软土地基路堤吹填砂施工方法技术领域
本发明涉及一种市政道路路堤施工方法，具体的说，是涉及一种鱼塘、河涌、沿海滩涂软土地基的路堤吹填砂施工方法。
背景技术
随着沿海地区的开发、开放，土地作为稀缺资源已经不能满足城市发展的需要，我国沿海大部分海岸线为淤泥质海岸，尤其是沿海、大江、大河河口附近地势平坦，软土分布广泛，地质情况复杂。在沿海地区建设港口工程时因地势较低，回填料缺乏而经常采用吹填的方式形成陆域。如何对吹填土软土地基进行合理恰当的处理，既能保证工程的使用质量，又能节约投资，这对沿海地区工程建设以及经济发展起着非常重要的作用。
软土地基通常为海漫滩-海滩地貌，水池分布较多，淤泥层较厚，修筑便道困难，且土源短缺。如用普通的路堤填筑方式，需要修筑便道、占用农田，运输费用高，还污染环境，施工成本高，工期较长。
发明内容
本发明要解决的是沿江、沿海地区在软土地基上进行路堤施工的技术问题，提供一种简便易行、效率高、质量可靠，可以在多种条件下进行施工的软土地基路堤吹填砂施工方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种软土地基路堤吹填砂施工方法，该施工方法按照如下步骤进行：
(1)路堤吹填场地清表；
(2)测量放样，同时在吹填区设立吹填施工标高标志；
(3)分段分层进行吹填作业：
a.设置第一层围堰，固定织物袋，织物袋内吹填中细砂；
b.围堰之间的路堤吹填区布设安装吹砂管线；
c.路堤第一层分段吹填，一段吹填完毕以后接长管道吹填下一段，边接管边向前推进；
d.在吹砂的下游进行第一层泄水口施工，采用砂袋堆砌于围堰上，砂袋内侧铺设一层防水密封薄膜，顶层砂袋间留出开口作为溢流堰形式的泄水口；吹填施工时随着泄水口附近吹填砂面标高的升高，相应调整提高泄水口的堰顶溢流标高，保持堰顶溢流面与吹填砂面高差在0.5m以上，泄水口两端与围堰连接，其内外边坡与围堰一致；
e.在第一层围堰上面设置第二层围堰，路堤吹填区布设安装吹砂管线，路堤第二层分段吹填，一边拆管一边向后推进，同时第二层泄水口施工，如此往复直至吹填完毕；
(4)进行路堤吹填砂地的稳定性观测和沉降观测。
所述步骤(3)中所述围堰的围堰体上打设塑料排水板。
所述步骤(3)中所述围堰的围堰体外侧修筑施工便道。
所述步骤(3)中路堤吹填作业时所用吹填砂要求含泥量小于10％。
所述步骤(3)中路堤吹填作业时布置集水桶，所述集水桶为上面开口的圆筒形钢筋笼结构，其内部设置有抽水设备；在路堤沿线每60米设置一降水断面，吹填宽度内每一断面底部设置3个集水桶，集水桶外用土工布包裹。
所述步骤(3)中泄水口在路堤沿线每隔20～30m设置一个。
本发明的有益效果是：
(一)解决了在沿海滩涂地、河涌、鱼塘等地段道路场地的平整问题，充分利用当地中细砂资源丰富的特点，进行市政道路路基填筑，能够保证路基施工质量的同时，减少对土地资源的开采使用量，降低了工程造价。
(二)使用部分航道清淤时采集的中细砂，变废为宝，减少了对近海的污染。
(三)简便易行，有效实用，提高工作效率，节约成本，为下道工序提前施工了创造条件。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举某市政道路工程为例，详细说明本发明的路堤吹填砂施工方法：
该工程道路场地平整吹填长度10.66Km，吹填工程量为177.5万立方米，本工程的区域现状地貌为：沿原有道路两侧开设的养殖场和低洼地，以及原有沟塘，现场地势凹凸不 平，陆路进场道路仅能从原有道路临时进入。根据现场踏勘及初步设计中工程地质情况提供的资料分析，工程地质条件为第四系海相交互沉积层，主要有杂填土、淤泥质土和砂质粘土等组成，具有密实度不均、厚度变化大、工程性质差、含水量高和承载能力低的特性。工程区域位于沿海滩涂地带，地势低洼，沿线主要为塘地、蕉林地，局部地段分布有旧有1～3m宽田地间砂石土路进场道，场内现存的部分植被，吹填施工前需将其清除出场。为了防止吹填砂在水中沉淀过程中减少流失，在排砂口前面设置一道滤网，泥水可以从滤网通过，将砂留下来。
1、清表：采用水上挖掘机、湿地推土机、大型运输车辆清除场地内杂草、杂物等，以便于后续施工。
2、围堰：
2.1、测量放样，根据施工图要求进行测量放样，用竹竿作标杆插在水中。
2.2、围堰砂袋技术指标如下：
2.2.1、砂袋采用200g/m2防老化的聚丙稀编织布缝制，编制布的规格和性能如表1所示；
200g/m2防老化土工布技术要求 表1
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注：a.表中的抗拉强度、延伸率、孔径和渗透系数指标为施工必检验指标。
b.施工时按10000平米随机抽样作施工检验，每批进货抽样进行上表各项目检验。
2.2.2、砂袋的拼接和缝制必须采用包缝法，缝制采用足够强度的锦仑线，缝制接头处的强度不得小于原布强度的70％；
2.2.3、砂袋铺设在围堰或隔堤的纵向铺设，袋长以便于制作和铺设施工方便为原则确定，一般不小于30m；
2.2.4、砂袋充填砂可采用中细砂，粒径大于0.075mm的颗粒超过总质量的85％，含泥量(粒径小于0.005mm粘粒所占的比例)小于10％，要求每10000立方砂料取一个样进行颗粒分析试验，检验砂料的质量；
2.2.5、砂袋充填厚度一般不小于0.6m，但也不大于0.8m，注明尺寸的除外；
2.2.6、相邻砂袋的接头应该靠紧，当设两层以上砂袋的情况，上下层砂袋的接头应该错开；
2.2.7、砂袋在制作、运输、堆放、铺设等施工过程中，应注意保护，不得出现破损、老化现象；对于防老化土工布，要求自然暴露3个月后的强度不小于原强度的80％；
2.2.8、对已铺设及充填的砂袋，进行质量检验，检验项目：平面位置、接头、厚度，检验频率：每块砂袋不少于5个点，接头的10％；
2.2.9、质量要求：平面铺设允许误差：±0.3m，砂袋厚度为设计值±0.1m，相邻砂袋不接触为不合格。
2.3、围堰顶宽：根据吹填工程施工的需要，以及方便施工人员行走，综合确定堰顶宽度。
2.4、围堰边坡：根据工程地勘报告，路堤回填区淤泥层厚度和根据《疏浚工程技术规范》(JTJ319-99)中，确定内外边坡的坡度。
2.5、在围堰体上打设塑料排水板
2.5.1、塑料排水板的型号、规格和性能要求
排水板采用SPBC型，其中：复合体宽100±2mm，厚≥4.5mm，每卷长度200±2m，纵向通水量≥40cm，抗拉强度≥1.5KN/103cm，延伸率≥4％。滤膜渗透系数≥5×103cm/s，隔土性＜75μm，干态和湿态抗拉强度≥30N/cm。为了保证施工质量要求排水板可测深，或者具有打码数据，可以在现场推算已施工排水板的深度。
2.5.2、施工要求：
a.排水板孔位误差不大于5厘米；
b.排水板垂直偏差不超过1.5％；
c.入井排水板必须完整无损；
d.排水板长度须满足设计要求，施工时记录每根排水板的长度、孔深，打设过程遇到的障碍和补打等特殊情况。
2.5.3、塑料排水板的作用：在围堰体上打设塑料排水板，将围堰体底部淤泥中的孔隙水排除，保证围堰体的稳定，防止措施测向滑移。
2.6、施工区域位于原养殖场，吹填前须在道路红线外侧设置吹填围堰，当吹填围堰遇有养殖塘堰堤时，可利用堰堤作为吹填围堰，不再重新修筑吹填围堰。其它区域用机制砂袋筑垒围堰，由于水的深度不同，围堰分为以下原则：
2.6.1、水深4～7m。(1)围堰施工时，先铺筑两层33m宽砂袋，后填筑砂袋围堰至标高1.0m，场地内吹砂至1.0m，潮水位低于1.0m时打设塑料排水板。(2)采用分层吹填，每层的厚度不大于1.0m，要求场地吹满一层之后再吹填下一层。(3)砂袋围堰每延米工程量：
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2.6.2、水深2～4m。(1)围堰施工时，砂袋围堰铺筑到标高1m时，场地内吹砂至1.0m，潮水位低于1.0m时打设塑料排水板。(2)场地经大砂袋围堰后，吹填至标高1.7m。(3)分层吹砂，每层的厚度不大于1m，要求场地吹满一层之后再吹填下一层。(3)砂袋围堰每延米工程量：
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2.6.3、水深1～2m。(1)围堰砂袋铺筑到距离水面0.5m时，开始分层吹砂，每层厚度不大于1m。(2)砂袋围堰每延米工程量：
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2.6.4、陆地上，围堰采用填土修筑坝体，然后在两侧用砂袋对坝体进行保护，围堰顶部宽度2m，坡度为1∶2，采用一次吹砂到顶标高。
2.7、施工便道填筑
在两边围堰体的外侧修筑施工便道，一侧方便施工车辆通行，另一侧方便施工人员行走，降低施工成本。砂袋顶面填筑土石方不小于0.5m，另预留0.5m厚土石方量作为后续修复便道用。砂袋顶面宽度为8m，另一侧砂袋顶面宽度为4m。
3、吹砂管线架设安装：吹砂管线的布设是吹填工程的重要组成部分，合理的管线布置有利于保证供砂的速度、提高生产效率和保证施工的顺利进行。船舶施工时吹砂管线由围堤外浮管、围堤管架头和围区内水域部分浮管、陆域部分岸管组成。吹砂管线布置应按照以下原则进行：
3.1、吹砂管道宜采用DN315和DN250的钢管或高密度聚乙烯管，并且以法兰或承插的形式连接，防止在吹砂过程中因压力过大出现接口脱落或爆管现象。当吹砂管线长于4km时，采用加压泵吹填。
3.2、从吹砂船到岸边段
吹砂船到岸边段主要以安放浮管为主，以方便吹砂船调整船位和方向，以及进行吸砂、吹填和避让运砂船卸砂等作业。要求吹砂管必须与浮筒固定牢固，防止在吹砂过程中因吹砂管串动造成脱落。
3.3从岸边到吹填区域
吹填管道尽量架设在干硬土基以及便于人员操作的堤岸上，此区域可就地摆放，但须将其相对固定在地面上，管道途经淤泥和水域时，宜采用浮管或架设支架的方式支撑铺设。
3.4吹填区域内
吹填区吹填通过延长管线方法完成，施工时在吹填区设立吹填施工标高标志，加强吹填区值班，控制延长管接管时间，保证应有的吹填施工高程和确保平整度。
4、根据吹填宽度确定吹填砂方法：
按工程实际情况，可采取路基全幅吹填或半幅吹填。全幅吹填时，将排砂管布设在路堤中间，一次性吹填够全幅宽度，这种方式适用于路堤宽度小于30m和预先没有修筑围堰的路段。半幅吹填时，排砂管可沿路堤中线布设，也可沿左右两个半幅的中间先后布设或者在两个半幅同时布设，沿路堤中线布设时，排砂管的前段应以橡胶管连接，以便排砂管管口可在左右两半幅移动，半幅吹填可减少横向推砂工作量的压实工作量，这种方式适用于路基宽度大于30m和已预先修筑围堰的路段。排砂管口与挡水堤的距离，应根据排砂管管径及水堤实际情况而确定。一般来说，排砂管管径为＜250mm时应离开5m以上；管径为＜400mm时，应离开10m以上。
本工程采用喂砂吹填的工艺施工，吹砂船选择3处登陆点，距吹填区域约2000m～4000m的距离，每艘吹砂船固定停泊在据吹砂点最近的海域。用自吸自卸船将运砂船在取砂点运来的砂卸至储砂船内，然后由吹砂船泵至施工区域，吹填面由作业人员按区域需要均布吹填。砂源位于石栏州，距离吹砂点约3～6海里，现有存砂1000万m3。
分层分段吹填方法施工，分层吹填可以使围堰与水底淤泥更好地结合，淤泥在分层围堰的重量作用下，向外挤排水，承载力增加；吹填砂后围堰的稳定性得到提高。第一层围堰和吹填稳定后，再进行第二层围堰和吹填砂施工，使得围堰与吹填砂之间达到水平受力平衡。围堰和吹填砂与淤泥之间通过分层吹填，达到垂直受力平衡，分层厚度不大于1米。
同层分段吹填，利用横向的围堰对吹填路堤进行分段，可以增加围堰的整体稳定，有利吹填过程中泥水的排除，形成的路堤可以在短时间内进行下道工序施工。同层分段长度为200～300米。
5、吹填：
路堤的吹填采取同层分段的办法施工，分段的长度由吹填设备的生产率及路堤宽度而确定。一段吹填完毕以后接长管道吹填下一段，边接管边向前推进；同层吹填完毕后，再一边拆管一边向后推进，吹填下一层，如此往复。当吹填施工的距离超过设备的最大能力时，可采取二级加压或二次抽吸的办法。二级加压是在挖泥船或排砂管中间增设加压泵；二次抽吸是利用一次抽吸设备将砂料泵送到一定距离的中转站，再从中转站经过二次抽吹设备吹填到路基，中转站设在不通航的河湾或鱼塘为宜，若设在鱼塘，二次抽吸设备可采用喷射吸扬式设备。
5.1、分层吹填，每层的厚度不大于1.0m，要求场地吹满一层之后再吹填下一层。
5.2、当吹出水面之后，局部吹填堆高的高差不得大于1.0m；
5.3、砂船运砂到场地之外，采用小型吹砂泵和软管将砂吹填进场，吹砂过程中，出砂管口有专人负责移动出砂位置，严格控制吹砂的厚度；
5.4、接管及移位：砂体吹填渐进方向与吹砂方向保持一致，当前方吹出足够的工作面时，应适时接长或移动管道吹填位置，防止砂体淤积。
5.5、泄水口清理与加高：在吹填过程中，原有场地内的杂草等异物可能淤塞泄水口，为了保证泄水通常，应及时将淤塞物清理出吹填场地；同时，根据吹填砂面得抬高，及时加高泄水口高程。
6、对砂的质量要求
6.1、吹填砂采用中细砂，材料要求为：粒径大于0.075mm的颗粒超过总质量的85％，粒径小于0.005mm粘粒的含量小于10％；
6.2、吹填砂面标高1.7m，允许误差+200mm，-100mm，按照50×50m间距布置网格检测吹砂层顶面标高；
6.3、吹砂完成后1～2周内测定顶面高程并交工。
6.4、施工结束后，重型机械进场施工时，必须采取有效地防沉降措施和降水措施，即尽快将砂体进行降水措施。
7、吹填标高控制：施工时在吹填区设立吹填施工标高标志，加强吹填区值班，延长管接管时间，保证应有的吹填施工高程和确保平整度。本工程采用竹竿作为标高控制依据，每个横断面3根竹竿，纵向50米一根竹竿，以确保吹填施工高程和平整度满足设计要求。
8、取砂
8.1取砂点选择：由于本次吹填作业对砂的要求较高，因此本次施工取砂点以选择在临近海域以外的区域抽取。
8.2取砂船机选择：
根据工程特点选用下列船机进行海上作业
(1)自吸自卸砂船
自吸自卸船在取砂点将砂自吸到船上，然后运到吹砂船由吹砂船泵吹至指定区域内。自吸自卸砂船为单船作业，具有方便、灵活、遭受风浪影响小的特点。
本工程拟选用的自吸自卸砂船只约有11艘，进行取砂和运砂作业时，一艘砂船每天可自吸自卸2航次。
(2)抓斗挖泥船
鉴于工程的工期要求，拟配置的自吸自卸砂船无法满足工程取砂和运砂强度和进度要求，需安排1艘8m3抓斗挖泥船和一艘6m3抓斗挖泥船，并配套7艘运砂船进行本工程取砂和运砂施工作业。抓斗挖沙在取砂抓挖砂到运砂船上，运砂船运到储砂池，将砂卸于储砂池。
9、泄水口
9.1、位置确定
每隔20～30m设置一个泄水口，以排出吹砂带来的泥水，泄水口四周应铺设塑料布以保护路堤。泄水口设置采用砂袋混合围堰的方式构筑。泄水口设置选择在吹砂的下游，顶标高和底标高应根据吹填标高调整确定。
9.2、泄水口施工
泄水口结构采用能调节吹填区水位，吹填施工时随着泄水口附近吹填砂面标高的升高，相应调整提高泄水口的堰顶溢流标高，保持堰顶溢流面与吹填砂面高差在0.5m以上，降低泄出水的泥浆浓度，防止水体的二次污染。泄水口两端与围堰连接。泄水口内外边坡与围堰一致，在泄水口的内外两侧用砂袋铺砌护底，做成扇型。泄水口宽度为3米、高度为围堰砂袋厚度。
10、集水井
为保证后期软基处理顺利快速进行，在吹填作业时布置集水井以快速将围堰内水排净，设置集水井用于快速排除砂体内的水，排水完毕后将钢筋笼集水井移除，用相同的砂填充坑穴至密实状态。
10.1位置确定
在吹填宽度内每一断面设置3只集水井，沿线每60米设置一降水断面，并在原地面最底点加设集水井，集水井外用土工布包裹。
底标高应根据吹填及原地面标高进行调整确定。
10.2钢筋集水井
10.3抽水设备
排水设备选用2寸汽油水泵(抽水机型号上海赞马50KB-2G)，抽水分组进行。
11、施工监测方法
11.1、稳定性观测
11.1.1、围堰的稳定性可通过观测边桩位移来获取。沿围堰纵向每隔50m设置一个观测断面。
11.1.2、位移观测边桩的埋设与观测要点如下：
a.位移观测边桩埋设在围堰两侧趾部，同一观测断面的边桩埋设4个位移边桩。
b.边桩采用钢管加砼制作，砼强度不小于C25，每根长2m。
c.边桩的埋设深度于地表以下不小于1.2m为宜，埋置方法可采用打入或开挖埋设，桩周回填密实，桩周上部50cm用砼浇筑固定，以确保稳固。
11.2、沉降观测
11.2.1、吹填砂地表观测在原地面上埋设沉降板进行高程观测，沉降板埋设于道路中心线及两侧。沉降板采用50cm×50cm×3cm钢板，金属测杆采用ф4cm钢管，每节50cm，保护套管采用ф8cm的塑料管，每节长54cm。
11.2.2、沉降板观测采用S1型水准仪，以二级中等精度要求的几何水准测量高程，观测精度应小于1mm。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。