模袋砂围堰施工初步方案

本段模袋砂围堰位于北岸出入口围护结构之间，为围护结构及明挖段施工提供场地，分布长度约23+25+191=239m，明挖段主体结构施工完并回填后即可拆除。

围堰堰址处水深1.4～7.6m，海水潮位变化较大，平均高潮位1.39m、平均低潮位-1.13m，海床面为6m左右淤泥层，呈流塑状，饱和、高压缩性和灵敏度高等特点，其下为粉质粘土层。围堰形式为土工模袋砂围堰，堰高8m，堰顶宽5m，堰底宽29m总长239m，围堰离堤岸最大距离约40m。模袋砂围堰平面布置图如图1所示，模袋砂围堰截面如图2所示。

图1  模袋砂围堰平面布置图

1、施工工序

模袋砂围堰施工工序包括：施工准备→放线定位→清淤→松木桩基础施工→基槽填砂→铺土工格栅→吹填筑岛基础两层→打φ150mm钢管定位桩→吹填筑岛模袋砂→浇注模袋混凝土防护（厚度20cm）。

施工前做好机械（作业船只、振动锤）、材料（砂、模袋、原木、钢管、混凝土）人员等的入场施工准备工作，同时完成人员、设备、材料检验报验工作，完成安全保证体系、质量保障体系建立、现场管理规章制度建立，完成控制桩的测量复核，办好人员、设备及现场作业场地的安全施工许可及相关海上安全作业手续。然后进行测量放线，对施工水域进行封航，采用抓斗挖泥船对围堰基底清淤，采用船吊配合振动锤进行圆木基础桩施工。进行基槽填砂后土工大砂袋就位并固定后采用自泵船灌砂入大砂袋，同时设置旧φ150mm钢管或方木进行围堰定位，以此形成水中大砂袋围堰，再施工模袋混凝土。围堰形成后，利用运输船（自泵船）对围堰北侧进行砂岛填筑。

图2  模袋砂围堰剖面示意图

2、施工方法及技术措施

（1）施工准备：

模袋砂围堰施工前，根据围堰大小确定好各个模袋的尺寸，出厂前通过工业缝纫机将土工布加工成袋形。需要在水中铺设的模袋，长度一般控制在15～20m，高度0.5m，在模袋面层每隔5m设一灌砂孔，灌砂孔加工成衣袖形状，和模袋连在一起。模袋加工好后运至施工现场，用雨布盖好，防止暴晒，注意保护好模袋。

（2）放线定位：

用全站仪进行测量定位，船只配合在模袋砂位置各控制点打入定位木桩，桩长15m桩径80mm桩顶标高3m，并确保桩位稳定，准确标注桩位作为施工控制点，施工过程中采取保护措施并及时复测。

（3）清淤：

采用抓斗挖泥船对围堰基底清淤，淤泥运往鲁家峙围垦区围垦。清淤完成并达到设计标高后对基槽填砂，要求基底填砂平整，以便模袋铺设。

(4)松木桩基础施工：

清淤完成后，采用打桩船配合人工打入桩径80mm，桩长8m间距2m的松木桩。施工时先施工岸边，逐排向海中延伸，施工过程中严格控制桩位及垂直度误差，确保施工质量。

(5)基槽填砂

基础松木桩施工完成，即可采用皮带卸砂船向基槽填砂，填筑材料采用粗砂，以减少沉降固结时间及海水冲刷引起的填料流失。填筑过程中填料尽量分布均匀，保持模袋砂围堰基础平整。

(6)土工格栅施工:

采用人工将土工格栅铺在基槽填砂层上，确保基础的整体性。

(7)φ150钢管定位桩施工:

在完成土工格栅施工后及时施工旧φ150钢管定位桩，φ150钢管（或方木）桩长12m、间距1m。确保模袋砂围堰的准确位置，防止模袋砂围堰外移。

(8)模袋砂围堰施工:

围堰采用土工织物充填大砂袋，土工织物充填袋采用丙纶编织土工布，用工业缝纫机缝制而成，缝制线采用尼龙线，强度不小于30kN。充填袋的编织土工布单位面积质量250g/m2，抗拉强度不低于30kN/m。土工织物袋横向尺寸从断面顶宽至底宽范围内取值，填料同吹填用砂，充填后厚度为50cm。采用砂泵将砂水混合物灌入模袋，灌好一个模袋后以同样的方法对下一个模袋进行灌砂，以此形成水中模袋砂围堰。土工织物袋铺设时上下袋体错缝，同层相邻袋体接缝处须预留收缩量，确保充填后两袋相互挤紧，并保证充填后两袋间不出现贯通缝隙。土工织物袋在铺设或充填过程中，若出现袋体损伤，须及时修补。围堰下层袋体乘退潮时铺设，用自泵吹砂船吹砂充填。

(9)模袋混凝土施工：

待模袋砂围堰施工完成后，及时施工模袋混凝土防护，模袋混凝土防护设在围堰靠海侧，为20cm厚C20模袋混凝土。

(10)吹填筑岛：

护岸块石清理在大砂袋围堰形成及模袋混凝土完成后进行，堤岸块石采用长臂挖掘机清理。清理分段进行，并及时换填砂，防止岸堤开裂或垮塌。堤岸块石清理完成后进行填砂作业，填砂机械采用自泵船，在吹填过程中须严密监测围堰的稳定，防止出现滑移的状况。最后在围堰面层填约1.0m厚粘土作为隔水层。

3、监控量测

（1）沿基坑北侧每20~30m设置一个地表沉降监测断面，每个监测断面设监测点7~11个（具体根据地形地貌及实际需要确定）。预计总监测点35~55个，测量频率表为每天一次。

（2）地表建筑物沉降变形监测点（根据实际设定）20个，测量频率为每天一次。

（3）地下管线及构筑物变化监测：每10~15m设置一个监测断面，每个断面测点7~11个，预计总测点数30个，测量频率每天一次。

（4）沿围堰每6~10m设置一个水平位移及沉降监测断面，预计设置16个监测断面；每断面设置测点3个，预计总监测点48个，每天对围堰进行两次沉降、位移观测。

每次测量的数据在第二天及时反馈至项目部及现场，并上报业主及监理部。

4、人员、机械设备配备

(1)人员

(1)清淤完成后对基槽填砂，要求基底填砂平整，以便模袋铺设。

(2)土工织物充填袋采用丙纶编织土工布，用工业缝纫机缝制而成，缝制线采用尼龙线，强度不小于30kN。模袋加工材料必须经过试验检测合格方可使用，以确保围堰稳定与基坑安全。土工织物袋横向尺寸从断面顶宽至底宽范围内取值，充填后厚度为50cm。

（3）模袋材料采用水力灌砂，砂水混合物灌入模袋后水从模袋渗透出来，砂留在模袋中，吹填用砂选用中粗砂。袋内充填砂土应均匀，下一层沙袋施工前各充填口应封闭严实，以防砂土漏失，模袋砂被沉放，应依次逐层逐排进行，防止模袋砂被严重扭曲折叠。

（4）土工织物袋铺设时上下袋体错缝，同层相邻袋体接缝处须预留收缩量，确保充填后两袋相互挤紧，并保证充填后两袋间不出现贯通缝隙。土工织物袋在铺设或充填过程中，若出现袋体损伤，须及时修复。围堰下层袋体乘退潮时铺设，用自泵吹砂船吹砂充填。

（5）模袋砂围堰施工人员及作业船上人员必须佩戴安全帽、救生衣等相关劳保用品，现场用电严格按照临时用电相关规定执行。

（6）船舶上的相关人员必须遵守有关海上交通安全的规章制度和操作规程，保障船舶航行、停泊和作业的安全。施工船舶作业时，应悬挂灯号和信号，灯光和信号应符合国家规定。挖泥船的浮筒管线在通航水域应设置指示灯。

（7）施工船舶配备合格的无线电通信设备和救生设备，并保持设备技术状态的良好。施工期间，施工船舶应做好防风安全工作，每天应收听气象预报，掌握气象动态，必要时应停止作业及提前到港内或避风锚地避风。

（8）挖泥船施工前应与港航监督部门和港务局调度部门研究挖泥船施工与航行和作业船舶的干扰问题，制订相互避让办法，并由港航监督部门发布航行通告。

5应急预案

考虑北岸基坑环境复杂、地质条件差，在施工围堰阶段主要进行以下应急预案：

（1）现场存储应急物资及设备：备200根原木、50根150钢管及岸上打桩设备一套。

（2）设置专职安全员现场实时进行建筑物、道路、海堤的沉降、变形、位移观察。

（3）布置监控量测点位，随时进行观测。

（4）挖泥按分段分层进行施工，挖泥标高达到设计要求一段及时快速打一段木桩，注意时空效应。

（5）一旦出现较大变形、位移等不良现象，立即停止挖泥船挖泥、立即在岸边打设木桩及钢管桩控制道路及建筑物的位移及变形或将已经挖出的泥及时从船上再回填到刚挖的海底基坑，必要时启动项目部关于发布《中铁隧道集团有限公司沈家门海底隧道工程突发事件（事故）应急处置预案》的通知（隧沈海[2008]001号），再由业主、设计、监理、施工会商确定下一步施工办法。