网格划分首先完成垫层施工区域内的网格划分。网络划分以轴线为基础，从施工起始桩号到结束桩号，以1020m2（沿轴线长度10m范围）为一个大网格，大网格中又划分2m×2m的小网格，以控制投抛位置。
　　（2）装量控制按照划分的网格，根据对开驳一次投抛的面积计算出所需方量，然后在驳船上刻上标记，每次装料都以装到标记线为准。根据测定，对开驳一次装料90m3最为合理。
　　（3）对开驳定位首先在对开驳船上安装好GPS定位设备，在定位船船首和船尾分别设一台GIB系统天线，同时在计算机上输入施工区域位置，与GPS岸台相配合即可找到任何抛投点的位置，再在施工位置上进行单格投抛位置确定。
　　（4）漂移量调整由于潮流、潮向的影响，投抛砂包时应考虑有一定的漂移量，根据测定结果进行调整。
　　3.厚度控制厚度控制是本项目施工的难点，少投则达不到设计要求，多抛则增加施工成本。按照设计不小于1.0m的厚度要求，实际施工中要随时测定流速、流向、水深、波浪等影响因素，随时调整对开驳的装砂量和投抛定位。根据施工实践，合理的超抛是保证厚度的有效措施，本工程的超抛量控制在15％左右。
　　五、检测
　　检测方法主要采用水下检测，以仪器法（测量艇测深）为主，辅以潜水员探摸，以检测砂包投抛的厚度和平整度等质量指标，作为验收评定依据。
　　仪器测量采用13D测深仪、GPS定位系统、手提计算机等，按一定的点距和行距、垂直于海堤轴线走向，根据投抛区域、投抛前后的水深，得出实测抛填厚度，再根据总投抛量，可计算出抛投损失量。
　　潜水员探摸时，使用测量艇作为水面站，依靠测量艇（GPS）确定探摸点位置，探摸主要内容是探摸点砂袋包的平整度和厚度，潜水员将探摸到的情况同步告知水面站，做好相应的记录。
　　六、结论
　　通过施工实践，采用带GPS定位系统的自航对开驳直接卸小砂袋包方案，在施工质量和进度上都满足了设计要求，达到了预期的效果。　（考试大一级建造师编辑整理）