◎ 袁逸凡 寧波中交水運(yùn)設(shè)計(jì)研究有限公司

港通四海，陸聯(lián)八方。港口是基礎(chǔ)性、樞紐性設(shè)施，是浙江沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐。作為港口建設(shè)的重要基礎(chǔ)組成，完善的港口陸域形成設(shè)計(jì)方案是項(xiàng)目順利推進(jìn)的重中之重。采用適宜的圍堤設(shè)計(jì)方案，將有利于港口工程的后續(xù)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)工程建設(shè)效率。

1.工程概況

溫州港甌江港區(qū)港口陸域形成工程，位于甌江口門處?kù)`昆作業(yè)區(qū)北岸，屬于填海造地項(xiàng)目。圍墾成陸之后，將作為岸線后方的港區(qū)陸域使用。圍墾成陸域面積1616186m2，陸域形成平均設(shè)計(jì)標(biāo)高+5.0m。項(xiàng)目共設(shè)置東、西兩處圍墾區(qū)。該區(qū)域?yàn)槌遍g帶、沖海積平原地貌，屬浙東南沿海島嶼區(qū)。擬建區(qū)域現(xiàn)狀覆蓋有厚層淤泥，工程地質(zhì)情況不佳，因此需要進(jìn)行工程地質(zhì)改善。工程100年一遇設(shè)計(jì)高水位+3.33m，50年一遇低水位-3.50m，50年一遇高水位為+5.07m，設(shè)計(jì)低水位-2.73m。圍堤主要來浪方向來自于ENE～ESE，有效波波高為3.16m[1]。該區(qū)域土質(zhì)的主要性質(zhì)見表1。

表1 溫州港甌江港區(qū)港口陸域形成工程土體物理力學(xué)指標(biāo)表

2.港口陸域形成工程的圍堤設(shè)計(jì)

2.1 工程整體設(shè)計(jì)

本次考慮采用二級(jí)設(shè)計(jì)方式，提升圍堤工程安全等級(jí)，允許越浪量≤0.02m3/(s.m)，波浪設(shè)計(jì)、防潮（洪）標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。設(shè)計(jì)荷載上，考慮圍堤內(nèi)側(cè)距離防浪墻前沿線30m范圍內(nèi)設(shè)計(jì)荷載20kPa，前沿線30m范圍以外為160k Pa，根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)，擬建區(qū)域項(xiàng)目地震基本烈度按照6度開展設(shè)防作業(yè)，施工荷載考慮10KPa。該工程包括東、西兩處圍墾區(qū)，西圍墾區(qū)平面為一不規(guī)則矩形形態(tài)，寬1454.5m，縱深數(shù)值為337m～553.5m；東圍墾區(qū)為一基本規(guī)則矩形形態(tài)，寬度2483.4m、縱深400m。西圍墾區(qū)新建圍堤長(zhǎng)2263.1m，東圍墾區(qū)新建圍堤長(zhǎng)3336.7m。根據(jù)《港口與航道水文規(guī)范》（JTS145-2015(2022版））相關(guān)規(guī)定計(jì)算堤頂越浪量，斜坡堤堤頂越浪量測(cè)算數(shù)值為0.0154m3/s.m，滿足工程規(guī)范設(shè)計(jì)要求[2]。

2.2 地基加固設(shè)計(jì)

在地基加固設(shè)計(jì)中，要求根據(jù)工程地質(zhì)特征、地形特征相結(jié)合，針對(duì)不同的施工區(qū)域，進(jìn)行系統(tǒng)化的分段設(shè)計(jì)，綜合采取最為適宜的施工方式，并在不同區(qū)域設(shè)置不同的地基加固參數(shù)。本工程考慮采用塑料排水板法進(jìn)行地基加固，在基底鋪設(shè)兩層沖灌砂被墊層，頂高程為+1.0m，考慮施工C型塑料排水板，采用正方形布置方式，排水板間距設(shè)置為1.0m。結(jié)合穩(wěn)定與沉降計(jì)算情況，設(shè)計(jì)排水板插打?qū)挾?、深度?shù)值。為了進(jìn)一步增強(qiáng)施工效率，在外層鋪設(shè)一層沖灌砂被，高度設(shè)置為500mm，砂被頂部鋪設(shè)一層280g/m2編織土工布。其上再鋪設(shè)500mm厚10～100kg堤心石，并開展分級(jí)拋填塊石作業(yè)。結(jié)合工程施工強(qiáng)度、地基固結(jié)情況，逐層進(jìn)行加高作業(yè)，最終達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高[3]。

2.3 堤身設(shè)計(jì)

港口陸域形成工程堤身采用拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式，防浪墻設(shè)計(jì)頂高程為+7.7m，圍堤和側(cè)堤堤頂?shù)脑O(shè)計(jì)高程為+6.5m，堤頂寬度設(shè)計(jì)為4.5m。堤頂位置與圍堤內(nèi)外的高階拋理塊石平臺(tái)的坡度設(shè)置為1:1.5，后方陸域施工吹填標(biāo)高+2.0m，拋理塊石平臺(tái)設(shè)計(jì)坡度1：4，陸域形成完工設(shè)計(jì)高程為+5.0m，堤心回填300kg堤心石，并將含泥量控制在10%以內(nèi)。

2.4 圍堤整體穩(wěn)定分析

運(yùn)用簡(jiǎn)化Bishop 法進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 51015-2014）中的相關(guān)要求，進(jìn)行斜坡堤整體穩(wěn)定性控制與管理，計(jì)算施工期、運(yùn)行期、水位驟降期圓弧滑動(dòng)面相關(guān)數(shù)值。選擇總應(yīng)力法，并采用十字板剪切指標(biāo)和固結(jié)快剪指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，在施工活動(dòng)中充分考量到施工強(qiáng)度的增長(zhǎng)因素，開展荷載持久性分析，在極端低水位情況下計(jì)算斷面整體穩(wěn)定性，通過各項(xiàng)數(shù)據(jù)收集與分析，確保施工過程中各斷面抗力分項(xiàng)系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。典型斷面施工期正坡整體穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果為1.14，使用期1.39，施工期反坡1.18，龍口合龍斷面正坡整體穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果為1.321，施工期反坡1.127[4]。見圖1。

圖1 溫州港甌江港區(qū)港口陸域形成工程穩(wěn)定計(jì)算成果

2.5 圍堤沉降計(jì)算分析

每50m 設(shè)置線桿，曲線段以20m為間隔設(shè)置線桿，對(duì)軸線桿進(jìn)行復(fù)檢，優(yōu)化放樣檢測(cè)。軸線放樣采用2寸鋼管，沿軸線方向每50m插兩根桿，插在兩岸邊巖石位置，在鋼管上加設(shè)標(biāo)高，坡腳標(biāo)也采用插桿標(biāo)示放樣。觀測(cè)圍堤沉降量，采用面層沉降板，沉降板豎管垂直偏位控制在2%以內(nèi)，沉降板放置之后檢測(cè)位置、標(biāo)高，對(duì)沉降板加強(qiáng)保護(hù)。根據(jù)《水運(yùn)工程地基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS147-2017）中的相關(guān)規(guī)定與要求，運(yùn)用分層總和法測(cè)算總沉降量，采用塑料排水板開展圍堤地基施工，通過計(jì)算，軟土層厚從海端向岸端有所減小，工程總體沉降量也逐漸縮小[5]。結(jié)合應(yīng)變固結(jié)度計(jì)算施工期沉降量，考慮加強(qiáng)對(duì)施工活動(dòng)的控制與管理，部分沉降計(jì)算過程中的計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 溫州港甌江港區(qū)港口陸域形成工程部分沉降計(jì)算成果

計(jì)算結(jié)果顯示，在施工活動(dòng)中軟土層往往較厚，圍堤沉降量整體較大，計(jì)算結(jié)果結(jié)合實(shí)際沉降量實(shí)測(cè)值得出最終的沉降量。

2.6 推填與細(xì)拋施工

為了確保圍堤安全，保證水流從龍口進(jìn)出，施工中在東、西圍區(qū)主堤位置分別設(shè)置合龍口，確保施工水流流出。將合龍口布設(shè)于主堤中部位置，龍口口門寬度為100m，門寬設(shè)置為150m[6]。

優(yōu)化測(cè)量工作，確保推填與細(xì)拋施工質(zhì)量，利用GPS、全站儀、經(jīng)緯儀保證拋石邊線、高程及坡面符合要求。結(jié)合4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)龍口結(jié)構(gòu)，在水力計(jì)算過程中，堵口期龍口設(shè)計(jì)流速設(shè)置為3.0m/s，內(nèi)龍口設(shè)計(jì)流速設(shè)置為2.0m/s。在地基處理與圍墾區(qū)主堤斷面位置設(shè)置龍口，開展插打塑料排水板、沖灌砂被、敷設(shè)沖灌砂等各項(xiàng)作業(yè)，為了避免龍口區(qū)域被沖刷，在砂被上鋪設(shè)大塊石護(hù)面。采用1200mm厚、600kg以上大塊石布設(shè)底部位置，設(shè)計(jì)頂標(biāo)高4.2m；采用200～300kg塊石布置合龍堵口，并將500～700kg大塊石布設(shè)于主堤100m范圍內(nèi)、龍口兩側(cè)邊坡位置，進(jìn)一步強(qiáng)化龍口保護(hù)。使用梅花挖泥法進(jìn)行疏浚作業(yè)，用斗容較大的平口抓斗，分3段，每段50m分段施工?？紤]到挖槽寬度超過挖泥船最大挖寬，采用分條施工方式，分3條，每條16m。由于邊坡泥層較厚，結(jié)合現(xiàn)狀土質(zhì)類型，船舶抓斗分層施工。上部分層較厚，下部土層相對(duì)較薄，放慢橫移速度，加強(qiáng)超深、超寬控制。分層厚度設(shè)置為1.0m。開挖土方經(jīng)過自航泥駁運(yùn)至圍堰內(nèi)。運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行施工控制，利用水砣跟蹤水深測(cè)量，運(yùn)用測(cè)深儀進(jìn)行校核[7]。見圖2。

圖2 溫州港甌江港區(qū)港口陸域形成工程挖泥法示意圖

施工邊坡為1:3，臺(tái)階施工按照上欠下超、超欠平衡的原則進(jìn)行作業(yè)。邊坡臺(tái)階土體基于自重和動(dòng)水作用，確保自然坍塌后的邊坡仍符合設(shè)計(jì)坡度。結(jié)合工程地質(zhì)情況與試挖結(jié)果進(jìn)行適時(shí)調(diào)整。施工中要求全面掌握掌握水深、平整度及工程進(jìn)度情況，促進(jìn)施工活動(dòng)處于良性控制狀態(tài)。結(jié)合《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》（JTS 131-2012）、《水運(yùn)工程測(cè)量質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS 258-2008）中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。水深檢查測(cè)量每5～10天開展一次，單頻與水砣相結(jié)合的方式進(jìn)行測(cè)量，以此指導(dǎo)工程施工作業(yè)[8]。

2.7 塊石拋填高度控制與拋石質(zhì)量控制

拋填堤心石作業(yè)采用爆破擠淤工藝，通過超高控制，以增強(qiáng)爆破擠淤作業(yè)效果。在施工作業(yè)前拋填一次成形，爆破后補(bǔ)拋，補(bǔ)拋后再優(yōu)化作業(yè)打到堤頂設(shè)計(jì)高程。作業(yè)中對(duì)堤身進(jìn)行沉降觀測(cè)，并運(yùn)用挖掘機(jī)進(jìn)行修整，確保各圍堤斷面達(dá)到設(shè)計(jì)要求。加強(qiáng)塊石拋填的邊坡控制，確保每一段圍堤成形后其邊坡高程都適當(dāng)超出設(shè)計(jì)標(biāo)高。沉降觀測(cè)作業(yè)完成之后，在確保堤身結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的前提之下進(jìn)行測(cè)量檢驗(yàn)，并采用人工配合挖掘機(jī)進(jìn)行修坡，保證拋石邊坡質(zhì)量。選擇級(jí)配均勻，含泥量小于5%的混合石料，單塊石料重量5～200kg。施工中加強(qiáng)對(duì)石料強(qiáng)度、級(jí)配、規(guī)格、含泥量的控制與管理。堤身斷面平均輪廓線略大于設(shè)計(jì)斷面。加強(qiáng)控制點(diǎn)的測(cè)量與定位，爆前爆后加強(qiáng)標(biāo)高與斷面測(cè)量工作[9]。

2.8 其余施工要點(diǎn)

港口陸域形成工程圍堤施工過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)施工順序的把控，采取適宜的施工方式與手段。結(jié)合施工目標(biāo)與要求，測(cè)量放線，在工程施工區(qū)域鋪設(shè)兩層沖灌袋裝砂墊層，結(jié)合施工需求打設(shè)塑料排水板，覆蓋針刺編織工布、施工軟體排，鋪設(shè)沖灌袋裝砂，間隔分級(jí)回填堤心石至+4.0m；后方陸域形成吹填至+2.0m，鋪設(shè)碎石墊層，鋪設(shè)反濾土工布，堤頂寬度設(shè)置為6.5m，回填完成同時(shí)地基基本穩(wěn)定之后安放扭王塊護(hù)面，并擋浪墻砌筑作業(yè)及堤頂路面施工。加強(qiáng)港口陸域形成工程施工進(jìn)度的管理與控制，結(jié)合工程施工周期進(jìn)行工程布設(shè)與組織，保證各項(xiàng)工序銜接適宜。優(yōu)化斷面流水作業(yè)，增強(qiáng)工程地基的穩(wěn)定性，在保證地基符合要求的前提之下再進(jìn)行施工作業(yè)與管理，確保固結(jié)時(shí)間足夠。增強(qiáng)地基加固質(zhì)量，在施工過程中進(jìn)行必要的施工監(jiān)測(cè)與控制，具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括土體側(cè)向位移觀測(cè)、擋浪墻沉降觀測(cè)、土體沉降觀測(cè)、隔堤前沿水深觀測(cè)等，根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際情況進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)與管理，增強(qiáng)圍堤設(shè)計(jì)與施工的整體效益[10]。

3.結(jié)束語(yǔ)

港口陸域形成工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程區(qū)域地形、地質(zhì)情況，全面考慮設(shè)計(jì)作業(yè)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)，結(jié)合地勘指標(biāo)計(jì)算整體穩(wěn)定系數(shù)、應(yīng)變固結(jié)度計(jì)算施工期沉降量，確保圍堤安全。促施工水流流出。采用插打塑料排水板、沖灌砂被、敷設(shè)沖灌砂等適宜的施工工藝，提高施工作業(yè)的效果。