沙特扎瓦爾港口工程無(wú)圍堰吹填施工工藝

呂國(guó)平，慈慶玲

（1.中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027；

2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司廈門(mén)分公司，廈門(mén) 福建 361000）

沙特扎瓦爾港口工程無(wú)圍堰吹填施工工藝

呂國(guó)平1，慈慶玲2

（1.中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027；

2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司廈門(mén)分公司，廈門(mén) 福建 361000）

詳細(xì)介紹了在沙特扎瓦爾港口工程吹填施工中，進(jìn)行無(wú)圍堰水上吹填，并利用防污帷幕遮擋懸浮細(xì)顆粒物以滿(mǎn)足環(huán)保要求，在圍堰施工完成后，再進(jìn)行補(bǔ)吹形成陸域的施工工藝。該工藝經(jīng)過(guò)一年多的工程實(shí)踐取得成功，大大延長(zhǎng)了可吹填施工時(shí)間，并獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

無(wú)圍堰；吹填；防污帷幕；環(huán)保

1 工程概況

沙特扎瓦爾港口工程項(xiàng)目位于沙特東海岸北部，阿拉伯灣西北角。該工程為 EPC 項(xiàng)目，工作內(nèi)容包括新建港區(qū)內(nèi)所有基礎(chǔ)設(shè)施。其中疏浚吹填工程為主要施工內(nèi)容之一，合同總疏浚工程量為 4 500 萬(wàn) m3，總吹填工程量 3 800 萬(wàn) m3，總吹填面積 520 萬(wàn) m2，吹填標(biāo)高+5.0m，全部疏浚吹填施工須在 2010 年年底之前完成，施工工期只有2 a，施工強(qiáng)度大。

2 采用無(wú)圍堰吹填工藝的原因

業(yè)主要求本工程圍堰必須采用梯形拋石圍堰，同時(shí)兼做護(hù)岸。但本工程 B2、B3、C 區(qū)原始海床標(biāo)高為-2.5～-6.2m，拋石工程量較大，即使水上和陸上同時(shí)拋填，全部圍堰也要到 2009 年底才能初步形成。

若采用常規(guī)吹填施工工藝，先進(jìn)行圍堰施工，再進(jìn)行圍堰內(nèi)吹填，則在施工中期必然因圍堰施工進(jìn)度落后于吹填進(jìn)度導(dǎo)致疏浚船舶窩工，而在施工后期則會(huì)因吹填工期緊張，必須大量增加施工船舶以提高產(chǎn)能，這必然導(dǎo)致施工成本大大增加。

為了最大限度地延長(zhǎng)疏浚吹填工程的施工期，降低施工成本，本工程在 B2、B3、C 吹填區(qū)采用了無(wú)圍堰吹填施工工藝，即先進(jìn)行無(wú)圍堰吹填施工，再形成拋石圍堰，之后再進(jìn)行圍堰內(nèi)補(bǔ)吹，形成完整的吹填陸域。

無(wú)圍堰吹填施工區(qū)域見(jiàn)圖1。

3 自然條件

3.1 吹填區(qū)地形和土質(zhì)情況

吹填區(qū)地形比較平緩，自然海床坡降約1∶800，水深 2.5～6.0m。吹填土質(zhì)為中細(xì)砂，為 5~8級(jí)土[1]，中砂含量 58.86%，粒徑小于 63 μm 顆粒含量小于5%。

圖1 無(wú)圍堰吹填施工區(qū)域Fig.1 Non-cofferdam reclamation construction region

3.2 水文情況

1） 波浪：常浪向?yàn)?N、NE，小于 0.2 m 浪高累計(jì)頻率 70%，浪高超過(guò) 2.0m 發(fā)生頻率僅為2%。

2） 海流：主要為往復(fù)潮流，最大流速0.5 m/s，流向垂直于海岸線(xiàn)。

3） 潮 位 ： 最 高 潮 位 +2.26 m， 最 低 潮 位-0.23m，平均潮位+1.04m。

3.3 風(fēng)況

常風(fēng)向?yàn)?NNE～NWW，累計(jì)頻率 49.5%，平均風(fēng)速 5.66m/s。最大風(fēng)速 33.44 m/s，每年 1～3月份為季風(fēng)期。

3.4 砂源

吹填砂來(lái)自附近航道、港池和掉頭圓疏浚土，吹填距離小于 5 km。

4 無(wú)圍堰吹填施工工藝

本工程無(wú)圍堰吹填施工工藝流程如圖2所示。

圖2 無(wú)圍堰吹填施工工藝流程Fig.2 Non-cofferdam reclamation construction technology p rocess

4.1 防污帷幕的布設(shè)

4.1.1 布設(shè)防污帷幕的原因

本工程合同要求在施工期間吹填區(qū)邊界外100m 處懸浮物含量不超過(guò) 200mg/L。

由于沒(méi)有圍堰的遮擋，吹填施工中將產(chǎn)生大量懸浮物，不但無(wú)法滿(mǎn)足合同中環(huán)保條款的要求，而且細(xì)顆粒物會(huì)擴(kuò)散至圍堰位置，形成軟弱層，對(duì)將來(lái)的圍堰施工造成影響。為了解決這一問(wèn)題，本工程在吹填區(qū)周?chē)?、圍堰?nèi)坡腳線(xiàn)以?xún)?nèi)設(shè)置了防污帷幕。防污帷幕如圖3所示，主要由浮體、防污屏、鐵鏈、混凝土錨塊組成。

圖3 防污帷幕示意圖Fig.3 Sketch of silt curtain

4.1.2 防污屏

為了將懸浮物阻擋在帷幕范圍內(nèi)，達(dá)到環(huán)保要求，防污屏應(yīng)選擇孔徑較小的幕布。本工程采用的防污屏材料參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 防污屏材料參數(shù)Table 1 Silt screenmaterial parameter

4.1.3 浮體

浮體采用自重較輕的膠囊，以便于人工安裝，浮體每根長(zhǎng) 12m，浮力 6 kg/m。

4.1.4 混凝土錨塊

為了便于人工安裝，混凝土錨塊不宜過(guò)大，本工程錨塊尺寸為 0.2m × 0.2m × 0.2m，每塊重約 20 kg，錨固鉤用 φ10 鋼筋制成。錨塊在防污屏兩側(cè)成對(duì)拋設(shè)，拋設(shè)間距6m。

4.1.5 注意事項(xiàng)

1） 防污屏長(zhǎng)度根據(jù)水深確定，高潮時(shí)防污屏底部距海床不超過(guò) 0.5m，以確保攔砂效果。

2） 為防止海浪損壞帷幕，帷幕長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，通常 500～1 000m 為一段，根據(jù)吹填施工安排逐段布設(shè)。

3） 帷幕可循環(huán)使用，施工過(guò)程中應(yīng)注意保護(hù)帷幕。

4.2 帷幕內(nèi)吹填施工

帷幕布設(shè)完成后，從已形成的吹填區(qū)開(kāi)始架設(shè)陸地管吹填，也可直接從水上開(kāi)始吹填。從水上開(kāi)始吹填時(shí)，應(yīng)從吹填區(qū)中線(xiàn)附近開(kāi)始吹填，同時(shí)排泥管口應(yīng)用一對(duì)管線(xiàn)錨固定，吹填方向盡量沿帷幕布設(shè)方向，不可垂直帷幕吹填。吹填砂露出水面后即可架設(shè)陸地管線(xiàn)，進(jìn)行正常吹填作業(yè)。

帷幕內(nèi)吹填最重要的是嚴(yán)格控制吹填坡腳線(xiàn)不能到達(dá)帷幕位置。本工程在前期圍堰內(nèi)吹填施工時(shí)，就對(duì)吹填砂水上水下坡比進(jìn)行了測(cè)量計(jì)算，分別為 1∶10 和 1∶25。無(wú)圍堰吹填施工時(shí)，據(jù)此按不同水深情況計(jì)算排泥管口離帷幕的距離，并嚴(yán)格進(jìn)行控制。同時(shí)，施工期間應(yīng)每天檢查吹填坡腳線(xiàn)，以確保吹填砂不超過(guò)帷幕范圍。

吹填時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)提高吹填標(biāo)高，以最大限度的增加帷幕內(nèi)吹填砂方量，并縮短后期補(bǔ)吹工期。

4.3 補(bǔ)吹施工

無(wú)圍堰吹填期間，吹填主管線(xiàn)應(yīng)在適當(dāng)距離上保留三通，以便補(bǔ)吹施工期間架設(shè)支管。

隨著圍堰施工的不斷推進(jìn)，首先使用推土機(jī)將高出設(shè)計(jì)標(biāo)高部分推至已形成的吹填陸域與圍堰之間，再對(duì)不足部分進(jìn)行補(bǔ)吹施工。此時(shí)應(yīng)注意與圍堰施工協(xié)調(diào)一致，補(bǔ)吹方向與圍堰內(nèi)側(cè)土工布鋪設(shè)方向相反，避免吹填過(guò)程中水流將土工布掀開(kāi)。同時(shí)，補(bǔ)吹應(yīng)分段進(jìn)行，土工布鋪設(shè)完一段后，補(bǔ)吹應(yīng)立即進(jìn)行，避免土工布長(zhǎng)時(shí)間暴露在外。本工程補(bǔ)吹施工按 500m 一段進(jìn)行。

5 工藝應(yīng)用效果

5.1 吹填砂流失情況

控制吹填砂流失是無(wú)圍堰吹填施工的重要環(huán)節(jié)，此前在國(guó)內(nèi)相關(guān)工程施工中吹填砂流失較大[1]。 本工程采用了防污帷幕對(duì)懸浮砂進(jìn)行了遮蔽，并且在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制吹填坡腳線(xiàn)不超過(guò)帷幕范圍，吹填砂基本無(wú)流失，施工中實(shí)測(cè)帷幕范圍外原始海床地形無(wú)變化。

5.2 環(huán)保效果

防污帷幕對(duì)于本工程環(huán)保起到了重要作用，施工期間，肉眼觀(guān)測(cè)帷幕內(nèi)水體渾濁，而實(shí)測(cè)帷幕外側(cè)懸浮物含 量最大值 176 mg/L，最小值 52 mg/L， 滿(mǎn)足合同要求的不超過(guò) 200 mg/L要求。

5.3 吹填施工期的延長(zhǎng)及成本節(jié)約效果

無(wú)圍堰吹填工藝在本工程得到了成功應(yīng)用，施工期間未造成疏浚船舶的窩工，延長(zhǎng)了吹填實(shí)際施工時(shí)間8個(gè)月，減少了吹填施工設(shè)備的投入，大量節(jié)省了施工成本，施工質(zhì)量也受到了咨工和業(yè)主的好評(píng)。同時(shí)在吹填施工過(guò)程中，圍堰施工可同時(shí)進(jìn)行，保證了項(xiàng)目整體按期完工。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程在吹填物為砂土的情況下，無(wú)圍堰吹填工藝應(yīng)用效果良好。施工過(guò)程中采用防污帷幕對(duì)懸浮物進(jìn)行遮蔽，可以有效降低帷幕外懸浮物含量，滿(mǎn)足環(huán)保要求。

本工藝最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是控制吹填坡腳線(xiàn)不超過(guò)帷幕范圍，由于不同項(xiàng)目土質(zhì)不同，水上水下吹填形成的自然坡比也不同，在其他工程中應(yīng)用時(shí)應(yīng)對(duì)此進(jìn)行實(shí)測(cè)，以達(dá)到較好的控制效果。

[1]SL 17—90，疏浚工程施工技 術(shù)規(guī) 范[S]. SL 17—90，Technical Specification for Construction ofDredging [S].

[2] 黎宗耿.青島前灣港區(qū)無(wú)圍堰吹填砂施工[J]. 水運(yùn)工程，1991（5）：37-42. LIZong-geng.Non-cofferdam reclamation construction for Qianwan Port A reaofQingdao[J].Port&Waterway Engineering，1991（5）：37-42.

圖7 傳感器預(yù)埋安裝示意圖Fig.7 Sensor em bedded installation instruction

6 數(shù)據(jù)的采集與傳輸

考慮到大橋的施工特點(diǎn)和前期相關(guān)配套設(shè)施尚不完備，為獲得港珠澳大橋主體混凝土結(jié)構(gòu)從建設(shè)期開(kāi)始，服役期間的耐久性關(guān)鍵參數(shù)的變化規(guī)律，數(shù)據(jù)的采集與傳輸采用三種方式進(jìn)行。建設(shè)期，由于現(xiàn)場(chǎng)的供電和光纖尚不完備，數(shù)據(jù)的采集與傳輸主要采用定期的現(xiàn)場(chǎng)人工采集；大橋通車(chē)后，為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與傳輸，數(shù)據(jù)的采集與傳輸以3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)傳輸，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給相關(guān)單位，同時(shí)，考慮到 3G 網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性（如網(wǎng)絡(luò)中斷或沒(méi)有信號(hào)），為及時(shí)獲得耐久性關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)據(jù)，還利用大橋中鋪設(shè)的通信光纖將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)預(yù)埋耐久性監(jiān)測(cè)傳感器可以真實(shí)反映大橋主體混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性健康狀況，再輔助以工程配套的暴露實(shí)驗(yàn)以及有針對(duì)性的工程檢測(cè)，為耐久性再設(shè)計(jì)提供大量的分析數(shù)據(jù)。

港珠澳大橋所處的環(huán)境嚴(yán)酷，面臨的耐久性問(wèn)題嚴(yán)峻，要實(shí)現(xiàn) 120 a 設(shè)計(jì)使用壽命，除科學(xué)的設(shè)計(jì)、精細(xì)的施工外，還需對(duì)大橋后期的耐久性狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取大橋主體混凝土結(jié)構(gòu)耐久性關(guān)鍵參數(shù)，以便采取及時(shí)有效的管理維護(hù)措施，以保證大橋 120 a設(shè)計(jì)使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘德強(qiáng)，洪定海，鄧恩惠，等.華南海港鋼筋混凝土碼頭銹蝕破壞調(diào)查報(bào)告[R].廣州：中交四航工程研究院有限公司，1982. PANDe-qiang，HONGDing-hai，DENGEn-hui，etal.Investigation reporton the reinforced concrete corrosion ofseaportwharf in south China[R].Guangzhou：CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co.，Ltd.，1982.

[2] 王勝年，黃君哲，張舉連，等.華南海港碼頭混凝土腐蝕情況的調(diào)查與結(jié)構(gòu)耐久性分析[J].水運(yùn)工程，2000（6）：8-12. WANG Sheng-nian，HUANG Jun-zhe，ZHANG Ju-lian，etal.An investigation of concrete corrosion of seaportwharf in south China and analysisofstructures′durability[J].Port&Waterway Engineering，2000（6）：8-12.

[3] 港珠澳大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)研究 [R].中交四航工程研究院有限公司，清華大學(xué)，2011. Design research on concrete structure durability of the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co.，Ltd.，Tsinghua University，2011.

[4]Embedded corrosion instrumentmodel ECI-2 productmanual[M]. Virginia Technologies Inc，2010.

Non-cofferdam reclamation m ethod in Ras A l Khair Port，Saudi Arabia

LVGuo-ping1，CIQing-ling2
（1.China HarbourEngineeringCompany Ltd.，Beijing100027，China；
2.Xiamen Branch of CCCCThird HarborConsultantsCo.，Ltd.，Xiamen，F(xiàn)ujian 361000，China）

This paper describes the details of non-cofferdam reclamation method taken in Ras Al Khair Sea Port Project，SaudiArabia.A siltcurtainwassetup around reclamation area to controlsuspended solid forenvironmental protection.Complementary reclamation was carried out after the cofferdam was built to complete the whole reclamation area.Thisnew method got greatsuccessaftermore than a yearof engineering practice，increased construction period for reclamationworks，and obtained remarkable econom ic benefits.

non-cofferdam； reclamation； silt curtain； environmental protection

U655.4

B

1003-3688（2014）02-0062-04

10.7640/zggw js201402013

2013-06-15

呂國(guó)平 （1978 — ），男，山東煙臺(tái)市人，工程師，碩士，從事港口及航道工程施工、管理工作。E-mail： gplv@chec.bj.cn