南通港通州灣港區(qū)二港池水陸域形成建設(shè)方案

殷 昕，馬興華

（中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司，上海 200120）

南通港通州灣港區(qū)二港池水陸域形成建設(shè)方案

殷 昕，馬興華

（中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司，上海 200120）

在對通州灣港區(qū)二港池水陸域形成的關(guān)鍵技術(shù)問題梳理分析基礎(chǔ)上，對陸域形成與碼頭結(jié)合平面布置方案、水域疏浚與陸域吹填結(jié)合設(shè)計、水陸域形成總體實施方案等關(guān)鍵內(nèi)容進行方案研究。提出引橋式布置、分區(qū)分土質(zhì)吹填、邊圍邊吹等推薦意見，為二港池水陸域形成的決策和設(shè)計提供了參考依據(jù)。

通州灣港區(qū)；陸域形成；建設(shè)方案

0 引言

南通港是我國沿海主要港口。沿江港口岸線和土地空間資源不足，受城市交通、環(huán)境的限制愈發(fā)嚴重，難以承擔港口引導產(chǎn)業(yè)布局，帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重任。為此，南通港制定了“優(yōu)江拓海”發(fā)展戰(zhàn)略，積極發(fā)展沿海港區(qū)，其中通州灣港區(qū)區(qū)位優(yōu)勢明顯，利用輻射狀沙洲、水道，通過陸域形成和疏浚，可以形成大規(guī)模、低成本的土地、深水岸線資源，是南通港未來發(fā)展的核心港區(qū)。

鑒于通州灣港區(qū)總體規(guī)模大，港口開發(fā)過程中水流泥沙條件比較復雜，合理、有序地開發(fā)對港區(qū)整體開發(fā)和規(guī)劃的分期實施意義重大。根據(jù)規(guī)劃階段研究，港池起步工程選擇在腰沙根部，依托小廟洪水道，先行開發(fā)二港池，并通過建設(shè)大堤與后方陸域相連通，形成通道。

2013年一期通道工程率先實施，探索港區(qū)建設(shè)經(jīng)驗，采用了分段同步實施的推進方式，實施過程中工程區(qū)原有腰沙高灘上形成了多處串溝、南北向通道兩側(cè)形成了沿堤流，對一期通道工程施工造成了較大的影響。

一期通道實踐和以往工程經(jīng)驗表明，輻射的沙洲地區(qū)水流泥沙條件復雜，泥沙抗沖性能差，沙洲、水道長期處于宏觀總體穩(wěn)定、微觀頻繁沖淤變化狀態(tài)，其穩(wěn)定性對工程極為敏感。為保證二期通道及二港池工程順利實施開展了方案研究[1]，在對通州灣港區(qū)二港池水陸域形成的關(guān)鍵技術(shù)問題梳理分析的基礎(chǔ)上，對陸域形成與碼頭結(jié)合平面布置方案、水域疏浚與陸域吹填結(jié)合設(shè)計、水陸域形成總體實施方案等關(guān)鍵內(nèi)容進行方案研究，提出了引橋式布置、分區(qū)分土質(zhì)吹填、邊圍邊吹等推薦意見，為二港池水陸域形成的決策和設(shè)計提供了參考依據(jù)。

1 工程概況及關(guān)鍵技術(shù)問題梳理分析

二港池陸域由一期通道南北段及A3段、二期通道、二港池東圍堤及港內(nèi)護岸所圍而成，新建外圍堤8 137 m、內(nèi)護岸9 668 m，形成陸域面積約11.3 km2，吹填工程量約7 000萬m3[1]。見圖1。

圖1 二港池規(guī)劃平面布置圖Fig.1 The planning and layout plan of the basin 2

關(guān)鍵技術(shù)問題梳理分析如下：

1）工程區(qū)建設(shè)條件具有以下特點：淤沙洲、水道相間分布；于強流、多股潮流匯聚；盂土質(zhì)抗沖性差，對流場變化十分敏感。若工程布置不當，極易造成工程區(qū)流場改變、沿堤流發(fā)育，進而導致沿堤沖刷、沙洲沖刷、水道動蕩，港區(qū)實施必須以不影響該海域沙洲、水道穩(wěn)定為原則進行。見圖2。

圖2 工程區(qū)水道—沙洲格局Fig.2 The waterway-sandbar pattern at engineering area

2）二港池圍區(qū)面積大、潮差大，且土質(zhì)抗沖性差，對流場變化十分敏感。圍區(qū)龍口問題必須予以高度關(guān)注，若工程實施不當，極易造成工程區(qū)流場改變、沿堤流發(fā)育，進而導致沿堤沖刷、沙洲沖刷、水道動蕩。

3）工程地處開敞海域潮間帶灘地，前方即為廣闊的南黃海，沒有島嶼可供掩護，遠離大陸、風大、浪高、孤島式施工，施工條件惡劣，臨近的呂四港電廠圍堤吹填工程、通州灣港區(qū)一期通道等工程實踐表明，該海域風大、浪高，尤其是冬春季寒潮影響頻繁，對材料運輸、施工作業(yè)和袋裝砂結(jié)構(gòu)安全影響很大，夏季臺風正面襲擊1~ 2次/a，破壞力也很強。因此，施工期保護是圍堤工程成敗的關(guān)鍵。

2 二港池陸域形成與碼頭結(jié)合平面布置方案

根據(jù)同類工程經(jīng)驗，結(jié)合本工程建設(shè)條件，考慮以下兩個陸域形成與碼頭結(jié)合平面布置方案。

2.1 平面布置方案一

根據(jù)港區(qū)規(guī)劃，采用高樁碼頭形式、引橋式布置[2]，二港池護岸位于二港池規(guī)劃港區(qū)碼頭前沿線內(nèi)側(cè)130 m處，呈“U”形布置[3-4]，總長約9.67 km，堤線范圍灘面高程-1.5~1.5 m。平面布置圖見圖3、圖4。

圖3 方案一平面布置圖Fig.3 Plane layout of plan 1

圖4 方案一斷面布置圖Fig.4 Section layout of plan 1

結(jié)合二港池陸域建設(shè)進度要求及疏浚土質(zhì)情況，考慮工程區(qū)建設(shè)條件、港區(qū)近期要求、華電電廠選址等因素，陸域分東區(qū)、西區(qū)、北區(qū)，其中北區(qū)陸域需優(yōu)先形成。

2.2 平面布置方案二

借鑒曹妃甸港區(qū)、京唐港區(qū)等同類工程經(jīng)驗，采用板樁碼頭形式，在碼頭前沿線外側(cè)30 m實施施工圍堰（板樁碼頭完工后再拆除施工圍堰）[5]，呈“U”形布置，總長約9.37 km，堤線范圍灘面高程-0.8~1.1 m。方案二布置圖見圖5、圖6。

圖5 方案二平面布置圖Fig.5 Plane layout of plan 2

圖6 方案二斷面布置圖Fig.6 Section layout of plan 2

該方案陸域同樣分東區(qū)、西區(qū)、北區(qū)，其中北區(qū)陸域需優(yōu)先形成。

2.3 平面布置方案比較與推薦

平面布置方案比較與推薦見表1~表3。

表1 圍堤工程量表Table 1 Embankment engineering scale

表2 吹填工程量表Table 2 Filling engineering scale

綜上所述，平面方案一、二在技術(shù)上都是可行的，各有優(yōu)劣，具體需要結(jié)合港區(qū)用途、開發(fā)方式及開發(fā)速度、綜合成本等因素綜合考慮確定?？紤]到二港池規(guī)劃用途為臨港工業(yè)配套碼頭，開發(fā)方式為先整體形成港區(qū)陸域水域再根據(jù)招商進展逐步建設(shè)碼頭，碼頭開發(fā)速度取決于招商引資情況，前期投入盡可能少，本文建議優(yōu)先考慮平面方案一。

表3 陸域形成與碼頭結(jié)合平面布置方案比較表Table 3 Comparison of the plane arrangement schemes of land formation combined with dock

3 二港池水域疏浚與陸域吹填結(jié)合設(shè)計

3.1 二港池水域疏浚區(qū)概況

疏浚范圍內(nèi)主要為粉細砂和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，其中粉細砂主要分布在-8.2 m以淺，松散狀態(tài)為8級土，還有部分為中密狀態(tài)為9級土；而淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層主要分布在-8.2 m以下，主要為3級土。其分層疏浚的儲量如表4所示。

表4 二港池水域疏浚區(qū)主尺度及儲量Table 4 Main scale and reserves of dredging area in the basin 2

3.2 二港池水域疏浚與陸域吹填的結(jié)合設(shè)計

當疏浚土質(zhì)較為均勻時，一般遵循吹填和疏浚進度需要相結(jié)合的原則，確定吹填和疏浚順序。典型案例有：曹妃甸港區(qū)一港池疏浚土質(zhì)較為單一，為粉細砂，吹填到首鋼圍海造地工程，采用強夯方式地基處理，取得了很好的經(jīng)濟效益。

當疏浚土質(zhì)在平面分布或豎向分布存在顯著差異時，考慮到吹填料對后期地基處理方案、費用影響較大，宜采用分土質(zhì)分區(qū)吹填方式，即將不同土質(zhì)的疏浚土吹填到不同吹填區(qū)，以便后續(xù)采用不同的地基處理方法處理。典型案例有：曹妃甸三港池疏浚土質(zhì)在豎向存在明顯差異，有粉土，也有淤泥質(zhì)土，在吹填到曹妃甸石化區(qū)時，采取了不分土質(zhì)混合吹填方式，導致吹填區(qū)土質(zhì)十分復雜，后來在地基處理時，花費巨資進行密間距的地質(zhì)勘察，以查清土質(zhì)情況，周期長，效果差。

根據(jù)上述經(jīng)驗教訓，針對二港池水域土質(zhì)存在豎向分布差異的特點，本設(shè)計[6]推薦分土質(zhì)分區(qū)吹填方式。結(jié)合北區(qū)陸域需要先期交付的要求，考慮將淺層粉細砂吹填至北區(qū)，下層淤泥質(zhì)土吹填至東區(qū)和西區(qū)。兩個方案疏浚量與吹填量的平衡情況見表5。

表5 二港池疏浚與二港池吹填土方平衡分析Table 5 The analysis of dredging and landfill of soil balance in the basin 2

北區(qū)吹填量為3 863.3萬m3，淺層粉細砂量為4 186.6萬m3，兩者基本平衡。東區(qū)和西區(qū)吹填量為3 099.6萬m3，港池剩余疏浚量為3 258.4萬m3，兩者也基本平衡。

4 二港池水陸域形成總體實施方案

根據(jù)同類工程經(jīng)驗，結(jié)合本工程建設(shè)條件，考慮以下兩個陸域形成總體實施方式[6]。

4.1 總體實施方式一（先圍后吹）

留出港池，圍堤合龍形成封閉的吹填區(qū)，再吹填成陸，同時形成港池水域（圖7）。

第一步：在適當位置設(shè)置龍口，實施二港池圍堤、護岸，與一、二期通道連接形成圍區(qū)；

第二步：除龍口外全線貫通后，選擇小潮汛實施龍口合龍，形成封閉的吹填區(qū)；

第三步：絞吸船在二港池內(nèi)取土、吹填成陸，同時形成二港池水域。

圖7 總體實施方式一（先圍后吹）示意圖Fig.7 The schematic diagram of the overall implementation plan 1(around construction then filling)

4.2 總體實施方式二（邊圍邊吹）

留出港池，圍堤、護岸和吹填緊密結(jié)合、相互依托、交叉同步施工，同步完成圍堤、吹填和港池水域（圖8）。

第一步：在二港池口門處設(shè)置總泄水口，寬1 km，在二港池東護岸、西護岸適當位置各設(shè)置1個臨時泄水口，實施二港池圍堤、護岸，與一期通道、二期通道連接形成圍區(qū)；

第二步：圍堤、護岸和吹填緊密結(jié)合、相互依托、交叉同步施工。一期通道、二期通道形成一定距離后，開始吹填施工；

第三步：先完成北區(qū)吹填成陸，再完成東區(qū)和西區(qū)吹填成陸，同時形成二港池水域。

圖8 總體實施方式二（邊圍邊吹）示意圖Fig.8 The schematic diagram of the overall implementation plan 2(around construction while filling)

4.3 總體實施方式比較與選擇

由表6可知，當圍區(qū)面積大，潮差大，合龍難度大、吹填料為砂性土、粉性土時，總體實施方式二相對最優(yōu)，應優(yōu)先采用。

鑒于本工程圍區(qū)需要分區(qū)交地，北區(qū)、東區(qū)、西區(qū)吹填料有所不同，需要根據(jù)條件采用不同的總體實施方式：

1）北區(qū)圍區(qū)面積達6 km2，潮差大，合龍難度和風險大，成本高，北區(qū)吹填料為粉細砂，具備采用總體實施方式二的條件，北區(qū)采用總體實施方式二。

表6 二港池水陸域形成總體實施方式比較表Table 6 Comparison of the overall implementation plan of land and water formation in the basin 2

2）東、西圍區(qū)面積為2~3 km2，圍區(qū)面積、合龍難度和風險相對較小，吹填料以淤泥質(zhì)土為主，若采用總體實施方式二，吹填流失量大，因此，優(yōu)先采用總體實施方式一。

5 結(jié)語

本文在對通州灣港區(qū)二港池水陸域形成的關(guān)鍵技術(shù)問題梳理分析基礎(chǔ)上，對陸域形成與碼頭結(jié)合平面布置方案、水域疏浚與陸域吹填結(jié)合設(shè)計、水陸域形成總體實施方案等關(guān)鍵內(nèi)容進行方案研究，主要結(jié)論如下。

1）陸域形成與碼頭結(jié)合平面布置方案：護岸+高樁碼頭+引橋平面布置方案和圍堰+板樁碼頭平面布置方案在技術(shù)上都是可行的，各有優(yōu)劣，具體需要結(jié)合港區(qū)用途、開發(fā)方式及開發(fā)速度、綜合成本等因素綜合考慮確定?？紤]到二港池規(guī)劃用途為臨港工業(yè)配套碼頭，開發(fā)方式為先整體形成港區(qū)陸域水域再根據(jù)招商進展逐步建設(shè)碼頭，碼頭開發(fā)速度取決于招商引資情況，前期投入盡可能少，本文建議優(yōu)先考慮平面方案一。

2）水域疏浚與陸域吹填結(jié)合設(shè)計：當疏浚土質(zhì)在平面分布或豎向分布存在顯著差異時，考慮到吹填料對后期地基處理方案、費用影響較大，宜采用分土質(zhì)分區(qū)吹填方式，即將不同土質(zhì)的疏浚土吹填到不同吹填區(qū)，以便后續(xù)采用不同的地基處理方法處理。

3）水陸域形成總體實施方案：北區(qū)圍區(qū)面積達6 km2，潮差大，合龍難度和風險大，成本高，北區(qū)吹填料為粉細砂，具備采用總體實施方式二的條件，北區(qū)采用總體實施方式二。東、西圍區(qū)面積為2~3 km2，圍區(qū)面積、合龍難度和風險相對較小，吹填料以淤泥質(zhì)土為主，優(yōu)先采用總體實施方式一。

[1]中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司.南通港通州灣港區(qū)二港池陸域形成工程工程可行性研究報告[R]援上海：中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，2014.

CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.The feasibility study re原port on the land formation project in the second harbor of Tongzhou Bay in Nantong Port[R].Shanghai:CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.,2014.

[2] 交通運輸部規(guī)劃研究院.南通港通州灣港區(qū)總體規(guī)劃方案[R]援北京：交通運輸部規(guī)劃研究院，2015.

Transport Planning and Research Institute,Ministry of Trans原port,China.General planning scheme of Tongzhou Bay harbor district of Nantong Port[R].Beijing:Transport Planning and Research Institute,Ministry of Transport,China,2015.

[3]JTS 165—2013，海港總體設(shè)計規(guī)范[S]援JTS 165—2013,Overall design code for sea ports[S]援

[4]JTS 167-1—2010，高樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范[S]援JTS 167-1—2010,Design and construction code for open type wharf on piles[S].

[5]JTS 167-3—2009，板樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范[S]援JTS 167-3—2009,Code for design and construction for quay wall of sheet pile[S].

[6]中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司.南通港通州灣港區(qū)二港池陸域形成工程方案設(shè)計[R]援上海：中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司，2014.

Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co.,Ltd. Design of the land formation of Tongzhou Bay basin 2 in Nantong Port[R].Shanghai:Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co.,Ltd.,2014.

Construction plan of water and land formation of the second basin in Tongzhou Bay of Nantong Port

YIN Xin,MA Xing-hua
（Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co.,Ltd.,Shanghai 200120,China）

Based on the analysis of the key technical problems of water and land formation of the second basin in Tongzhou Bay of Nantong Port,we studied the key contents of the plane layout program of the land formation combined with dock,the combination of dredging and landfill,the overall implementation plan of water and land formation,and put forward recommended advices of the approach bridge layout,zoning and sub-soil filling,around construction while filling.This paper provides a reference for the decision-making and design of water and land formation of the second basin.

Tongzhou Bay port area;land formation;construction plan

U651

A

2095-7874（2017）04-0050-05

10.7640/zggwjs201704012

2017-02-27

殷昕（1980— ），男，江蘇阜寧人，碩士，高級工程師，港口海岸及近海工程專業(yè)，長期從事港航工程設(shè)計工作。E-mail：yinxin22@163.com