近海浸水高填方路基施工技术

近海浸水高填方路基施工技术

随着中国沿海地区的发展和建设，越来越多的沿海地区开始计划建设海洋高山。这些项目具有投资大、规划、设计和建设难度大、风险控制难度大等特点。以唐山市滨海大道工程海港开发区至曹妃甸段第八合同段为例:该线路全部穿越海域,浅水区平均水深3m,最深区域水深达到15m,受潮汐影响非常严重,安全防护尤为重要;路基采用了国内首次实施的海上高等级道路吹砂施工工艺,施工工艺在国内同类型工程中首次采用、施工难度大、技术控制复杂;施工质量控制和测量、监测无成熟经验可以借鉴;同时,由于深海路堤受海水浸泡、潮汐升降、甚至地震力的作用,非常容易损伤甚至跨塌,后果不堪设想;然而目前国内并没有近海浸水高填路堤边坡安全稳定的成功经验可以参考,也没有相应的专门的海上高等级道路施工、设计技术规范。本课题经过研究开发与应用,形成了以上海上吹填路基高等级公路综合施工技术,具体如下所述。一、海底铺排和管袋铺设本工程深海路段水深15m,给施工定位、软体排沉放、管袋吹填等带来了很大的技术难题。通过多次试验,最终制定了路基全宽范围内通铺软体排和吹填整体管袋的施工方案。(1)清淤:利用吸泥船把深坑内淤泥全部清除干净。(2)满铺软体排:采用专用铺排船进行深海路基水下软体排和管袋铺设,铺排时测量人员采用GPS进行跟踪校核。铺排时采取系物、加筋条、牵引等措施,使排布慢慢下沉,控制铺排平整度,保证所沉排体紧贴床面。(3)吹填整体管袋:铺设管袋时把管袋卷到铺排船专用滚轴上,一边慢慢下放管袋,一边充灌砂,管袋借用袋内砂的自重慢慢下沉。铺排船根据管袋下沉情况一边充灌砂、一边下沉,然后采用船上绞盘收放船艏和船尾八字缆进行铺排船移位。当围堰管袋施工到人工能够铺设时,采用人工铺设。(4)超载预压:为加速吹砂路基沉降,提高路基稳定性,防止路基成型后产生较大沉降,采用山皮石超载预压的方法。该施工技术就地取材,节约成本,施工速度快,取得了良好的效果,保证了深海段路基吹填质量并有效控制了工后沉降。二、模袋混凝土的施工本项目路基边坡大部分在海水中,海浪对路基边坡的冲刷非常严重,为避免浪潮对路基的破坏,必须采用安全可靠的防护措施。本工程利用而模袋砼防风浪、抗冲刷性能,路基两侧外边坡初期防护采用防渗土工膜与模袋砼相结合的复合结构型式;而大型永久性模袋混凝土的定位及灌注属本技术的难点和重点。本课题通过对4×10×0.15m规格模袋混凝土的施工总结,解决了以上难题,主要做法如下。(1)清理边坡:先用袋装砂围堰管袋填角,再用15cm厚袋装砂垫层进行找平;(2)铺设土工膜:砂垫层完成后铺设防渗土工膜;(3)浇筑模袋混凝土:灌筑15cm模袋砼,其中模袋铺设流程为卷铺模袋→设定位桩→张紧装置安装→铺展模袋→铺设时压载→拉紧上缘固定索。该技术施工效率高,可直接在水上或水下施工,三道工序——“砂垫层、防渗土工布、模袋混凝土”同步进行,边坡成型速度快,缩短了工期。三、高潮时钢栈桥设计根据日常渔民通航要求,本项目在设计主航道溯河大桥主跨通航前,原航道不得间断,始终保持通航要求;路基合拢口位于K36+500-K36+700处,为方便施工车辆通行,在此我们自主设计了3孔12m可提升式钢栈桥。该处最低潮水位时深度6m,高潮时水位10m,浪高0.5~1m;且涨潮落潮时航道口水流急,冲力大,破坏力极强。主要措施如下:(1)落潮位时突击从路基两端同时向中间抛填大块石,直至露出水面,然后用山皮石填出一条通道,通道顶宽不小于10m,一次填筑接拢,高程按路床顶高控制,保证车辆正常通行;(2)然后进行临时刚栈桥拆除;(3)最后按照路基宽度及边坡坡率全宽填筑,最后强夯、冲击碾压,保证路基填筑密实稳定;(4)最后分层填筑路床山皮石。本技术施工简单快速,路基整体稳定性良好。四、海上高层次施工控制网放样技术唐山滨海大道不同与一般公路,测量放线成为本项目的另一个难题;在陆地上,通常采用定桩方法进行测量放样;而在茫茫的海面上,既没有参照物,也没有固定点,还有无休止的风浪干扰,显然靠传统的测量方法很难实现。本工程采用了RTK-GPS测量系统,总结出了海上高等级公路施工控制网建立技术和海上高等级公路施工放样技术。RTK-RPS系统在公路工程设计、施工测量中的开发应用,使浅海水域公路建设中路线定位、测量中的难题迎刃而解,同时,使水下抛石、抛沙、水下栅栏板、嵌连预制块块安装、水下模袋混凝土浇筑等工程施工控制,进入了自动化、程序化和科学化实施阶段。五、沉降观测方法在浅海水域修筑公路路堤,最突出的问题是稳定和沉降。为掌握路堤在施工期间的变形动态,必须进行沉降观测。因此,海上高等级公路沉降监测与控制技术也就成为了施工中的一项重要技术。无论在施工中,还是工后观测路堤沉降,须在施工前在所要观测路堤中埋设沉降设施等标志作为观测点。根据路堤施工沉降观测的目的,要求每间隔100~200m设置一个观测点,在路堤中心布设一个,两侧路肩布置三个,跨度超过30m的桩基结构物两端各设置一个。施工期每填一层观测一次,当路堤出现异常情况或失稳,应停止填筑并采取措施,待路堤恢复稳定后再填筑。预压期间,第一个月每三天观测一次,第二个月至第三个月每七天观测一次,从第四个月起每半个月观测一次,直到铺筑路面前。运营期间,每半个月观测一次,直到铺筑路面完工后第三个月。根据设计要求,吹砂路基的施工中沉降不超过55cm,经监测,实际沉降稳定在47cm左右,满足47/55=0.85,大于0.75的规范要求。而施工后沉降全部控制在15mm之内,稳定情况良好。全长728m23孔的唐山第一跨海大桥——溯河大桥,通过沉降观测仅下沉3mm,创造了海域施工中桥涵结构物沉降率最低的奇迹。六、创造了明显的经济效益该技术是海上高等级公路施工实践经验的总结,是对各种安全施工技术的综合,对日益发展的海上高等级公路安全施工有一定的借鉴价值。该研究成果通过在本项目上的成功实施,有效地加快了施工进度,保证了施工质量、安全、节能和环保,实现了现场管理科学化、规范化、标准化、信息化,创造了明