大型填海造地工程设计与施工浅谈

大型填海造地工程设计与施工浅谈

摘要：填海造地是沿海地区用以解决土地不足 ,发展经济的有效手段，近年来填海造地工程项目在我国沿海逐步增多，本文通过介绍漳州市古雷港口陆域和加工物流区（I区一期）填海造地工程设计、施工情况，为今后类似填海造地工程设计及施工提供参考。

关键词： 古雷、填海造地、围堤

Abstract:Marine reclamation land is effective means to solve lack of land and to develop the economy in the coastal areas. In recent years, marine reclamation land project is increasing gradually in our country littoral. This paper takes Zhangzhou City Gulei port land and processing logistics area (Plan 1 of District I) marine reclamation land project as an example, introduces the design and construction, to provide experience for future similar marine reclamation land projec design and construction.

Key words: Gulei; Marine reclamation land; cofferdam

1概述

本工程位于工程区位于古雷港区古雷作业区，古雷港区位于漳浦县古雷半岛西侧东山湾湾口东侧，古雷港区是全国为数不多的天然深水避风良港之一，随着福建漳州古雷港经济开发区的发展方向、招商引资工作的不断深入，古雷产业园区的建设正逐步推进，本项目的实施是为产业园区提供用地的基础工程。工程内容包括：填海造地、围堤及排水工程等，主要的建设规模为：填海造地面积207.7万平米，新建临时围堤2.5km。本工程总回

填量为1191万方，回填料由海砂及造地区前沿规划码头港池疏浚物（淤泥混砂）组成。

2自然条件

2.1 风况

本地区多年平均风速为7.1m/s，常风向为NE向，频率占26%，其次为ENE向，频率占22%，强风向为NE及ENE向，最大风速均为40m/s。

2.2水文

（1）潮位特征值

历年最高潮位 4.46m

历年最低潮位 －0.35m

平均高潮位 3.28m

平均低潮位 0.99m

平均海平面 2.10m

最大潮差 4.10m

最小潮差 0.43m

平均潮差 2.30m

（2）设计水位

设计高水位： 3.72m

设计低水位： 0.38m

2.2.2 波浪

拟建工程位于古雷半岛南端，NE、ENE向来的风浪由于古雷半岛的掩护，对工程区影响不大。对工程影响较大的是SSW向外海传入的波浪，须先给出S(SSW)向工程海区30m等深线处的深水波要素，然后通过浅水变形计算到围堤前沿各工程点位置。根据S（SSW）向的设计风速计算结果，推算得到30m等深线处50年一遇的H4%波高为7.98m，周期10.1s。本工程临时围堤受波浪影响，呈南北走向， SSW向波为斜向波，临时围堤设计波浪重现期采用5年，工程区5一遇设计波要素见表1。

表1设计波浪要素表

2.3 工程地质

① -1淤泥混细砂：全新统海相沉积层；场地内大部分钻孔均有揭露；平均层厚2.21米。该层属高压缩性软弱土，力学强度低。其平均标贯击数N=1击(1～4）。

①-2细砂混淤泥：全新统海相沉积层；主要由细砂及淤泥混合而成，平均层厚3.92米，该层平均标贯击数为N=5击（2～12），该层属中等偏高压缩性土，密实度及均匀性

较差，力学强度较差。

①-3粉细砂：全新统海相沉积层；平均层厚3.60米，主要由中、细粒石英砂粒组成。该层平均标贯击数为N=6击（1～17）击，力学强度较差。

② 淤泥质粉质粘土：全新统海相沉积层；平均层厚4.03米，主要由粘、粉粒组成，一般含少量砂，该层呈流塑状，低强度、易触变，力学强度较差，工程性质差。

各土层主要地基岩土特性指标表见2。

表2 各地层岩土物理力学参数表

3临时围堤设计

3.1 高程设计

根据临时围堤的使用功能要求，临时围堤为临时建筑物，按允许越浪设计，越浪量按小于0.05 m3/m.s控制。

① 波浪爬高计算

斜坡式建筑物上的波浪爬高可按《海港水文规范》JTS 145-2-2013中规定确定：

式中：R——波浪爬高（m），从静水位起算，向上为正；

R1——K△=1、H=1m时的波浪爬高（m）；

K△——糙渗系数，块石取0.5；

(R1)m——相应于某一d/L时的爬高最大值；

M——与斜坡的m值有关的函数；

R（M）——爬高函数；

K1 、K 2、K 3——系数，K1＝1.24，K 2＝1.029，K 3＝4.98。

② 堤顶高程计算

根据《海堤工程设计规范》SL435－2008中规定，围堰顶高程按下式计算：

Z=H+R＋δ

式中： H——设计高水位；

R——波浪爬高；

δ——安全加高值。

计算的波浪爬高值为1.9m，临时围堤堤顶高程取4.7m，外侧设置防浪墙，顶高程为5.5m。

③ 越浪量计算

通过爬高计算确定的西侧围堤顶高程对围堤越浪量进行复核，计算的围堤越浪量为0.025 m3/m.s，满足要求。

3.2 围堤结构方案

围堤为斜坡式结构，围堤顶面高程为4.7m，堤顶宽度为7.0m，外侧设置浆砌块石挡墙顶面高程为5.5m，内侧陆域回填高程为4.1m，堤顶设水泥碎石路面，围堤外侧斜坡坡比为1：2.5，内侧边坡坡比1:1.5，外侧护面面层从上到下分别为400～500kg块石厚1100mm、20～50kg块石垫层厚500mm、袋装碎石厚400mm、无妨土工布一层，围堤填筑分两级进行，采用充填袋装砂为堤心材料，在围堤底部设土工格栅。

3.3 结构计算

①围堤外侧护面块石的重量计算。

计算公式为：

式中：W：单个块体的稳定重量，：块体材料的重度，H：设计波高，：块体稳定系数；：斜坡与水平面的夹角。

根据上述公式计算出块石稳定重量为460kg，厚度1.11m，设计取值为400～500kg，厚度1.1m。

②整体稳定性计算：

根据《港口工程地基规范》（JTS147-1-2010）规定计算，采用简单条分法法计算，要

求稳定系数，1.1～1.3。

根究计算本工程临时围堤最不利的工况出现在使用期，即围堤已形成，场地吹填高程为4.1m标高，堤顶荷载为均布20kpa，外侧为设计低水位工况。稳定系数为1.11，满足规范要求。

4 陆域形成及地基处理

4.1 陆域形成

本工程回填料海砂采砂量大，采砂深度大，采砂区距吹填区距离约6.0Km。根据本地区已经形成陆域吹填的施工工艺，本工程陆域形成吹砂选用自挖自卸式皮带船吹砂方案。前沿港池疏浚物采用绞吸式挖泥船吹填至工程区。

4.2 地基处理

陆域形成后的场区地基处理不在本次设计范围内，只考虑了施工期沉降。

（1）沉降计算

本工程填筑厚度平均约7m，沉降计算可近似按一维问题计算。

式中：：时间T时地基的沉降量；：由于剪切变形而引起的瞬时沉降；：时间T时地基的平均固结度；：最终固结沉降；：次固结沉降；

造地吹填砂厚度和预压期沉降值存在对应关系，预压期沉降须进行迭代法计算来确定。

经迭代计算最终地基沉降量为0.55 m。

（2）吹填工程量

根据吹填料情况和地基土层固结沉降量情况计算回填量。吹填施工土方量包括设计预留高度在内的吹填砂体积、施工期因吹填砂固结所增加的工程量、施工期因吹填砂荷载造成吹填区原地基下沉而增加的工程量。按下式计算：

V =V1+⊿V1+⊿V2

式中：V ：吹填施工土方量；V1 ：包括设计预留高度在内的吹填砂体积；⊿V1 ：施工期，因吹填砂固结所增加的工程量；⊿V2 ： 施工期因吹填砂荷载造成吹填区原地基下沉而增加的工程量；

经过计算本工程回填料为1191万方。

5 施工方法

主要施工顺序：

施工准备→围堤施工→在围填区内吹填海砂→形成陆域。

（1）临时围堤施工

施工准备→测量放样→场地清理→铺设土工格栅→充填袋装砂堤身→土工布铺设→袋装碎石→块石垫层施工→浆砌块石挡墙施工→护底石施工→护面块石抛理→泥结碎石路面

施工。

充填袋装砂施工：

充砂袋定位应根据设计要求的结构边线。采用补角法进行定位。砂料用采砂船运至充填区。充砂袋施工应采用水力充填法施工，充砂袋袋体应分层错缝堆迭，要求排列有序、无空隙，袋子充填厚度一般控制在 0.4～0.5m之间，同层相邻袋体接缝处应予留收缩量，确保充填后两袋相互挤紧。

充砂袋定位准确,固定牢固,进砂袖口保证在水面以上，且不短于50cm。充填用泥浆泵进行，管路出口压力直控制在0.2～0.3MPa。

6 施工监测

围堤施工期观测括围堤变位观测、堰体表面观测等。

每间隔50m在围堤顶部及坡顶设置固定观测点，在顶部设置观测点进行沉降位移观测。

围堤施工期监测预警值:围堤坡脚的水平位移每昼夜大于5mm；地面沉降大于50mm；堰顶沉降每昼夜大于10mm。

围堤表面形态异常（裂纹、滑坡、塌陷、表面侵蚀破坏等）。

7 结论

1、本工程地处个狭长的半岛，附近没有可以利用的荒山，石料来源紧张，同时结合围堤的使用功能，在围堤堤心材料选择充填袋装砂，可充分利用工程区海域海砂，节省工程投资。

2、本工程陆域吹填方量大，因此吹填工艺对工程施工工期及造价有较大影响，根据本工程回填料的来源及土质，通过对各种工艺的优缺点的比较及临近工程的施工经验，本工程吹填选用自挖自卸式皮带船吹填工艺结合绞吸式挖泥船施工的工艺，该工艺效率高，吹填成本低。

参考文献：JTS 145-2-2013，海港水文规范[S].

JTS147-1-2010，港口工程地基规范[S].

JTS154-1-2011，防波堤设计与施工规范[S].