水下排水板和软体排上袋装砂围堰吹填的监测与评估

来源：测品娱乐

2002年3月　No.1　　　　　　　　　　　　港　工　技　术・45・

何开胜1,戴济群1,陈学良2,李昌时2

(1.南京水利科学研究院土工所,210029)(2.上海航道勘察设计研究院,200120)

　　摘要:通过埋设在长江下游滩地软土中的原型观测仪器,对水上施打排水板、坡底铺设软体排、再用袋装砂吹填形成围堰以及后方陆域的围滩造地方法进行了监测和评估。结果表明,筑堰和吹填施工过程中地基是安全的,工程运行期软体排抛石护底区滩地稳定,证明了这一方法的有效性和在深水区应用的可行性。　　关键词:排水板;软体排;围堰;吹填;安全监测

中图分类号:U655.54+1　　　文献标识码:B　　　文章编号:1004-9592(2002)01-0045-03

1　前言

中远国际城位于太仓市浮桥镇,港区陆域利用前方正堤、上下游侧堤和现长江大堤滩地围成的封闭区域进行吹填形成,吹砂量622万m3,形成陆地面积为105万m2,如图1。拟建区域江面辽阔,滩地平缓,近岸侧200～300m范围内为芦苇生长区。由于吹填区域为软土地基,为了保证施工期围堤安全,埋设了必要的土工原位观测仪器进行地基监测。

栅栏板护面。软体排设置在天然滩面和抛石之间,起反滤保土、防止块石下陷、加强围堤整体性的作用,并在护脚外侧滩面冲刷情况下适应滩面变化。软体

排压载采用绑扎小砂带(50～100kg󰃗m)。围堤下软土地基采用塑料排水板加固,平均深度20m。为了确保排水板发挥作用,采用人工“砂被”作为排水板顶面的砂垫层。砂被由泥浆泵水下充填纺织袋而成,厚0.5m。围堤结构如图2。

为节省投资,加快施工进度,本工程采用分级围堤、分级吹填,围堤与吹填交叉同步的施工方法。

3　仪器布置与埋设

正堤位于临江侧,软土深、堤身高、水深大,并受波浪和潮汐影响,是施工期最危险区域。因此,原型监测仪器主要布置在正堤的三个断面上,平面位置见图1。吹填区土层分布和󰂫号断面如图2。

考虑到一级棱体吹填高度小,地基的安全稳定有保证;同时为了避免水上埋设仪器、减少损坏,故

图1　围堤区域和监测仪器布置

2　围堤结构和吹填方法

一期工程包括正堤、东侧堤和西侧堤全长3295

m。围堤在施工期作为吹填围堰,在使用期正堤作为港区永久性驳岸。针对当地砂多石少的特点,经综合论证后确定围堤主体采用斜坡式袋装砂结构。利用土工织物的成型和加强作用,采用泥浆泵就近取砂充填筑堤,快速形成棱体,整体性好,对地基适应能力强;与抛石堤相比,具有造价低、工期短等优势。

护岸结构采用软体排抛石护底和反滤层、砌石、

收稿日期:2001-01-22

所有仪器均在一级棱体吹填完毕、吹填砂面露出低

潮位以上才进行。本工程共埋设孔隙水压力计21只、沉降管3根、测斜管3根、沉降标10只。

4　吹填监测成果分析

因所有仪器均在一级棱体吹填完毕后的砂面上埋设的,故观测数据以此时为参考点,观测工作于1998年9月26日结束。吹填结束时,󰂪、󰂫、󰂬号断面的吹填砂面厚度分别为8.2m、8.7m和8.0m。4.1　地表沉降

1)地表沉降和地基固结度

在吹填结束(沉降标周围100m范围内)时,各测点沉降如表1。

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图2　围堤横断面及监测仪器布置

　　表1　地表沉降及推算的最终沉降　　　　　

沉降标

吹填结束时间

沉降吹填结束36.639.831.039.728.624.928.0

38.549.142.936.5

48.857.054.242.5

909190

cm观测结束

最终沉降S∞

观测结束时地基固结度

(%)

󰂪断面

T1T2T4T5T6T3T8

98.6.17

度为20～40cm󰃗d,取其饱和重度为20kN󰃗m,则吹填荷载为4～8kPa󰃗d。每个断面附近连续吹填8～10d,对应的最大沉降速率为11～14mm󰃗两次d。吹填间歇期的沉降速率在1～3mm󰃗d。

󰂫断面的沉降速率过程线如图4,其值全部处

󰂫断面󰂬断面吹填区

98.6.598.4.998.6.1798.4.7

于安全范围内,地基未出现明显破坏或失稳现象。

最终沉降含有限元计算的一级棱体施工期沉降[1]。T7、T9、T10损坏

　　图3给出了󰂫断面一级棱体上的实测沉降棱体

施工高程与吹填时间过程线。根据实测沉降-时间曲线,用指数曲线配合法可推求地基的最终沉降:

图4　沉降速率过程线

4.2　分层沉降

图5为󰂫断面的沉降管分层沉降过程线。吹填过程中,淤泥质粘土层的沉降量最大,其压缩率为2.5%,是土体变形的主要土层;淤泥质亚粘土及亚粘土层的沉降量很小,其压缩率仅为0.2%～0.5%。4.3　深层土侧向水平位移

󰂫号断面测斜管深层土侧向水平位移如图6。󰂪、󰂫、󰂬断面在周围100m内吹填结束时,深层土最大侧向水平位移为7.1、4.9和7.1cm。观测结束时,最大侧向水平位移分别为8.6、6.4和8.8cm。

吹填过程中土体的侧向水平位移速率多为0.2～0.4mm󰃗d。吹填速度较快的三级棱体,三个断面的侧向水平位移速率最大分别为1.1、1.4和1.5mm󰃗d,均处于地基稳定范围内。

图3　吹填砂面高程和沉降标沉降线

S3(S2-S1)-S2(S3-S2);S∞=(S2-S1)-(S3-S2)

式中S1、S2、S3分别为S-t曲线上荷载停止后任意

三个时间t1、t2、t3的沉降值,但须使t3-t2=t2-t1。由此算得各测点的最终沉降S∞如表1。　　2)加荷速率与沉降速率

吹填期间,吹填速度较快的三级棱体吹填砂速

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中的超静孔隙水压力仍有10～20kPa。4.5　工程运行情况

工程施工期间,于1997年8月19日经受了台风(9711)、天文大潮和暴雨的同时袭击,除东堤因临时抛石护面尚未完成而造成局部堤段上层袋装砂的移位破损外,整个围堤和地基安全稳定。

图5　分层沉降图

图7　超静孔隙水压力过程线　　工程完工后半年并经历了洪汛期,对软体排护底范围及外侧滩地的水深测量表明,围堤软体排抛石护底区滩地稳定,护底区外滩面冲刷情况在设计预期范围内,护底效果明显。

5　结论

原型观测仪器监测结果表明,对长江下游近岸水域的淤泥质粘土和亚粘土层,采用水上打设20m深塑料排水板、坡底铺设软体排,用袋装砂吹填形成围堰以及后方陆域的围滩造地方法非常有效。筑堰和吹填施工中地基安全稳定,工程建成后运行良好,围堤软体排抛石护底区滩地稳定,护底效果明显。

参考文献

1　何开胜,沈珠江.中远国际城太仓吹填工程有限元分析.

图6　深层土侧向水平位移

4.4　孔隙水压力

图7为󰂫号断面下软土中超静孔隙水压力曲线。每吹填一级棱体,相应测点的超静孔隙水压力均有较大的上升。当吹填口位于观测点100m以外时,超静孔隙水压力已开始消散。󰂪、󰂫和󰂬号断面的最大超静孔水压力均出现在吹填速度较快的第三级棱体施工中,其值分别为36、23和48kPa。吹填过程中孔压一直处于安全状态[2]。观测结束时,软土

水运工程,1999,(11)

2　魏汝龙.软粘土的强度和变形.北京:人民交通出版社,

1991

Monitoringevaluationofcofferdamonunderwatersoftsoil

improvedbywickdrainandgeofabricmattress

1122

HeKai-sheng,DaiJi-qun,　ChenXue-liang,LiChang-shi

(1.NanjingHydraulicResearchInstitute,210024)

(2.Shanghaiwaterwaysurveyanddesigninstitute,200120)

　　Abstract:Bymeansofgeotechnicalprototypeinstrumentsinstalledinsotfsoil,theforminglandmethodismonitoredandevaluated,inwhichtheunderwatergroundbelowcofferdamisimproedbywickdrains,geofabricmattressisplacedonriverbedandbelowboulederapron,groundcofferdamsisadoptedsackedsand,thebacklandisfilldebydredging.Themonitoringresultsindicatethatthegroundissafeduringcofferdamconstructionandhydraulicfill,theapronareaisstableduringlandoperation,verifyingtheeffectivenessofaboveforminglandmethodandfeasibilityindeepwater.

　　Keywords:wickdrain;geofabricmattress;cofferdam;hydraulicfill;monitoringofsafety

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