溫州港甌江港區(qū)靈昆作業(yè)區(qū)靈霓北堤段港口陸域形成工程圍堤設(shè)計

劉智榮 宣立鋒

【摘要】溫州港甌江港區(qū)靈昆作業(yè)區(qū)靈霓北堤段港口陸域形成工程是填海造地項目， 工程地質(zhì)條件很差，軟弱土層深厚，承載能力低，沉降大，具有一定的技術(shù)難度.

【關(guān)鍵詞】填海造地項目；軟弱土層深厚；沉降大

一、工程概況

溫州港甌江港區(qū)靈昆作業(yè)區(qū)靈霓北堤段港口陸域形成工程是填海造地項目，位于甌江口門處靈昆作業(yè)區(qū)北岸，圍墾成陸后將作為靈昆作業(yè)區(qū)新增岸線后方的港區(qū)陸域。溫州市甌江口新區(qū)靈昆北堤外灘涂圍墾形成陸域面積1616186m2，以現(xiàn)狀北堤水閘為界分為西圍墾區(qū)和東圍墾區(qū)，陸域形成設(shè)計高程5.0m。

二、自然條件

1 地形地貌

本項目陸域形成區(qū)域位于浙東南沿海島嶼區(qū)，場地地貌可細(xì)分為沖海積平原地貌、潮間帶地貌二種類型，長年厚層淤泥覆蓋，工程性質(zhì)極差。主堤前沿泥面高程-5～-11m（85國家高程，下同）。

2 設(shè)計水位

50年一遇高水位：5.07m；設(shè)計高水位：3.33m；設(shè)計低水位：-2.73m；50年一遇低水位：-3.50m

3 設(shè)計流速

堤前順岸流最大流速2.5m/s。

4 設(shè)計波浪

圍堤主要來浪方向為ENE～ESE，該堤目前設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)確定為50年一遇，有效波波高為3.16m。

5 工程地質(zhì)

根據(jù)工程巖土工程勘察報告，圍堤地質(zhì)主要物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

三、工程主要特點

圍堤是整個圍墾項目的最外圍屏障，本項目的主要設(shè)計特點如下：

1 地質(zhì)條件很差，軟弱土層深厚，承載能力低，沉降大，外側(cè)面臨開敞海域，陸域形成、海堤結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)充分考慮自然條件，具有一定的技術(shù)難度。

2 海堤設(shè)計方案應(yīng)保證海堤等級以及必要的安全穩(wěn)定和防潮擋浪功能，結(jié)合風(fēng)浪條件和地質(zhì)條件，選擇合理的海堤結(jié)構(gòu)斷面、堤心材料及地基處理方案。

3 陸域形成填料以疏浚土為主，初始含水量高，地基承載力極低，壓縮量大，陸域形成后應(yīng)選擇適應(yīng)吹填疏浚土特點的軟基處理方案。

4 本項目的主要建筑材料是填筑海堤的石料和陸域形成的土料，其按質(zhì)保量供應(yīng)是本工程順利推進(jìn)的關(guān)鍵。

四、工程設(shè)計

1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

圍堤工程安全等級按二級設(shè)計，防潮（洪）標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇潮位及波浪設(shè)計，允許越浪量≤0.02m3/（s.m）。

2 設(shè)計荷載

1）施工荷載：10KPa。

2）使用荷載：圍堤內(nèi)側(cè)距離防浪墻前沿線30m內(nèi)按20kPa，30m外按50kPa設(shè)計。

3）波浪力：波浪對圍堤的作用力等。

4）地震荷載：按照6度地震烈度進(jìn)行設(shè)防。

3 工程布置

西圍墾區(qū)平面形態(tài)上呈現(xiàn)矩形，縱深337m～553.5m，寬度1454.5m。西圍墾區(qū)新建圍堤長2263.1m；東圍墾區(qū)距西圍墾區(qū)約640m，平面形態(tài)亦呈現(xiàn)矩形，縱深約400m，寬度2483.4m。東圍墾區(qū)新建圍堤長3336.7m。

4 堤頂越浪量計算

按《港口與航道水文規(guī)范》斜坡堤堤頂有胸墻時的越浪量計算：

經(jīng)計算，斜坡堤堤頂越浪量為0.0154 m3/s.m，滿足規(guī)范及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

5 地基加固設(shè)計

地基加固采用打設(shè)塑料排水板法。根據(jù)地形、地質(zhì)特點，分段設(shè)計，各段采用不同的地基加固參數(shù)。

首先在基底鋪設(shè)2層沖灌砂被墊層H=1m，再水上施工C型塑料排水板，排水板間距1.0m，正方形布置，排水板插打?qū)挾群蜕疃雀鶕?jù)穩(wěn)定和沉降計算確定。然后再鋪設(shè)一層沖灌砂被 H=500mm，頂部疊合一層280g/m2編織土工布，上設(shè)500mm厚10～100kg堤心石，在此基礎(chǔ)上分級拋填塊石，按地基固結(jié)和強(qiáng)度增長的速率，逐級加載至設(shè)計高程。

6 堤身設(shè)計

圍堤采用拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，西區(qū)和東區(qū)的圍堤和側(cè)堤堤頂高程均為6.5m，防浪墻頂高程7.7m。堤頂寬度為4.5m。

西區(qū)后方陸域施工吹填標(biāo)高7.1m，陸域形成設(shè)計高程5.0m；東區(qū)后方陸域施工吹填標(biāo)高7.4m，陸域形成設(shè)計高程5.0m。

圍堤內(nèi)外堤頂至高階拋理塊石平臺間設(shè)計坡度為1：1.5，各拋理塊石平臺之間的設(shè)計坡度為1：4。堤心為回填300kg以下堤心石，含泥量不大于10%。

7 穩(wěn)定計算

根據(jù)《港口工程地基規(guī)范》，斜坡堤整體穩(wěn)定采用總應(yīng)力法，按圓弧滑動面計算。計算方法采用簡化Bishop法，施工期采用十字板指標(biāo)，并考慮強(qiáng)度增長，使用期采用直剪固快指標(biāo)。荷載持久組合：按極端低水位驗算整體穩(wěn)定性；荷載短暫組合：按設(shè)計低水位驗算整體穩(wěn)定性。各斷面抗力分項系數(shù)均滿足要求，典型斷面穩(wěn)定計算成果見表2，圖1。

8 圍堤沉降分析

圍堤堤地基采用塑料排水板進(jìn)行處理施工期將有較大沉降，軟土層厚自海端向岸端逐漸減小，沉降量也逐漸減小。沉降量按照《港口工程地基規(guī)范》進(jìn)行計算，總沉降量計算采用分層總和法，施工期沉降量根據(jù)應(yīng)變固結(jié)度進(jìn)行推算。主堤部分沉降計算成果見表3。

由表可見，由于軟土層較厚，圍堤總的沉降量十分大，實際沉降量和工后預(yù)留沉降量宜以實測值分析后確定。

9 合龍口設(shè)計

為了引導(dǎo)水流從龍口進(jìn)出，保證圍堤的安全，本圍堤工程在東、西圍區(qū)主堤處各設(shè)置1個合龍口，均位于主堤中部，西圍墾區(qū)龍口口門寬100m，東圍墾區(qū)龍口口門寬150m。

龍口結(jié)構(gòu)按4級建筑物設(shè)計。根據(jù)水力計算，保護(hù)期內(nèi)龍口設(shè)計流速取2.0m/s，堵口期龍口設(shè)計流速取3.0m/s。

龍口所在位置地基處理與圍墾區(qū)主堤斷面相同。在完成沖灌砂被、插打塑料排水板、敷設(shè)沖灌砂被覆蓋層后，在砂被上鋪設(shè)大塊石護(hù)面防止龍口區(qū)域沖刷。口門底部臨時護(hù)底采用600kg以上大塊石，厚1200mm，合龍堵口采用200～300kg塊石，頂寬5m，頂標(biāo)高4.2m。為加強(qiáng)龍口保護(hù)，龍口兩側(cè)邊坡及主堤100m范圍內(nèi)坡均采用500～700kg大塊石。

五、施工要點

1 圍堤的施工順序

測量放線-→鋪設(shè)兩層沖灌袋裝砂墊層→打設(shè)塑料排水板→鋪一層沖灌袋裝砂被覆、覆蓋針刺編織工布、軟體排→間隔分級回填堤心石至4.0m→鋪設(shè)碎石墊層、反濾土工布→陸域形成吹填至2.0m→堤頂結(jié)構(gòu)6.5m→陸域吹填→待堤后回填完成且地基基本穩(wěn)定后安放扭王塊護(hù)面、澆筑擋浪墻→堤頂路面施工

2 施工注意事項

1）為保證結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)合理安排施工進(jìn)度，各工序應(yīng)合理銜接，各作業(yè)斷面應(yīng)流水作業(yè)以保證地基有一定的固結(jié)時間和保證工期要求。

2）地基加固的目的是保證施工和使用過程中的穩(wěn)定性，為確保加固質(zhì)量，在地基加固進(jìn)行施工監(jiān)測和檢測，主要內(nèi)容包括：土體沉降觀測、土體側(cè)向位移觀測、孔隙水壓力觀測、擋浪墻沉降觀測、隔堤前沿水深觀測等。

參考文獻(xiàn)：

[1] JTS145-2015港口與航道水文規(guī)范[S].

[2] JTS147-1-2010港口工程地基規(guī)范[S].