排水砂垫层施工10稿.docx

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排水砂垫层施工10稿

小洋山围垦一期工程Ab区海堤提标

及场地吹填工程（C8）标段

砂

被

施

工

方

案

中建港航局集团有限公司

小洋山围垦一期工程Ab区海堤提标及场地吹填工程（C8）标段

项目经理部

2019年11月

第1章工程概况

1.1工程简介

小洋山围垦一期工程Ab区海堤提标及场地吹填工程（C8）标段位于浙江省嵊泗县境内、小洋山岛至大指头岛之间的海域，地处上海国际航运中心洋山深水港区北侧。

本标段施工内容包括：

加高现有防护促淤潜堤长2843.1米，堤顶高程7.0米，防浪标准为20年一遇；加高1#-a围堤潜堤段长79.8米，堤顶高程7.0米，防浪标准为50年一遇；加高回填区至+6.5m，吹填成陆面积约101.29万平方米，吹填量469万立方米（图纸工程量，不含沉降量）。

排水砂被垫层底层充填袋布体采用230g/m2防老化丙烯编织布，以上两层充填袋布体采用230g/m2防老化丙烯机织布，采用透水性良好的中粗砂冲灌，冲灌量为288881立方米，典型结构断面图见图1-1。

图1-1典型结构断面图

1.2施工工期

计划开工日期：

2020年3月18日；

计划竣工日期：

2020年9月6日；

总工期：

173个日历天。

1.3自然条件

1.3.1气象条件

1）气温

据小洋山多年气象资料统计，小洋山的多年年平均气温为17.2℃，最低月平均气温5.9℃，最高月平均气温最高27.8℃，极端最高气温36.0℃，极端最低气温-5.4℃。

嵊泗多年气象资料表明，嵊泗岛多年平均气温为16.3℃，1月份最冷，平均气温为4.0℃；8月份最热，最高温度为29.9℃；历年最高36.7℃（1961），极限最低气温-7℃（1976年1月16日）。

2）降水

小洋山多年平均年降水量976mm，最大过程降水量216.5mm（1999.06），最大日降水量207.2mm（2007.10）最大月降水量393.3mm（1999.06）；多年平均年降水日数为124天，其中小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨日数分别为92.3天、23.2天、6.6天、1.8天和0.3天。

平均全年大雨及以上的降水日数为8.7天。

3）风况

据小洋山多观测年度统计，多年平均以北风（N）和东南风（SE）最多，频率分别达12.2％和11.6％，主导风向为偏北风（NNW、N、NNE），总频率为31.9％，其次为偏东南风（ESE、SE、SSE），总频率为29.0％，偏西南风（SW、WSW、W）出现频率最少，总计仅4.2％。

4月～8月多SE向风，9月～翌年2月多偏N向风，3月份冷暖空气交替频繁，以SE和N风为主。

各向平均分速分析来看，NNW-SSE走向为一强风轴，西北偏北（NNW）、西北（NW）和北风（N）风力最强，平均风速分别为6.7m/s、6.3m/s和6.2m/s，其次为东南偏南风（SSE），风速是5.4m/s，平均风速由强风轴向两侧方向逐渐减小。

小洋山站多年气象资料统计，出现6级及以上大风日数平均每年82天，大风过程平均每年55次，其中75﹪大风过程的持续时间不超过8小时；7级及以上大风日数平均每年25天，大风过程平均每年14次，81﹪大风过程的持续时间不超过8小时；8级及以上的大风过程12年中共出现29次，平均每年出现2.4次。

六级以上大风出现最多的月份在1月，月平均大风日数达10.2天，其次在3月、4月和11月，月平均为8.1～8.7天，6月最少，仅3.1天。

本工程以金鸡门站资料说明本区风况特征，其各向风频、风速统计资料详见下图。

金鸡门气象站风频玫瑰图嵊泗气象站风频玫瑰图

4）雾况

本区雾类以锋面雾和平流雾居多，雾日年内各月均有分布，相对集中在冬、春季节，4月份最多，年平均雾日31.8d。

小洋山年平均出现雾日为31.8天，平均每年有41.1次雾过程，49.5﹪的雾过程持续时间不超过3小时，70.8％的雾过程在6小时以下。

3～5月为多雾期，7～10月很少出现雾。

嵊泗气象站1993～2003雾日分析，多年平均雾日数48天；累年最多雾日数60d；累年最少雾日数39d；连续大雾日数为8d。

5）热带气旋

本区每年的7～9月为热带气旋活动最频繁的季节（5～11月均可能受到热带气旋的影响），占全年影响总数的78%。

根据1960～1995年该海域资料统计，本区出现7级以上风力的热带气旋过程129次，最多年份7次，平均3.6次/a；8级以上的热带气旋过程89次，平均2.4次/a；12级以上的台风过程共出现6次，平均0.16次/a。

6）寒潮

寒潮天气是一种强烈冷空气活动，其主要特点是剧烈降温和大风，有时还伴有雨、雪、雨淞或霜冻，寒潮对小洋山的影响主要表现在大风和降温上。

寒潮天气的标准为：

日平均气温在24小时（或48小时）内降温6.0℃（或8.0℃），同时最低气温降至5.0℃以下的冷空气过程。

根据小洋山多年观测资料，小洋山地区共有27次冷空气影响达到寒潮标准，27次寒潮24小时平均降温幅度为6.6℃，最大降温幅度为10.8℃；48小时平均降温幅度为9.6℃，最大降温幅度为14.3℃。

27次寒潮过程中，小洋山出现的极端最低气温为-5.4℃。

1998～2009年期间，出现6级及以上偏北大风的寒潮频率96.％；出现7级以上大风的寒潮频率为62.9％；2005年12月12日的寒潮，由于冷空气强，最大风速达20.7m/s，为历次寒潮风力影响之最。

因寒潮影响，6级及以上大风持续时间最长的达50小时（2005年12月）；7级及以上大风持续时间最长的为19小时（2006年1月）。

1.3.2潮汐、波浪

1）潮汐特性

洋山海域潮流强劲，各潮流测站F＝（WO1+WK1）/WM2值介于0.11～0.31之间，皆小于0.5，同时本区浅海分潮发育，WM4/WM2比值介于0.16～0.29，表明洋山海域潮流类型属规则半日浅海潮流性质。

根据2003年水文测验资料分析围堤前流速流向特征：

潮流历时：

2003年水文测验资料表明，工程海域以涨潮流历时与潮型密切相关，大潮时落潮流历时占据优势，涨/落潮流历时比在0.92附近；中小潮时涨潮流历时占据优势，涨/落潮流历时比在1.04左右。

实测流速、流向：

当地潮流运动呈典型的往复流形态，M2分潮流的椭圆率K值仅为0.01～0.03。

涨潮流向主要分布在260°～297°，落潮流向主要分布在90°～113°间。

实测潮流流速与潮型密切相关，大潮时流速较大、中小潮时较小。

各潮型涨潮流速均明显大于落潮流速，涨潮潮段平均流速在0.61～0.97m/s间，落潮潮段平均流速一般在0.35～0.69m/s之间，两者比值在1.3左右。

实测最大涨潮流速2.03m/s；实测最大落潮流速1.03m/s，均出现在大潮期间。

中小潮时，实测最大涨落潮流速均显著减小，分别为1.07m/s（涨潮）和0.82m/s。

出现最大流速时，流向均大致与当地主流向接近。

工程海域附近余流流速较大，一般不小于0.2m/s，指向涨潮方向。

2）潮汐特征值：

工程位置附近的潮位特征值：

据洋山港区小洋山验潮站近年潮位资料统计，洋山海域潮位特征值如下:

最高高潮位5.71m（1997.8.18）；

最低低潮位-0.47（2001.3.10）；

平均高潮位3.88m；

平均低潮位1.14m；

平均海平面2.54m；

最大潮差5.03m；

平均潮差2.74m。

c、设计水位：

设计高水位4.51m（高潮累积频率10%潮位）

设计低水位0.53m（低潮累积频率90%潮位）

20年一遇高水位5.53m

20年一遇低水位-0.28m

1.3.3工程地质、地形

拟建防护促淤潜堤位置海域地形变化较小，基本呈由西向东微倾斜状，原泥面标高一般为－3.0～－6.0m。

目前由于防护促淤潜堤的实施，促淤围区内泥面标高已抬高至－0.5m～3.0m，堤前水深变化不大。

第2章编制依据

2.1编制原则

（1）遵守招标文件中的条款与规定的原则。

满足招标文件中对本合同段工作范围、工程质量、工期、安全生产、文明施工及环境保护等方面的要求。

（2）严格按设计要求及施工规范、质量检验评定标准组织施工的原则。

在编写施工方法时，严格按照设计要求，严格执行施工技术规范和工程质量检验评定标准，精心组织、科学施工，坚持工程质量高标准，创优质精品工程。

（3）充分发挥施工管理水平和技术优势，利用长期施工积累的丰富经验和成熟的施工工艺和施工方法，确保该工程施工质量达到合格。

（4）坚持与业主、监理、设计单位紧密配合的原则。

尊重业主、监理工程师的意见，执行监理工程师的指令，配合设计单位改善、优化设计。

2.2编制依据

（1）《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL176-2007）。

（2）《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—堤防工程》（SL634-2012）

（3）《水利水电工程施工测量规范》（SL52-2015）。

（4）《堤防工程施工规范》（SL260-2014）。

（5）《水电水利工程土工试验规程》（DLT5355-2006）。

（6）《土工合成材料短纤针刺非织造土工布》（GBT17638-2017）。

（7）小洋山围垦一期工程Ab区海堤提标及场地吹填工程施工图。

第3章施工计划

3.1施工进度计划

3.2人料机需求计划

一、人员需求计划

工种

投入计划

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

管理人员

测量工

试验工

铺放工

潜水员

船员

普工

二、材料需求计划

名称

数量

单位

投入计划

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

砂被

180000

2000

35000

3000

中粗砂

288881

3200

56000

5681

三、设备需求计划

3.1船机设备

设备名称

型号规格

用途

投入计划

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

对拉船

平板驳

砂被铺设、砂肋软体排铺设

运砂船

2000~4000t

运砂

吸砂泵

80m3/h

砂被、砂肋软体排施工

起锚艇

船机抛锚起锚

绞吸式挖泥船

5000m3/h

机动艇

30t

交通、抛锚

3.1试验和检测仪器设备

DGPS全球定位系统

Tribile5700

试验和检测

全站仪

GTS-602

试验和检测

精密经纬仪

试验和检测

精密水准仪

NA2（附平行测微器）

试验和检测

自动水准仪

试验和检测

钢卷尺

50M

试验和检测

水准尺、花杆

试验和检测

若干

测深仪

Hsd-13

试验和检测

流速仪

Sck-12

试验和检测

沉降分析仪

试验和检测

第4章施工工艺技术

4.1工程技术要求

4.1.1技术要求

排水砂垫层起到水平排水作用，砂袋采用编织土工布，不得采用回收袋。

保证砂袋在抛设过程中不破损、不漏砂，砂被冲灌料为中粗砂。

具体施工技术要求为：

（1）在排水砂垫层施工前须对施工范围内进行扫海，将可能引起施工质量和效果的杂物清除。

（2）砂垫层设计厚度为1~1.5m，采用中粗砂冲灌。

（3）严格控制砂的质量，对每批砂必须进行质量检查。

砂垫层必须均匀连续。

砂垫层铺设后每个区段进行检测。

检测要求为平均10m一个断面，2m～4m为一个测点，每层厚度允许偏差为0～+500mm。

4.1.2材料要求：

（1）排水砂被垫层底层充填袋布体采用230g/m2防老化丙烯编织布，以上两层充填袋布体采用230g/m2防老化丙烯机织布。

技术指标见表2-1、表2-2。

230g/m2防老化丙烯编织布（底层充填袋）表2-1

序号

项目

单位

指标

备注

单位面积质量

（g/m2）

≥230

*断裂强力（纵向）

kN/m

≥40

*断裂强力（横向）

kN/m

≥36

*延伸率（纵向）

≤25

*延伸率（横向）

≤20

CBR顶破强力

≥4.0

*等效孔径O95

0.07～0.2

*垂直渗透系数

cm/s

>2×10-3

*抗紫外线强力保持率（96h）

说明：

①表中打*号为必须达到指标（以下各表同），其它设计参考指标允许误差（-5%）；

②随机抽样每10000m2一个，每供货批抽样不少于一个；

230g/m2防老化丙烯编织布（上面两层充填袋）表2-2

序号

项目

单位

指标

备注

单位面积质量

（g/m2）

≥230

*断裂强力（纵向）

kN/m

≥60

*断裂强力（横向）

kN/m

≥58

*延伸率（纵向）

≤38

*延伸率（横向）

≤32

CBR顶破强力

≥5.0

*等效孔径O95

0.07～0.2

*垂直渗透系数

cm/s

>2×10-3

*抗紫外线强力保持率（96h）

说明：

①表中打*号为必须达到指标（以下各表同），其它设计参考指标允许误差（-5%）；

②随机抽样每10000m2一个，每供货批抽样不少于一个；

（2）应采用透水性良好的中粗砂，粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量50%，含泥量不大于5%，渗透系数不小于5×10-3cm/s。

严格控制砂的质量，对每批砂必须进行质量检查。

砂垫层必须均匀连续。

砂垫层铺设后每个区段进行检测。

检测要求为平均10m一个断面，2m～4m为一个测点，每层厚度允许偏差为0～+500mm。

充填料质量检验要求每2500m3取样一个。

4.2施工工艺

本工程防护促淤潜堤长2843.1米，排水砂垫层处原始泥面标高为-0.4m，位于老促淤堤内侧，船舶进出需在老堤端头预留口进出，只能在潮位较高时进出作业。

常规铺排船一般吃水2-3m，若采用常规铺排船作业，则一天仅能在高潮位时间段作业，约6个小时的作业时间。

且为了避免船舶搁浅对船舶造成损伤，每天需在低潮位时将船舶停靠在外海处，则每次船舶进出促淤堤需消耗2个小时，有效作业时间则缩短为4个小时，不能满足施工进度要求。

而小船对拉铺排适用于水深较浅处，对拉船吃水1m左右，因此项目部决定采用对拉铺排工艺施工。

4.2.1砂被抛填施工工艺流程

施工准备

工前水深测量

运砂船

购置土工织物

砂源组织

监理验收

对拉船定位

首个充泥管袋制作

绞吸船采砂、装舱

运砂船运砂至堤外深水区

水上输送浮管布设、连接吸沙泵

插入袖口、冲灌砂至砂被饱满

对拉砂被至预定部位

拔出软管、扎牢袖口

调整袖口、继续冲灌

下一充泥管袋制作

充泥管袋连续制作、连续冲灌

第二层砂被施工

监理验收

调整锚位、进入下一区段施工

4.2.2铺排作业工艺图

铺排平面示意图

运砂船受潮水影响，停靠在外海处，由于外海风浪大，拟选7t的海军锚,在每条运砂船上均配置6口7t海军锚。

锚绳选用φ39的钢丝绳，固定在锚机上。

另配置2口7t防台锚，锚绳选用φ68的锚链。

4.2.3砂被排水层工程量及材料供应

根据设计图纸，下层砂被排宽41.88m、46.87m，上层宽度较下层收进1.54m，每层砂被厚度为700mm，加固总长度2.8km。

砂源拟在长江口附近寻找符合本工程的中粗砂，用4艘2000t的运砂船运至现场。

砂垫层材料为中粗砂，含泥量不得超过5%。

砂源确定后，项目部首先自行进行检测，符合设计要求及规范规定后，分批报监理工程师审核批准后方可采用。

4.2.4主要船机设备配置

根据总体工期要求和砂垫层工程量，船机配置为：

对拉船10艘、2000t的运砂船4艘、吸沙泵5台、机动艇2艘、水上浮管5组。

4.2.5施工顺序

根据业主要求的总体计划，砂被垫层施工拟从CK0+250向CK2+843.1纵向推进施工，每200m一个作业组分段逐步推进施工。

4.2.6冲填机械选择与管道铺设

冲填机械选用改进型4PL-250型和6PNL-20型水力冲挖机械，此机械具有体积小，操作简单、灵活、方便，集挖、装、运于一体等优点。

改进型4PL-250型和6PNL-20型水力冲挖机械置放于趸船上，输砂管采用4吋和6吋高密塑料管架设于浮体上延伸至砂袋棱体位置。

与趸船联结处由于风浪的影响采用4吋和6吋橡胶软管联结，在砂袋棱体位置以上采用4吋和6吋晴纶软管联结，并伸入袖口，绑扎牢固。

在爬坡处用软管将岸管和浮管用法兰联结牢固。

在爬坡岸管处做好围堤的防护工作。

首先用袋装碎石找平冲灌袋与冲灌袋之间的三角缝，其次自下而上铺设两层袋装砂石，宽为2m，铺设时袋与袋之间应紧密结合，不得留有空隙，再在其上覆盖二层反滤土工布，然后进行输砂管线的布设，为确保吹输管线在风浪冲击下不移动，在坡脚处用地垄配合钢丝缆将输砂管线固定，确保输砂管线的安全。

输砂管线在铺设过程中，严格铺设质量，确保在整个施工过程中无跑、冒、滴、漏现象。

4.2.7砂被铺设

1）充填袋的制作

充填袋加工成长方形，其宽度根据设计充填袋尺寸，同时考虑增加3%富裕量，以备冲灌时收缩量。

充填袋宽度按整个砂被棱体铺设宽度控制，充填袋长度可连续制作、每30m为一区间，加设隔档。

每层袋冲灌后，厚度控制在70cm，模袋每9m2设4根拉筋,拉筋长度为50cm,可控制砂袋厚度。

冲灌口直径30cm，袖口长露出水面，袖口与袖口间距为4m。

充填袋加工过程中横向每2m间距设置环扎带,沿布袋纵向设有紧固定位带以便使上下层袋固定和连接。

充填袋采用拼接缝制，拼接处折叠三层，宽度5～10cm，采用35支三股锦纶线工业缝纫机缝合三道（先缝一道，折迭后再缝两道），要求缝合牢固。

每个袋子拼接缝不宜太多，且相邻拼接缝的间距应大于2m，断面成型后的外露部分不设拼接缝。

考虑到充填袋纵向层错缝不小于3m，每层需根据实际情况制作异型袋以满足错缝要求。

随上层充填袋断面的变小，纵向制作长度相应增大。

缝制好后，折叠成形，堆放于阴凉干燥处，并注明砂袋的尺寸及充填位置。

2）砂被冲灌、抛填

（1）主要工艺安排

水上展铺排体采用2条平板驳平行堤轴线对拉定位施工，先将袋体的两个角用白棕绳拴住在其中一条船上，然后通过绳索将另外两个角与另一条船舶连接，通过船上锚机将绳索慢慢收紧的同时将排体对拉铺开，直到排体展开在水面上，为精准定位充填袋，分别在充填袋4个角点系上浮标。

将冲砂软管伸入砂袋袖口进行冲灌，待砂袋中砂量够将砂袋带入水底即可停止冲灌，拔出软管系好砂袋袖口，通过控制充填袋4个角点进行砂袋沉设，根据砂袋宽度、充砂厚度和放松的砂袋长度计算每次所需的充填砂量，结合吹砂泵效率，用时间和运砂船舶内砂量变化来控制砂袋的冲灌,依次往后施工，直至整个砂袋充填完毕。

将砂袋沉放由自由下沉变成由船舶牵制，落点精确，水下砂袋的厚度也达到了可控状态。

（2）对拉船定位

两艘平板驳分别在堤身两侧定点抛锚，船上配测量人员，船身方向与堤身轴线平行。

两船各抛四个锚进行固定，确保施工期间船身不会因水流、风浪发生偏位。

对拉船定位后，在充填袋4角固定4个地锚用于拉住排体4角，精确定位排体位置。

（3）充填袋冲灌

整个充填袋冲灌砂铺设进程沿顺坝轴线方向推进。

自航运砂船从取砂地点运到铺排现场，停靠堤外深水区，调整水上浮管、连接吸沙泵、进入运砂船仓内吸砂，软管输送至对拉船、插入充填袋袖口。

启动高压水枪，冲水至运砂船舱内，当泥浆泵周围的砂水混合后再启动泥浆泵进行充填袋冲灌，冲灌过程中注意控制砂浆浓度，停充前注意充清水，防止堵管。

冲灌时用铅丝将充填袋袖口拧在输砂管分流口上，打开分流口阀门进行冲灌。

冲灌时辅助以人工踩踏砂肋，使砂流畅通。

冲灌砂肋从一头冲灌，禁止双向对充。

保证充填袋充填饱满度不小于设计要求80%，方能抓紧两端袋口。

在完成一块充填袋冲灌砂铺设后，对拉船通过收放锚缆或移锚方式移动船位，进行下一块排体铺设。

4.3施工工效

本工程冲灌量为288881m³，共配备10艘对拉船，每次铺设5张砂被。

根据洋山水域的情况，每天可以铺设2次，即每天可以铺设10张砂被。

每个砂被冲灌砂方量约200m³，每天冲灌砂方量为2000m³。

工程配备5台吸沙泵，5台平均效率250m³/h，每天按照10h有效工作时间考虑，每天可冲灌砂被2500m³>2000m³，满足充填要求。

总体工期为172日历天，即172×2000=344000>288881，船机等机械设备配备满足工期要求。

第5章砂被铺设的技术难点及解决办法

5.1技术难点

砂被充填砂的质量直接影响到砂垫层的排水效果，从而影响软土地基的加固效果，故铺设应按设计要求严格控制。

而小洋山北侧水域现场风浪较大，施工船机作业受风浪和涌浪影响较大。

在砂被铺设施工中，确保砂被的边线位置、砂被铺设后实际冲灌厚度是需要解决的主要技术难点。

5.2难点解决及检验情况

5.2.1砂被的边线位置

砂被的边线位置主要是指被体首尾位置和相邻被体的衔接。

在现场工况下作业，要保证砂被首部准确就位，尾部铺设到位,就要做到被体头尾下水时受水流影响最小且正确到位，首部不被移船时拖动,尾部不被水流冲移位，采取措施如下：

①选取最佳作业时段，即平潮时段，此时段水流较缓，对施工影响小;②铺设时即时测量水深，保证冲灌前被体首部已到达泥面,测深采用測深仪并用水砣相校核的方法；③GPS的精确定位，发现偏移及时纠正;④被体沿长度方向2m一档做好记号，先松被体再移船，移船要缓慢、平稳，避免船舶惯性拖动袋体；⑤制作被体时考虑收缩,通过试验测定收缩量，确定砂被铺设实际长度保证铺设质量。

相邻砂被铺设后，要保证砂被间紧密无缝隙。

在每块砂被铺设时，在被体两侧各拴若干浮漂，在铺设完成后GPS检测其位置，即砂被体实际边线位置，以此来计算与相邻被体的叠合情况和下一相邻被体的边线起始位置。

铺设时考虑被体收

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