CN109137943B - 一种围填海的土方填筑施工工艺 - Google Patents

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D19/00Keeping dry foundation sites or other areas in the ground
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D15/00Handling building or like materials for hydraulic engineering or foundations
    • E02D15/10Placing gravel or light material under water inasmuch as not provided for elsewhere

Abstract

本发明公开了一种围填海的土方填筑施工工艺,采用围内吹填方法并包括取土施工、吹填管线铺设施工和吹填施工;进行取土施工时,采用四艘大型绞吸挖泥船在取土区进行,每艘绞吸挖泥船均采用横挖法施工。进行吹填管线布设施工时,包括吹填区外水域的浮管布设步骤、沉管布设步骤、围堤上的水陆管架布设步骤和岸管布设步骤;进行吹填施工时,从填筑区远离两个临时排水口处开始吹填,吹填顺序由填筑区的两侧往中间吹填、由北往南推进,逐渐向南侧的两个临时排水口方向靠近。本发明的围填海的土方填筑施工工艺,能安全、快速、高质量地完成填筑施工。

Description

一种围填海的土方填筑施工工艺
技术领域
本发明涉及一种围填海的土方填筑施工工艺。
背景技术
近年来,随着城市建设的持续快速发展,土地资源短缺问题日益严重,滩涂开发利用成为开辟新土地资源的重要途径,对于合理利用滩涂和岸线资源、大力发展滨海商务、会议展览,培育现代服务业、促进滨海旅游产业和海洋文化产业发展具有十分重要的意义。这其中又以潮汐河口地区以及沿海地区围填海工程较多,它是通过人工修筑堤坝、填埋土石方等工程措施将天然海域空间改变成陆地,它是当前我国海岸开发利用的主要形式。围海成陆工程一个重要环节就是先在滩涂或岸线上用堤坝圈围成一个区域,再在围区内进行吹填造地。吹填造地由两种方法,一种是由挖泥船挖取的泥沙通过排泥管线输送到指定地点进行填筑的作业。另一种是使用吸砂船在河道中心采砂,使用运砂船装载至定位码头,再通过泥浆泵及输送管线运至造地区域。但是如何高效地和环保地进行吹填作业,同时能取得更好的经济效益是业内人士一直致力于研究的课题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种围填海的土方填筑施工工艺,它能安全、快速、高质量地完成填筑施工。
本发明的目的是这样实现的:一种围填海的土方填筑施工工艺所涉及的填筑区南接原有海塘,并由新建的东侧堤、西侧堤和连接在东侧堤的南端和西侧堤的南端的顺堤围成;顺堤的中部设置两个临时排水口;
本发明的围填海的土方填筑施工工艺采用围内吹填方法,取土区位于填筑区的东南侧海域且与所述顺堤的最近距离为980m,取土区的长度为2.4km,宽度为1.8km;所述施工工艺包括取土施工、吹填管线铺设施工和吹填施工;
进行所述取土施工时,采用四艘大型绞吸挖泥船在取土区进行,绞吸挖泥船采用横挖法施工;每艘绞吸挖泥船的艉部设有主钢桩台车,主钢桩台车上设有主钢桩,依靠主钢桩固定船位,主钢桩对准挖槽中心线插入泥床,作为横移的摆动中心;主钢桩的底端为圆弧形;在船艏绞刀架的左后侧和右后侧均抛设一个横移锚,利用绞刀架左、右侧的横移锚机交替收放锚缆,实现绞刀架左右摆动挖泥;当该位置挖泥结束后,利用主钢桩台车顶推前移进行换桩;
当取土区的挖槽长度大于绞吸挖泥船水上管线的有效伸展长度时采用分段挖泥方法;当取土区的挖槽的宽度大于绞吸挖泥船一次最大挖宽时,绞吸挖泥船采用分条挖泥方法;
分段挖泥方法为:将取土区分成田子形的四个长度为1200m、宽度为900m的施工区段,每个施工区段安排一艘绞吸挖泥船施工,绞吸船Ⅰ位于取土区东北侧施工区段,绞吸船Ⅱ位于取土区的西北侧施工区段,绞吸船Ⅲ位于取土区的西南侧施工区段,绞吸船Ⅳ位于取土区的东南侧施工区段;每个施工区段在长度方向再分成两个长度为600m的开挖小段;
分条挖泥方法为:将每个施工区段在宽度方向分成九个开挖条,每个开挖条的宽度为100m;
进行所述吹填管线布设施工时,包括吹填区外水域的浮管布设步骤和沉管布设步骤、围堤上的水陆管架布设步骤和岸管布设步骤;
进行所述浮管布设步骤时,浮管按一节带浮体的钢管一节橡胶管组装连接成多个浮管分段;所有浮管分段由海上拖运至工地现场,然后使用锚艇将各浮管分段对接拼装至所需长度;浮管每隔100m抛设浮管锚加以固定,涨、落水锚间隔布设;浮管应呈流线型弯曲布置,以留出富裕长度;
进行所述沉管布设步骤时,沉管布置在取土区与填筑区之间的水域内,沉管按一节钢管一节橡胶管组装连接成多个沉管分段,由海上拖运至工地现场,然后使用锚艇将各沉管分段对接拼装至所需长度,乘潮沉放到位后,使用锚艇将沉管和浮管对接完成后,抛锚固定沉管;沉管也应呈流线型弯曲布置,以留出富裕长度;
进行所述水陆管架布设步骤时,有两个水陆管架,一个水陆管架布置在东侧堤的近北端;绞吸船Ⅰ的沉管和绞吸船Ⅱ的沉管布设至东侧堤上的水陆管架上岸;另一个水陆管架布置在顺堤的东部,绞吸船Ⅲ的沉管和绞吸船Ⅳ的沉管布设至顺堤上的水陆管架上岸;在两个水陆管架安装处均埋设八字地垄锚或在两个水陆管架头处抛设两只八字锚加以固定,并在靠近两个水陆管架处注水沉入铁质浮箱,以加强固定;
进行所述岸管布设步骤时,采用现场拼接的方式施工,岸管由卡车调运至堆场堆放,由挖机短驳至现场配合人工拼接;岸管与所述沉管采用橡胶管柔性连接;绞吸船Ⅰ的岸管和绞吸船Ⅱ的岸管从东侧堤的水陆管架登陆进入填筑区,绞吸船Ⅰ的岸管再延伸至填筑区的西北角;绞吸船Ⅲ的岸管从顺堤的水陆管架登陆后沿顺堤和东侧堤布设后从东北角进入填筑区;绞吸船Ⅳ的岸管从顺堤的水陆管架登陆后沿顺堤和西侧堤布设后从西北角进入填筑区;
进行所述吹填施工时,从填筑区远离两个临时排水口处开始吹填,吹填顺序由填筑区的两侧往中间吹填、由北往南推进,逐渐向南侧的两个临时排水口方向靠近。
上述的围填海的土方填筑施工工艺,其中,进行所述吹填施工前,先在填筑区内和各个吹泥口的四周插标杆,在标杆上标注设计吹填标高和预留沉降超高位置。
上述的围填海的土方填筑施工工艺,其中,每段浮管分段的长度和每段沉管分段的长度均为200~300m。
上述的围填海的土方填筑施工工艺,其中,所述吹填施工分五个阶段,第一阶段由绞吸船Ⅰ和绞吸船Ⅱ在取土区施工;第二阶段由绞吸船Ⅰ、绞吸船Ⅱ、绞吸船Ⅲ和绞吸船Ⅳ全部在取土区施工;第三阶段由绞吸船Ⅰ、绞吸船Ⅲ和绞吸船Ⅳ在取土区施工;第四阶段由绞吸船Ⅲ和绞吸船Ⅳ在取土区施工;第五阶段仅由绞吸船Ⅳ在取土区施工,绞吸船Ⅳ的岸管从顺堤的水陆管架登陆后从顺堤中部进入填筑区的南部并位于两个临时排水口之间。
上述的围填海的土方填筑施工工艺,其中,所述顺堤上的两个临时排水口均采用六根排水管,六根排水管均由多段钢管通过软接头连接至所需长度,并且钢管与软接头之间通过法兰连接;每个临时排水口在顺堤的内青坎边缘的排水管进口处设置一钢制集水井,在排水管的外部设置阀门井,在顺堤外侧的排水管出口处设置钢拍门;排水管进口处的高程与出口处的高程之差为0.8m;排水管、集水井和阀门井在施工顺堤的堤身时设置;在吹填施工时,吹填区内的水位由阀门井的闸板控制,闸板随吹填泥面的增高而逐渐加高,开始吹填时放0.2m高的闸板,以后随吹填泥面及填筑区内的水位增高而逐步加高,闸板高出吹填泥面0.2m,直至吹填至设计吹填标高。
本发明的围填海的土方填筑施工工艺,采用抗风浪能力强、安全保障性高的大型船舶取砂,通过“挖-吹”的工艺方式进行取砂和吹填,吹填管线布设时按照多布设沉管少布设浮管的原则,以减少风浪、潮流对吹填管线的影响。本发明的施工工艺能安全、快速、高质量地完成填筑施工。
附图说明
图1是本发明的围填海的土方填筑施工艺的流程图;
图2a是本发明的土方填筑施工艺在进行吹填施工的第一阶段时的状态图;
图2b是本发明的土方填筑施工艺在进行吹填施工的第二阶段时的状态图;
图2c是本发明的土方填筑施工艺在进行吹填施工的第三阶段时的状态图;
图2d是本发明的土方填筑施工艺在进行吹填施工的第四阶段时的状态图;
图2e是本发明的土方填筑施工艺在进行吹填施工的第五阶段时的状态图。
具体实施方式
请参阅图1和图2e,本发明的围填海的土方填筑施工工艺所涉及的填筑区100南接公用海塘,并由新建的东侧堤101、西侧堤103和连接在东侧堤101的南端和西侧堤103的南端的顺堤102围成;顺堤102的中部设置两个临时排水口121、122,该两个临时排水口121、122均采用六根排水管,六根排水管均由多段钢管通过软接头连接至所需长度,并且钢管与软接头之间通过法兰连接,以适应堤身不均匀沉降变形;为进一步确保排水钢管不发生断裂,临时排水口范围的钢管底部采用通袋构筑,减少后期堤身不均匀沉降。每个临时排水口在顺堤的内青坎边缘的排水管进口处均设置一钢制集水井,在排水管的外部设置阀门井,在顺堤外侧的排水管出口处设置钢拍门,防止海水倒灌;排水管进口处的高程与出口处的高程之差为0.8m;排水管、集水井和阀门井在施工顺堤的堤身时设置;
本发明的围填海的土方填筑施工工艺采用围内吹填方法,取土区200位于填筑区100的东南侧海域且与顺堤的最近距离为980m,取土区的长度为2.4km,宽度为1.8km。
本发明的施工工艺包括取土施工、吹填管线铺设施工和吹填施工;
进行取土施工时,采用四艘大型绞吸挖泥船在取土区进行,绞吸挖泥船采用横挖法施工;每艘绞吸挖泥船的艉部设有主钢桩台车,主钢桩台车上设有主钢桩,依靠主钢桩固定船位,主钢桩对准挖槽中心线插入泥床,作为横移的摆动中心;为防止溜桩,主钢桩的底端为圆弧形;在船艏绞刀架的左后侧和右后侧均抛设一个横移锚,利用绞刀架左、右侧的横移锚机交替收放锚缆,实现绞刀架左右摆动挖泥;绞吸挖泥船挖泥时,依靠绞刀架的重量以及绞刀头连续不断的旋转切削进行水下破土,在横移绞刀架的作用下,使土层分离并和挖槽内的水混合形成泥浆,由泥泵将泥浆从吸泥管吸入,再经过吹填管线送到填筑区吹填;当该位置挖泥结束后,利用主钢桩台车顶推前移进行换桩;主钢桩前移的轨迹始终保持在挖槽中心线上,使绞刀的平面轨迹也始终保持平行前移,避免出现重复挖泥或漏挖现象,其绞切平面轨迹呈月牙型;
当取土区的挖槽长度大于绞吸挖泥船水上管线的有效伸展长度时,绞吸挖泥船采用分段挖泥方法;当取土区的挖槽的宽度大于绞吸挖泥船一次最大挖宽时,绞吸挖泥船采用分条挖泥方法;
分段挖泥方法为:将取土区分成田子形的四个长度为1200m、宽度为900m的施工区段,每个施工区段安排一艘绞吸挖泥船施工,绞吸船Ⅰ位于取土区东北侧施工区段,绞吸船Ⅱ位于取土区的西北侧施工区段,绞吸船Ⅲ位于取土区的西南侧施工区段,绞吸船Ⅳ位于取土区的东南侧施工区段;每个施工区段在长度方向再分成两个长度为600m的开挖小段,
分条挖泥方法为:将每个施工区段在宽度方向分成九个开挖条,每个开挖条的宽度为100m。
进行吹填管线布设施工时,按照多布设沉管少布设浮管的原则,以减少风浪、潮流对吹填管线的影响,包括填筑区外水域的浮管布设步骤和沉管布设步骤、围堤上的水陆管架布设步骤和岸管布设步骤;
进行浮管布设步骤时,浮管按一节带浮体的钢管一节橡胶管组装连接成多个浮管分段,每段浮管分段的长度为200~300m;所有浮管分段由海上拖运至工地现场,然后使用锚艇将各浮管分段对接拼装至所需长度;浮管每隔100m抛设浮管锚加以固定,涨、落水锚间隔布设;浮管应呈流线型弯曲布置,以留出富裕长度,绞吸船Ⅰ10的浮管11长度为1000m,绞吸船Ⅱ20的浮管21长度为1000m,绞吸船Ⅲ30的浮管31长度为1100m,绞吸船Ⅳ40的浮管41长度为1200m;考虑施工区风、浪、流情况,浮管锚采用5吨。
进行沉管布设步骤时,沉管布置在取土区与填筑区之间的水域内,沉管按一节钢管一节橡胶管组装连接成多个沉管分段,每段沉管分段的长度为200~300m;所有沉管分段由海上拖运至工地现场,然后使用锚艇将各沉管分段对接拼装至所需长度,乘潮沉放到位后,使用锚艇将沉管和浮管对接完成后,抛锚固定沉管;沉管也应呈流线型弯曲布置,以留出富裕长度;绞吸船Ⅰ10的沉管12和绞吸船Ⅱ20的沉管22的长度均为2000m,绞吸船Ⅲ30的沉管32和绞吸船Ⅳ40的沉管42的长度均为2500m。
进行水陆管架布设步骤时,有两个水陆管架,一个水陆管架布置在东侧堤101的近北端;绞吸船Ⅰ10的沉管12和绞吸船Ⅱ20的沉管22布设至东侧堤101上的水陆管架上岸;另一个水陆管架布置在顺堤102的东部,绞吸船Ⅲ30的沉管32和绞吸船Ⅳ40的沉管42布设至顺堤102上的水陆管架上岸;在两个水陆管架安装处均埋设八字地垄锚或在两个水陆管架头处抛设两只八字锚加以固定,并在靠近两个水陆管架处注水沉入铁质浮箱,以加强固定。
进行岸管布设步骤时,采用现场拼接的方式施工,岸管由卡车调运至堆场堆放,由挖机短驳至现场配合人工拼接;岸管与沉管采用橡胶管柔性连接;绞吸船Ⅰ10的岸管13和绞吸船Ⅱ20的岸管23从东侧堤101的水陆管架登陆进入填筑区100,绞吸船Ⅰ10的岸管13再延伸至填筑区100的西北角;绞吸船Ⅲ30的岸管33从顺堤102的水陆管架登陆后沿顺堤102和东侧堤101布设后从东北角进入填筑区100;绞吸船Ⅳ40的岸管43从顺堤102的水陆管架登陆后沿顺堤102和西侧堤103布设后从西北角进入填筑区100。
进行吹填施工时,先在填筑区100内和各个岸管的吹泥口的四周插标杆,在标杆上标注设计吹填标高和预留沉降超高位置,一旦吹填泥面达到预留超高位置,及时延伸吹填管线。从填筑区100远离两个临时排水口121、122处开始吹填,吹填顺序由填筑区100的两侧往中间吹填、由北往南推进,逐渐向南侧的两个临时排水口121、122方向靠近,以增加吹填尾水中泥浆沉淀的时间,减少对周边水域环境的影响。吹填施工分五个阶段,第一阶段由绞吸船Ⅰ10和绞吸船Ⅱ20进入取土区200施工(见图2a);第二阶段由绞吸船Ⅰ10、绞吸船Ⅱ20、绞吸船Ⅲ30和绞吸船Ⅳ40全部进入取土区200施工(见图2b);第三阶段由绞吸船Ⅰ10、绞吸船Ⅲ30和绞吸船Ⅳ40进入取土区200施工(见图2c);第四阶段由绞吸船Ⅲ30和绞吸船Ⅳ40进入取土区200施工(见图2d);第五阶段仅由绞吸船Ⅳ40进入取土区200施工,绞吸船Ⅳ40的岸管43不再从顺堤102的水陆管架登陆后沿顺堤102向西侧堤103延伸,而是直接从顺堤102的中部进入填筑区100的南部并位于两个临时排水口121、122之间(见图2e)。绞吸船Ⅰ10的挖泥量为4500m3/h,绞吸船Ⅱ20、绞吸船Ⅲ30和绞吸船Ⅳ40的挖泥量均为3500m3/h。
在吹填施工时,填筑区100内的水位由两个临时排水口121、122的阀门井的闸板控制,闸板随吹填泥面的增高而逐渐加高,开始吹填时放0.2m高的闸板,以后随吹填泥面及填筑区100内的水位增高而逐步加高,一般闸板高出吹填泥面0.2m,直至吹填至设计吹填标高。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种围填海的土方填筑施工工艺,填筑区南接原有海塘,并由新建的东侧堤、西侧堤和连接在东侧堤的南端和西侧堤的南端的顺堤围成;顺堤的中部设置两个临时排水口,其特征在于,
所述施工工艺采用围内吹填方法,取土区位于填筑区的东南侧海域且与所述顺堤的最近距离为980m,取土区的长度为2.4km,宽度为1.8km;所述施工工艺包括取土施工、吹填管线铺设施工和吹填施工;
进行所述取土施工时,采用四艘大型绞吸挖泥船在取土区进行,绞吸挖泥船采用横挖法施工;每艘绞吸挖泥船的艉部设有主钢桩台车,主钢桩台车上设有主钢桩,依靠主钢桩固定船位,主钢桩对准挖槽中心线插入泥床,作为横移的摆动中心;主钢桩的底端为圆弧形;在船艏绞刀架的左后侧和右后侧均抛设一个横移锚,利用绞刀架左、右侧的横移锚机交替收放锚缆,实现绞刀架左右摆动挖泥;当在一个位置挖泥结束后,利用主钢桩台车顶推前移进行换桩;
当取土区的挖槽长度大于绞吸挖泥船水上管线的有效伸展长度时采用分段挖泥方法;当取土区的挖槽的宽度大于绞吸挖泥船一次最大挖宽时,绞吸挖泥船采用分条挖泥方法;
分段挖泥方法为:将取土区分成田子形的四个长度为1200m、宽度为900m的施工区段,每个施工区段安排一艘绞吸挖泥船施工,绞吸船Ⅰ位于取土区东北侧施工区段,绞吸船Ⅱ位于取土区的西北侧施工区段,绞吸船Ⅲ位于取土区的西南侧施工区段,绞吸船Ⅳ位于取土区的东南侧施工区段;每个施工区段在长度方向再分成两个长度为600m的开挖小段;
分条挖泥方法为:将每个施工区段在宽度方向分成九个开挖条,每个开挖条的宽度为100m;
进行所述吹填管线布设施工时,包括吹填区外水域的浮管布设步骤和沉管布设步骤、围堤上的水陆管架布设步骤和岸管布设步骤;
进行所述浮管布设步骤时,浮管按一节带浮体的钢管一节橡胶管组装连接成多个浮管分段;所有浮管分段由海上拖运至工地现场,然后使用锚艇将各浮管分段对接拼装至所需长度;浮管每隔100m抛设浮管锚加以固定,涨、落水锚间隔布设;浮管应呈流线型弯曲布置,以留出富裕长度;
进行所述沉管布设步骤时,沉管布置在取土区与填筑区之间的水域内,沉管按一节钢管一节橡胶管组装连接成多个沉管分段,由海上拖运至工地现场,然后使用锚艇将各沉管分段对接拼装至所需长度,乘潮沉放到位后,使用锚艇将沉管和浮管对接完成后,抛锚固定沉管;沉管也应呈流线型弯曲布置,以留出富裕长度;
进行所述水陆管架布设步骤时,有两个水陆管架,一个水陆管架布置在东侧堤的近北端;绞吸船Ⅰ的沉管和绞吸船Ⅱ的沉管布设至东侧堤上的水陆管架上岸;另一个水陆管架布置在顺堤的东部,绞吸船Ⅲ的沉管和绞吸船Ⅳ的沉管布设至顺堤上的水陆管架上岸;在两个水陆管架安装处均埋设八字地垄锚或在两个水陆管架头处抛设两只八字锚加以固定,并在靠近两个水陆管架处注水沉入铁质浮箱,以加强固定;
进行所述岸管布设步骤时,采用现场拼接的方式施工,岸管由卡车调运至堆场堆放,由挖机短驳至现场配合人工拼接;岸管与所述沉管采用橡胶管柔性连接;绞吸船Ⅰ的岸管和绞吸船Ⅱ的岸管从东侧堤的水陆管架登陆进入填筑区,绞吸船Ⅰ的岸管再延伸至填筑区的西北角;绞吸船Ⅲ的岸管从顺堤的水陆管架登陆后沿顺堤和东侧堤布设后从东北角进入填筑区;绞吸船Ⅳ的岸管从顺堤的水陆管架登陆后沿顺堤和西侧堤布设后从西北角进入填筑区;
进行所述吹填施工时,从填筑区远离两个临时排水口处开始吹填,吹填顺序由填筑区的两侧往中间吹填、由北往南推进,逐渐向南侧的两个临时排水口方向靠近。
2.根据权利要求1所述的围填海的土方填筑施工工艺,其特征在于,进行所述吹填施工前,先在填筑区内和各个吹泥口的四周插标杆,在标杆上标注设计吹填标高和预留沉降超高位置。
3.根据权利要求1所述的围填海的土方填筑施工工艺,其特征在于,每段浮管分段的长度和每段沉管分段的长度均为200~300m。
4.根据权利要求1所述的围填海的土方填筑施工工艺,其特征在于,所述吹填施工分五个阶段,第一阶段由绞吸船Ⅰ和绞吸船Ⅱ在取土区施工;第二阶段由绞吸船Ⅰ、绞吸船Ⅱ、绞吸船Ⅲ和绞吸船Ⅳ全部在取土区施工;第三阶段由绞吸船Ⅰ、绞吸船Ⅲ和绞吸船Ⅳ在取土区施工;第四阶段由绞吸船Ⅲ和绞吸船Ⅳ在取土区施工;第五阶段仅由绞吸船Ⅳ在取土区施工,绞吸船Ⅳ的岸管从顺堤的水陆管架登陆后从顺堤中部进入填筑区的南部并位于两个临时排水口之间。
5.根据权利要求1所述的围填海的土方填筑施工工艺,其特征在于,所述顺堤上的两个临时排水口均采用六根排水管,六根排水管均由多段钢管通过软接头连接至所需长度,并且钢管与软接头之间通过法兰连接;每个临时排水口在顺堤的内青坎边缘的排水管进口处设置一钢制集水井,在排水管的外部设置阀门井,在顺堤外侧的排水管出口处设置钢拍门;排水管进口处的高程与出口处的高程之差为0.8m;排水管、集水井和阀门井在施工顺堤的堤身时设置;在吹填施工时,吹填区内的水位由阀门井的闸板控制,闸板随吹填泥面的增高而逐渐加高,开始吹填时放0.2m高的闸板,以后随吹填泥面及填筑区内的水位增高而逐步加高,闸板高出吹填泥面0.2m,直至吹填至设计吹填标高。
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