港口大型圍埝工程的施工與監(jiān)測(cè)

王洪余

（天津港建設(shè)公司，天津 300456）

1 工程概述

天津南港工業(yè)區(qū)西港池圍堤工程二標(biāo)段總長度4 269.5 m，圍堤頂標(biāo)高5.0 m（1972年大沽高程基準(zhǔn)），圍堤頂寬8 m，結(jié)構(gòu)型式為斜坡堤，堤心采用充填袋與拋填塊石相結(jié)合的組合堤心結(jié)構(gòu)，護(hù)面采用鋼筋混凝土柵欄板，泥面標(biāo)高-1.7～-2.8 m，圍堤結(jié)構(gòu)安全等級(jí)按Ⅲ級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。圍堤典型斷面圖見圖1。

本工程有以下幾個(gè)方面特點(diǎn)：

圖1 典型斷面圖

（1）施工區(qū)域開闊無掩護(hù)，屬外海作業(yè)，海況條件較差，受風(fēng)浪影響比較大，施工效率低。

（2）地基軟弱土層厚，施工沉降量大，對(duì)加載速率控制嚴(yán)。泥面以下有較深的淤泥質(zhì)粘土和淤泥，處于軟塑狀態(tài)，且斷面形式大，荷載高，對(duì)施工期間的沉降量及堤頂高程的控制難度比較大。

（3）施工受水位影響比較大，工程船舶需要趕潮水作業(yè)，給施工組織帶來一定難度；結(jié)構(gòu)易受潮水沖刷。

（4）現(xiàn)場(chǎng)船機(jī)多，干擾大。

（5）工程量大，工期緊，施工強(qiáng)度大。

2 施工工藝

2.1 總體施工順序

先進(jìn)行砂墊層兩側(cè)的袋裝砂和砂墊層施工，然后打設(shè)塑料排水板，鋪設(shè)土工格柵，驗(yàn)收合格后，應(yīng)及時(shí)拋填部分護(hù)底塊石，以免土工格柵漂浮或損壞。充填砂棱體完成后及時(shí)拋填坡腳袋裝碎石，鋪設(shè)倒濾層，拋填堤心塊石，拋填塊石墊層，并盡快安裝護(hù)面塊體。實(shí)現(xiàn)圍堤形成一段，保護(hù)一段，確保施工期圍堤安全。施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程

2.2 主要工序的施工工藝

（1）施工測(cè)量

擬采用GPS-RTK測(cè)量技術(shù)和常規(guī)測(cè)量相結(jié)合的方法建立施工平面控制網(wǎng)；采用全站儀、經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行施工細(xì)部放樣。主要測(cè)量放樣項(xiàng)目包括軸線的放樣、棱體施工的放樣、堤身結(jié)構(gòu)的放樣。

（2）鋪設(shè)砂墊層

先進(jìn)行砂墊層兩側(cè)袋裝砂埝施工，采用人工配合機(jī)械水上駁船拋填。砂墊層流水段為100 m。海上皮帶船運(yùn)砂至施工現(xiàn)場(chǎng)，通過傳送帶將砂裝入拋砂自航駁。拋砂船到現(xiàn)場(chǎng)后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)志及測(cè)量人員的指示拋錨定位，位置確定后根據(jù)拋砂標(biāo)志人工配合反鏟定點(diǎn)定量拋填，拋砂人員隨時(shí)用水砣檢查砂墊層標(biāo)高。1個(gè)施工段完成后，采用測(cè)深儀進(jìn)行驗(yàn)收，砂墊層厚度與頂面標(biāo)高應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）水上打設(shè)塑料排水板

在砂墊層鋪設(shè)完成后，需水上施打塑料排水板進(jìn)行地基處理。塑料排水板底標(biāo)高為-14 m，呈正方形布置，間距1.0 m。在砂墊層拋出100 m經(jīng)驗(yàn)收合格后，開始水上打設(shè)塑料排水板。塑料排水板為B型，規(guī)格質(zhì)量必須達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。本工程打設(shè)塑料排水板采用專用門機(jī)式打設(shè)架和20 kW震動(dòng)錘，套管采用圓鋼管，使用方駁或自航駁作為施工船舶，專用打設(shè)船和設(shè)備應(yīng)具備較強(qiáng)抗風(fēng)浪能力。

（4）鋪設(shè)土工格柵

先通過施工船舶上的卷揚(yáng)機(jī)將土工格柵纏卷在滾軸上的無縫鋼管上。用測(cè)深水砣檢測(cè)水深，皮尺檢測(cè)水面到圓筒的長度，兩者作為沉放土工格柵的依據(jù)。首先在土工格柵兩端用鉛絲將砂袋與格柵固定，每0.5 m綁扎1個(gè)砂袋，砂袋的重量在30 kg左右?？v向砂袋間距為1 m，邊綁砂袋邊沉放，待沉放長度略大于水深與水面到圓筒距離之和時(shí)，即格柵端頭已到達(dá)泥面。端部固定以后，每間隔1 m綁扎砂袋，橫向砂袋間距也為1 m，沉放3 m后，向后移船3 m，GPS對(duì)船位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，按綁扎→鋪展→移船→定位的程序進(jìn)行鋪設(shè)。

（5）充填袋棱體

充填袋應(yīng)采用水力充填法施工，要求袋中充填砂性土。每艘躉船上布置1臺(tái)120～250 kW發(fā)電機(jī)和4～6臺(tái)套水力沖挖機(jī)組組成充填工作平臺(tái)。充灌口直徑30 cm，袖口長露出水面，袖口與袖口間距為4 m。沖填機(jī)械選用改進(jìn)型4PL-250型和6PNL-20型水力沖挖機(jī)械，水力沖挖機(jī)械置放于躉船上，此機(jī)械具有體積小，操作簡單、靈活、方便，集挖、裝、運(yùn)于一體等優(yōu)點(diǎn)。

（6）回填堤身塊石

充填袋完成后，鋪設(shè)土工布倒濾層和土工格柵，拋填二片石。頂面二片石驗(yàn)收合格后，及時(shí)拋填堤身塊石，防止波浪將小石料沖走。

塊石規(guī)格、材質(zhì)經(jīng)檢測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后方可使用。先選定石料存放場(chǎng)地。利用600～1 000 t的自航駁將石料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。受潮水影響，充填袋已經(jīng)吹填到設(shè)計(jì)頂標(biāo)高，大型運(yùn)料船無法將石料拋填到堤心位置。先將堤心塊石拋填到壓腳平臺(tái)位置，再利用鉤機(jī)進(jìn)行二次倒運(yùn)。每個(gè)施工段拋填完后，低水位時(shí)利用水準(zhǔn)儀驗(yàn)收斷面。

（7）拋填護(hù)腳塊石

土工格柵驗(yàn)收合格后，及時(shí)拋填部分護(hù)腳塊石，防止土工格柵被波浪沖壞。

由于駁船鉤機(jī)拋填工藝具有拋填速度快，拋石精度高，船舶吃水小等優(yōu)點(diǎn)，本工程水上拋填施工采用駁船鉤機(jī)拋填工藝。運(yùn)石船定好位后，開始定點(diǎn)定量拋石，拋石順序是：先拋根部，控制好坡肩，然后再補(bǔ)拋坡腳，控制好坡比。拋石時(shí)必須勤打水砣，勤報(bào)水位，嚴(yán)格控制拋石厚度及坡度。每個(gè)施工段拋填完后，低水位時(shí)利用水準(zhǔn)儀驗(yàn)收斷面。

（8）堤身護(hù)坡

①袋裝碎石施工

袋裝碎石用聚丙烯編織布，不得使用已老化或破損的袋體；其碎石袋的質(zhì)量必須滿足要求，且單位面積質(zhì)量不小于80 g/m2。

施工順序?yàn)椋宏懮纤槭b袋→袋裝碎石裝船→運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)→人工碼放。在上層充填袋施工的同時(shí)，用袋裝碎石理坡、墊角施工。

②無紡?fù)凉げ嫉篂V層施工

鋪設(shè)倒濾層施工順序?yàn)椋和凉げ技庸ぁ\(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)→人工鋪設(shè)→壓袋裝碎石。土工布倒濾層在工廠縫合成寬幅后成卷，使用自航駁高潮時(shí)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，趕低潮時(shí)人工鋪設(shè)。

③二片石墊層、塊石護(hù)面施工

采用自航駁運(yùn)輸，挖掘機(jī)配合理坡和人工整平的施工方法。將塊石卸于坡面，用挖掘機(jī)按設(shè)計(jì)要求的厚度及坡比拋石，理坡整平后，人工進(jìn)行細(xì)部整平。護(hù)面塊石的厚度和坡度用坡比桿控制，坡比桿每5 m設(shè)置1排。拋填時(shí)要嚴(yán)格控制塊石厚度，拋填后設(shè)坡比桿，反鏟挖掘機(jī)按坡比桿對(duì)塊石進(jìn)行理坡工作。

④柵欄板安裝

構(gòu)件從預(yù)制廠碼頭裝船運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，采用全回轉(zhuǎn)起重船以及2艘600 t方駁吊機(jī)組進(jìn)行安裝。滿載船舶吃水1.635 m，滿足船舶吃水要求；起吊10 t柵欄板副鉤最大吊距為28.3 m，滿足跨距要求。安裝前，按設(shè)計(jì)斷面要求拋填塊石墊層，塊石墊層的坡比及表面平整度均應(yīng)滿足規(guī)范要求，經(jīng)檢測(cè)合格后才能安裝柵欄板。柵欄板安裝由起重船趕潮水進(jìn)行。

3 工程監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)目的

施工過程中，在堤內(nèi)埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器，進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果指導(dǎo)工程施工，控制施工加載速率，保證埝體穩(wěn)定。同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)進(jìn)行分析，還可以對(duì)工后沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)，保證工程質(zhì)量能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 監(jiān)測(cè)實(shí)施

（1）表層沉降觀測(cè)

在堤心施工時(shí)，布設(shè)地表沉降板，沉降管外應(yīng)套保護(hù)管進(jìn)行保護(hù)，隨著堤心的加高，沉降桿和沉降保護(hù)管同時(shí)加高。沉降觀測(cè)采用水準(zhǔn)測(cè)量。觀測(cè)頻率為加載過程中每天1次，加載完成后根據(jù)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，調(diào)整觀測(cè)頻率。

（2）表層水平位移觀測(cè)

采用位移塊進(jìn)行觀測(cè)，在海堤反壓平臺(tái)的施工過程中埋設(shè)位移塊。每個(gè)斷面埋設(shè)2個(gè)點(diǎn)。水平位移的測(cè)量采用全站儀進(jìn)行。觀測(cè)時(shí)間和頻率為加載過程中每天1次，加載完成后根據(jù)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，調(diào)整觀測(cè)頻率。

3.3 資料整理分析

根據(jù)觀測(cè)及計(jì)算結(jié)果，繪制水平位移過程線和總沉降變化過程線、沉降速率變化過程線。根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的表面變形量及變形速率的變化過程，分析判斷其表面變形是處于穩(wěn)定、趨于穩(wěn)定還是不穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語

近年來，隨著圍海造陸工程的興起，大型圍埝工程堤心采用充填袋與拋填塊石相結(jié)合的組合堤心結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。此類工程特點(diǎn)為施工區(qū)域?qū)偻夂Ｗ鳂I(yè)，受風(fēng)浪和施工水位影響比較大，施工沉降量大。因此必須采用先進(jìn)的施工設(shè)備和施工技術(shù)，組織機(jī)械化和專業(yè)化施工，同時(shí)加強(qiáng)施工期埝體穩(wěn)定監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制加載速率，才能使工程質(zhì)量和工期獲得可靠的保證。

[1]交通部第一航務(wù)工程局.港口工程施工手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，1997.

[2]郭繼業(yè).連云港墟溝港區(qū)圍捻施工[J].港口工程，1997，（4）：39-41.