二級圍堰在吹填造陸工程中的應(yīng)用

尹海濤

（中交天津港航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津 300461）

二級圍堰在吹填造陸工程中的應(yīng)用

尹海濤

（中交天津港航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津 300461）

某些吹填造陸工程區(qū)域邊界已完成圍堤的頂標(biāo)高低于后期吹填設(shè)計(jì)標(biāo)高，可通過在原圍堤上修建二級圍堰來解決此問題。文中分析了常見二級圍堰堤心結(jié)構(gòu)，介紹了其在工程中的應(yīng)用，提出相應(yīng)的注意事項(xiàng)，為二級圍堰的設(shè)計(jì)和使用提供參考。此外，在新建吹填圍堰上修建二級圍堰也可以節(jié)省工程費(fèi)用。

吹填工程；二級圍堰；穩(wěn)定性；堤心材料

近年來，由于某些吹填造陸工程區(qū)域邊界已經(jīng)完成了其它項(xiàng)目，例如防波堤、護(hù)岸、吹填圍堰等的建設(shè)，而這些項(xiàng)目形成的建筑物標(biāo)高往往與后期臨近的吹填造陸項(xiàng)目圍堰設(shè)計(jì)頂標(biāo)高不一致，其中一種情況就是現(xiàn)有圍堰設(shè)計(jì)頂標(biāo)高低于后期吹填設(shè)計(jì)標(biāo)高，通常采用在現(xiàn)有圍堰上修建二級圍堰的方式來解決此問題。

某些情況下，在新建吹填圍堰的堤頂修建二級圍堰也可以很好地節(jié)省工程建設(shè)費(fèi)用，所以二級圍堰在吹填造陸工程中的應(yīng)用較為廣泛，本文就常見的二級圍堰進(jìn)行了闡述分析，并提出了設(shè)計(jì)使用注意事項(xiàng)，為工程設(shè)計(jì)和施工提供參考。

1 常見二級圍堰堤心結(jié)構(gòu)

吹填二級圍堰多采用斜坡式結(jié)構(gòu)，常見的堤心材料可根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場條件分為以下幾種。

1.1 模袋固化土堤心

根據(jù)JTS 181-5—2012《疏浚與吹填工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]的要求，“吹填圍堰高度較大并有條件進(jìn)行分層吹填、分層處理時(shí)，考慮圍堰與吹填的充分結(jié)合與相互依托，優(yōu)先考慮利用吹填土料修筑圍堰”，而國內(nèi)更常見的吹填土料為淤泥及淤泥質(zhì)黏土，模袋固化土的結(jié)構(gòu)型式可就地取材，直接利用當(dāng)?shù)刎S富的淤泥及淤泥質(zhì)黏土資源，也能在一定程度上達(dá)到環(huán)保的效果。

1.2 素土堤心

素土是天然沉積形成的土層中沒有摻雜白灰、河流帶來的砂石的土，密度均勻，有一定黏稠度，可用于二級圍堰堤心材料。

1.3 充砂袋堤心

充砂袋堤身結(jié)構(gòu)形式利用土工織物的成型作用，采用吸砂設(shè)備或泥漿泵就近取砂充填筑堤，逐級充填砂袋堤心至設(shè)計(jì)高程，機(jī)械化程度較高，施工進(jìn)度較快，工程費(fèi)用較低。

1.4 袋裝砂堤心

袋裝砂堤心是將土工織物縫制成袋，袋內(nèi)沖砂，累積成堤心的結(jié)構(gòu)。

2 各堤心材料優(yōu)缺點(diǎn)

常見的堤心材料優(yōu)缺點(diǎn)見表1，堤心材料可根據(jù)使用要求及現(xiàn)場條件綜合確定。

表1 吹填二級圍堰堤心材料優(yōu)缺點(diǎn)Table 1 M aterial′s merit and demeritof secondary cofferdam for reclamation

3 工程應(yīng)用

工程實(shí)際可根據(jù)使用要求以及原材料的價(jià)格和來源等，經(jīng)優(yōu)缺點(diǎn)比選后綜合確定堤心材料。

3.1 在原圍堰堤頂修建二級圍堰

如原有圍堰頂寬較寬，為節(jié)省造價(jià)，可直接在原有圍堰堤頂修建二級圍堰，堤心材料可采用素土、充砂袋、袋裝砂等，其中素土堤心和充砂袋結(jié)構(gòu)在天津南港工業(yè)區(qū)吹填造陸工程中均有應(yīng)用并順利實(shí)施。如原堤頂有防滲要求，可在二級圍堰的吹填側(cè)鋪設(shè)土工膜。見圖1和圖2。

圖1 素土二級圍堰典型斷面圖Fig.1 Typicalsection of secondary cofferdam for reclamation with plain filled dike core

圖2 充砂袋吹填堤頂二級圍堰典型斷面圖Fig.2 Typicalsection of secondary cofferdam for reclamation on the top of cofferdam w ith sand-filled bags dike core

3.2 在原圍堰堤身修建二級圍堰

原圍堰堤頂由于使用要求導(dǎo)致無法直接在堤頂修建二級圍堰時(shí)，可考慮在堤身上修建，這種情況下充砂袋堤心更加經(jīng)濟(jì)合理。這種修建方式往往會(huì)對原有圍堰的整體穩(wěn)定性造成影響，所以需仔細(xì)驗(yàn)算修建二級圍堰后的整體穩(wěn)定性，如有需要，可先進(jìn)行吹填，待吹填至一定高程，吹填土形成反壓后再修建二級圍堰，見圖3。

圖3 充砂袋吹填堤身二級圍堰典型斷面圖Fig.3 Typicalsection of secondary cofferdam for reclamation on the body of cofferdam w ith sand-filled bags dike core

3.3 在新圍堰堤頂修建二級圍堰

在某些工程區(qū)域，由于吹填土料的淤泥及淤泥質(zhì)黏土含量較高，對吹填土進(jìn)行地基處理后沉降量較大，吹填標(biāo)高往往比交地標(biāo)高高出3～4 m左右，吹填圍堰頂高程也會(huì)隨之升高來滿足吹填要求，為了滿足圍堰結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求，吹填圍堰的斷面結(jié)構(gòu)會(huì)比較復(fù)雜和龐大。

同時(shí)，場地交付之后吹填圍堰高出場地標(biāo)高太多，圍堰拆除量也很大，這極大地增加了施工工程量和施工費(fèi)用。

在條件允許的情況下，可通過分級修建圍堰的方式來減小圍堰結(jié)構(gòu)斷面，以此來節(jié)省工程費(fèi)用。根據(jù)已有的工程案例，建議一級吹填圍堰頂標(biāo)高和場地區(qū)域使用標(biāo)高保持一致，如有特殊要求（兼做道路等），可按要求設(shè)計(jì)一級圍堰頂標(biāo)高，二級圍堰頂標(biāo)高根據(jù)吹填標(biāo)高來設(shè)計(jì)。后期地基處理完成后，拆除二級圍堰可用于場地找平，見圖4。

圖4 在新圍堰堤頂修建二級圍堰典型斷面圖Fig.4 Typicalsection of secondary cofferdam for reclamation on the top of the new cofferdam

4 注意事項(xiàng)

4.1 注意對原圍堤穩(wěn)定性的影響

當(dāng)在原圍堤上修建吹填二級圍堰時(shí)，需驗(yàn)算對原圍堤穩(wěn)定性的影響。驗(yàn)算時(shí)可根據(jù)原圍堤建設(shè)情況綜合考慮土層計(jì)算參數(shù)，如果原圍堤下面土層已完成固結(jié)，可采用固結(jié)指標(biāo)計(jì)算；如果原圍堤下面土層未完成固結(jié)，可采用直剪或者十字板指標(biāo)計(jì)算。

地基整體穩(wěn)定驗(yàn)算，其危險(xiǎn)滑動(dòng)弧面應(yīng)滿足下式：

式中：γ′0為重要性系數(shù)，安全等級為一級、二級、三級的建筑物，分別取1.1、1.0、1.0；Msd為作用于危險(xiǎn)滑動(dòng)面上滑動(dòng)力矩的設(shè)計(jì)值，kN·m/m；γR為抗力分項(xiàng)系數(shù)；MRk為危險(xiǎn)滑動(dòng)面上抗滑力矩的標(biāo)準(zhǔn)值，kN·m/m。

設(shè)計(jì)時(shí)一定要確保原圍堤的安全穩(wěn)定性，合理控制加荷級。若原圍堤另外一側(cè)已完成吹填，可在后吹填側(cè)吹填至一定高程形成反壓，再修建二級圍堰。

4.2 沉降計(jì)算

地基最終沉降量可按下式計(jì)算[3]：

式中：Sc為地基最終沉降量設(shè)計(jì)值，cm；n為壓縮層范圍的土層數(shù)；ms為修正系數(shù)，按經(jīng)驗(yàn)選取或由現(xiàn)場試驗(yàn)確定；e1i、e2i分別為第i層土受到平均自重應(yīng)力設(shè)計(jì)值和平均最終應(yīng)力設(shè)計(jì)值壓縮穩(wěn)定時(shí)的孔隙比設(shè)計(jì)值，可取均值；hi為第i層土厚度，cm。

4.3 二級圍堰頂高程

根據(jù)JTS 181-5—2012《疏浚與吹填工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]，吹填圍埝的堤頂高程應(yīng)按下式計(jì)算：H=HR+HC+HA

式中：H為圍埝頂高程，m；HR為吹填設(shè)計(jì)高程，m；HC為預(yù)留沉降量，m，根據(jù)原地基及吹填土質(zhì)確定；HA為安全超高，m，取0.5～1.0 m。

一般情況下，由于原圍堤建成的時(shí)間較長，地基土已經(jīng)基本完成固結(jié)，預(yù)留沉降量很小，故吹填二級圍堰頂高程比吹填設(shè)計(jì)高程高0.5～1.0 m即可。

4.4 防紫外線

吹填施工往往會(huì)持續(xù)較長時(shí)間，吹填二級圍堰的充填袋袋布在長期日曬下會(huì)發(fā)生破壞，在設(shè)計(jì)使用時(shí)，要對裸露的充填袋袋布“抗紫外線強(qiáng)度保持率”技術(shù)指標(biāo)提出要求，一旦發(fā)生破壞要及時(shí)修補(bǔ)。

4.5 做好與原圍堤銜接

在原圍堤堤頂修建二級圍堰時(shí)，要注意堤頂是否平整，如有道牙或者胸墻要避免充填袋被劃破。此外，還要做好防滲工作，若防滲要求較低，可根據(jù)需要在吹填側(cè)二級圍堰堤腳處預(yù)留排水溝。

在原圍堤堤身上修建充砂袋二級圍堰時(shí)，若與原圍堤接觸的地方為塊石等材料，需事先鋪設(shè)墊層以防止袋布破壞。二級圍堰的倒濾層結(jié)構(gòu)需要與原圍堤進(jìn)行合理銜接，以避免出現(xiàn)漏泥漏砂的情況[2]。

5 結(jié)語

在已有圍堤上修建二級圍堰時(shí)，其堤心材料和結(jié)構(gòu)可根據(jù)使用要求綜合考慮，要詳細(xì)驗(yàn)算對原圍堤穩(wěn)定性的影響，嚴(yán)格控制加荷級，要做好二級圍堰與原圍堤的銜接，還需考慮堤頂防滲、充填袋袋布防紫外線破壞和塊石劃破等因素。

在新建吹填圍堰上也可根據(jù)需要修建二級圍堰，以便于減小圍堰斷面，節(jié)省工程費(fèi)用。

[1]JTS 181-5—2012，疏浚與吹填工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. JTS 181-5—2012,Design code fordredging and reclamation works [S].

[2]JTS 207—2012，疏浚與吹填工程施工規(guī)范[S]. JTS 207—2012,Construction code for dredging and reclamation works[S].

[3]JTS 147-1—2010，港口工程地基規(guī)范[S]. JTS 147-1—2010,Code for soil foundations ofportengineering[S].

App lication of secondary cofferdam in land reclamation works

YIN Hai-tao
（CCCC Tianjin Port&Waterway Prospection&Design Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China）

Some land reclamation works has been completed,and the top elevation of the completed cofferdam is lower than the elevation of the future reclamation works,we can build the secondary cofferdam on the completed cofferdam to solve this problem.We analyzed the common dike core structure of secondary cofferdam,and introduced its application in engineering, proposed the matters needing attention and provided reference for the design and use of secondary cofferdam.In addition,the construction ofsecondary cofferdam on the top of the new reclamation cofferdam willsave lots of engineering costs.

reclamation works;secondary cofferdam;stability;dike core materials

U655.4

B

2095-7874（2016）11-0052-04

10.7640/zggw js201611012

2016-06-20

尹海濤（1983— ），男，山東青島市人，碩士，工程師，港口、海岸及近海工程專業(yè)。E-mail：thy_yht@126.com