吹填

定义

吹填是指用疏浚机械在水下取土，经泥浆泵输送泥浆，冲填坑塘、加高地面或填筑堤坝的施工方法。^[1] 它与一般陆上土方填筑的区别在于：土料自水下取得，依靠水流与管道输送而非车辆运输，落淤与固结过程同时进行。

按目的划分，吹填常用于填塘固基、加固堤坝与堵复溃口，改善低洼沼泽地、湖泊和滩涂，为港口、工业、交通与旅游等事业造地，也作为疏浚工程的一种弃土处置方式。^[1] 施工一般分为取土、输送和吹填 3 道工序，通常由绞吸式或自航耙吸式挖泥船单船完成全部工序。^[1]

原理

吹填的动力来自泥泵产生的真空与压力。以绞吸式挖泥船为例，船上离心泵在吸泥管内形成一定真空，把绞刀切削松动的泥沙连同水吸入，再经船上输泥管、水上浮管、水下潜管与岸管送至指定位置，挖掘与输送连续完成。^[4] 泥浆在管内的输送距离受泵的扬程与管道摩阻限制，当排距超出单船能力时，可在管线中途串接接力泵或串联接力挖泥船加压。^[5]

输送所需扬程可粗略表示为沿程阻力、局部阻力、动能项与排高项之和，即 $H_z = H_f + H_j + H_d + H_h$，其中沿程阻力随管长与流速增大而上升。^[6] 泥浆浓度越高，同样流量下输送的土方越多，但摩阻也随之增加，因此施工中需要在浓度与排距之间取得平衡。

flowchart LR

A[水下土体] --> B[绞刀或耙头松动]

B --> C[泥泵吸泥成浆]

C --> D[浮管、潜管、岸管]

D --> E[接力泵加压]

E --> F[围堰内吹填区]

F --> G[退水口排出余水]

G --> H[沉积、排水、固结]

吹填区需先构筑围堰以容纳泥浆状态及固结前的全部土体，并留出安全超高；区内布置退水口与排水道，让清水溢出而土颗粒沉降留在区内。^[1] 为减少泥沙流失，泄水口排出水流的泥浆浓度通常控制在挖泥船设计泥浆浓度的 10% 以内。^[7]

发展历程

机械疏浚可追溯至 1435 年；1600 年荷兰鹿特丹港出现链斗式挖泥船的雏形，1855 年美国制成吸扬式挖泥船，为管道输送泥土提供了设备基础。^[1] 中国于 1889 年在上海开始使用挖泥船施工，1910 年在海河装备吹泥船实施吹填工程，吹填由此进入机械化阶段。^[1]

20 世纪 50 年代，黄土高原地区采用水力充填方式筑坝，用水枪开挖土料制成泥浆，再经输泥管道送至坝址；60 年代山东在微山湖地区吹填桩台，1970 年黄河上开始使用简易冲吸式设备。^[1] 此后绞吸船的功率、排距与接力泵技术不断改进，长排距吹填逐步用于大江大河堤防的险工处理。^[8]

2014 年 5 月 9 日，水利部发布《疏浚与吹填工程技术规范》(SL 17—2014)，替代原《疏浚工程施工技术规范》(SL 17—90)，2014 年 8 月 9 日实施。^[3] 与旧版相比，修订后的标准将适用范围从河道疏浚扩展至江河湖库与滩涂的综合治理，增加了设计内容，并完善了吹填工程的技术要求。^[3]

应用

在围填海与港口陆域形成中，吹填是主要作业方式。天津港大港港区 5 万吨级航道二期工程利用港池航道疏浚土方和取泥区土方吹填造陆，吹填作业采用先围后吹与边围边吹结合、分区分阶段推进的方式，最终形成工程陆域设计场地。^[2] 造陆区在吹填后还需进行深层真空预压等地基处理，以加快排水固结、提高承载力。^[2]

在堤防工程中，吹填可用于堤身填筑与堤基加固。有工程选用中粗砂作吹填料，采用砂土填芯、黏土包边与封层的做法，发挥砂土透水性强、易压实的优点，同时以黏土弥补砂土失水后易滑坍、干稳定性差的缺陷；每次最大吹填厚度为 1.2 m，并分段间歇施工、分层加高。^[9]

在围堰与临时工程中，吹填可与模袋、沙袋等土工材料结合。滨海某工程的内河侧围堰采用膜袋吹填土围堰，每层厚度 0.5 m；也有高桩码头建造方法先在后沿吹填沙袋形成初步作业面，再回填碎石土作为灌注桩施工平台。^[10][11]

在河湖清淤中，吹填承担弃土处置功能。全封闭管道输送可避免输送途中污染物扩散，并便于选择堆放地点；排距超出单泵能力时在中途串接接力泵加压，把泥浆送至指定弃土场。^[4] 荆江大堤加固工程即通过改造绞吸船并配置接力泵站，延长输泥排距 15 km，解决险工险段土源缺乏的问题。^[8]

局限

吹填的效果受土源性质制约。含细砂较多的土空隙率大、排水快，吹填后数小时即可固结至中等密实；硬黏土经泥浆泵输送后易形成团状体，固结时间取决于团块间充填物的性质；软塑黏土或淤泥的固结时间可长达数年，需采取分层吹填与排水措施加速排水。^[1] 因此吹填土地基往往需要额外的处理工序才能满足承载与变形要求。

吹填对施工速率的控制要求较高。吹填过快或加载不均可能引起堤基失稳，需依据观测资料判断堤基稳定状态；在超软地基上分层吹填时，第一层须高出水面 1 m，其后按 1 m 逐层加高，并设置两个以上排泥区轮流吹填，以防细颗粒土聚集形成泥囊和水塘。^[7][9]

输送距离受泵能力与管道阻力限制。单船吹距有限，超出后需设置接力泵，而接力泵的布置位置要考虑泥泵进口余压须大于 0 且排出压力不得过高，否则可能出现管线被吸扁、汽蚀或设备磨损加剧等问题；接力泵前后管线还需配置耐压橡胶管等附件，增加设备投入。^[6] 此外，吹填区的表面平整度有明确要求，细颗粒土为 0.51.2 m、粗颗粒土为 0.81.6 m，达不到要求时须另配陆上土方机械整平。^[7]

环境影响也构成约束。排泥场需按环境保护要求安排排泥顺序，将污染较重的土置于底层、较轻的置于上层，其上再覆盖无污染土；在地下水位高的地区设置排泥场，还须确保周边农田不产生次生盐碱化，并在围堰外侧开挖截水沟截留渗水。^[12]

选址与布置方面，排泥场容积应与挖方量相适应，并满足挖泥机械的性能要求；吹填区布置不当可能造成附近河槽、航道、码头等设施淤积。^[13]

参见

• 疏浚 —— 吹填的取土环节通常由疏浚作业完成，两者在工艺上衔接。

• 绞吸式挖泥船 —— 能一次完成挖泥、输泥与吹填的主力施工船舶。

• 接力泵船 —— 在长排距吹填管线上串接加压、延长输送距离的设备。

• 围堰 —— 吹填区用于容纳泥浆、防止土体外流的临时挡水建筑物。

• 真空预压 —— 吹填造陆后加快软土排水固结的常用地基处理方法。

• 排泥场 —— 承接吹填土与余水的场地，配有泄水口和排水渠。