劉智榮 宣立鋒
【摘要】溫州港甌江港區(qū)靈昆作業(yè)區(qū)靈霓北堤段港口陸域形成工程是填海造地項(xiàng)目, 工程地質(zhì)條件很差,軟弱土層深厚,承載能力低,沉降大,具有一定的技術(shù)難度.
【關(guān)鍵詞】填海造地項(xiàng)目;軟弱土層深厚;沉降大
一、工程概況
溫州港甌江港區(qū)靈昆作業(yè)區(qū)靈霓北堤段港口陸域形成工程是填海造地項(xiàng)目,位于甌江口門處靈昆作業(yè)區(qū)北岸,圍墾成陸后將作為靈昆作業(yè)區(qū)新增岸線后方的港區(qū)陸域。溫州市甌江口新區(qū)靈昆北堤外灘涂圍墾形成陸域面積1616186m2,以現(xiàn)狀北堤水閘為界分為西圍墾區(qū)和東圍墾區(qū),陸域形成設(shè)計(jì)高程5.0m。
二、自然條件
1 地形地貌
本項(xiàng)目陸域形成區(qū)域位于浙東南沿海島嶼區(qū),場地地貌可細(xì)分為沖海積平原地貌、潮間帶地貌二種類型,長年厚層淤泥覆蓋,工程性質(zhì)極差。主堤前沿泥面高程-5~-11m(85國家高程,下同)。
2 設(shè)計(jì)水位
50年一遇高水位:5.07m;設(shè)計(jì)高水位:3.33m;設(shè)計(jì)低水位:-2.73m;50年一遇低水位:-3.50m
3 設(shè)計(jì)流速
堤前順岸流最大流速2.5m/s。
4 設(shè)計(jì)波浪
圍堤主要來浪方向?yàn)镋NE~ESE,該堤目前設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定為50年一遇,有效波波高為3.16m。
5 工程地質(zhì)
根據(jù)工程巖土工程勘察報(bào)告,圍堤地質(zhì)主要物理力學(xué)指標(biāo)見表1。
三、工程主要特點(diǎn)
圍堤是整個(gè)圍墾項(xiàng)目的最外圍屏障,本項(xiàng)目的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下:
1 地質(zhì)條件很差,軟弱土層深厚,承載能力低,沉降大,外側(cè)面臨開敞海域,陸域形成、海堤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮自然條件,具有一定的技術(shù)難度。
2 海堤設(shè)計(jì)方案應(yīng)保證海堤等級以及必要的安全穩(wěn)定和防潮擋浪功能,結(jié)合風(fēng)浪條件和地質(zhì)條件,選擇合理的海堤結(jié)構(gòu)斷面、堤心材料及地基處理方案。
3 陸域形成填料以疏浚土為主,初始含水量高,地基承載力極低,壓縮量大,陸域形成后應(yīng)選擇適應(yīng)吹填疏浚土特點(diǎn)的軟基處理方案。
4 本項(xiàng)目的主要建筑材料是填筑海堤的石料和陸域形成的土料,其按質(zhì)保量供應(yīng)是本工程順利推進(jìn)的關(guān)鍵。
四、工程設(shè)計(jì)
1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
圍堤工程安全等級按二級設(shè)計(jì),防潮(洪)標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇潮位及波浪設(shè)計(jì),允許越浪量≤0.02m3/(s.m)。
2 設(shè)計(jì)荷載
1)施工荷載:10KPa。
2)使用荷載:圍堤內(nèi)側(cè)距離防浪墻前沿線30m內(nèi)按20kPa,30m外按50kPa設(shè)計(jì)。
3)波浪力:波浪對圍堤的作用力等。
4)地震荷載:按照6度地震烈度進(jìn)行設(shè)防。
3 工程布置
西圍墾區(qū)平面形態(tài)上呈現(xiàn)矩形,縱深337m~553.5m,寬度1454.5m。西圍墾區(qū)新建圍堤長2263.1m;東圍墾區(qū)距西圍墾區(qū)約640m,平面形態(tài)亦呈現(xiàn)矩形,縱深約400m,寬度2483.4m。東圍墾區(qū)新建圍堤長3336.7m。
4 堤頂越浪量計(jì)算
按《港口與航道水文規(guī)范》斜坡堤堤頂有胸墻時(shí)的越浪量計(jì)算:
經(jīng)計(jì)算,斜坡堤堤頂越浪量為0.0154 m3/s.m,滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
5 地基加固設(shè)計(jì)
地基加固采用打設(shè)塑料排水板法。根據(jù)地形、地質(zhì)特點(diǎn),分段設(shè)計(jì),各段采用不同的地基加固參數(shù)。
首先在基底鋪設(shè)2層沖灌砂被墊層H=1m,再水上施工C型塑料排水板,排水板間距1.0m,正方形布置,排水板插打?qū)挾群蜕疃雀鶕?jù)穩(wěn)定和沉降計(jì)算確定。然后再鋪設(shè)一層沖灌砂被 H=500mm,頂部疊合一層280g/m2編織土工布,上設(shè)500mm厚10~100kg堤心石,在此基礎(chǔ)上分級拋填塊石,按地基固結(jié)和強(qiáng)度增長的速率,逐級加載至設(shè)計(jì)高程。
6 堤身設(shè)計(jì)
圍堤采用拋石斜坡堤結(jié)構(gòu),西區(qū)和東區(qū)的圍堤和側(cè)堤堤頂高程均為6.5m,防浪墻頂高程7.7m。堤頂寬度為4.5m。
西區(qū)后方陸域施工吹填標(biāo)高7.1m,陸域形成設(shè)計(jì)高程5.0m;東區(qū)后方陸域施工吹填標(biāo)高7.4m,陸域形成設(shè)計(jì)高程5.0m。
圍堤內(nèi)外堤頂至高階拋理塊石平臺間設(shè)計(jì)坡度為1:1.5,各拋理塊石平臺之間的設(shè)計(jì)坡度為1:4。堤心為回填300kg以下堤心石,含泥量不大于10%。
7 穩(wěn)定計(jì)算
根據(jù)《港口工程地基規(guī)范》,斜坡堤整體穩(wěn)定采用總應(yīng)力法,按圓弧滑動(dòng)面計(jì)算。計(jì)算方法采用簡化Bishop法,施工期采用十字板指標(biāo),并考慮強(qiáng)度增長,使用期采用直剪固快指標(biāo)。荷載持久組合:按極端低水位驗(yàn)算整體穩(wěn)定性;荷載短暫組合:按設(shè)計(jì)低水位驗(yàn)算整體穩(wěn)定性。各斷面抗力分項(xiàng)系數(shù)均滿足要求,典型斷面穩(wěn)定計(jì)算成果見表2,圖1。
8 圍堤沉降分析
圍堤堤地基采用塑料排水板進(jìn)行處理施工期將有較大沉降,軟土層厚自海端向岸端逐漸減小,沉降量也逐漸減小。沉降量按照《港口工程地基規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算,總沉降量計(jì)算采用分層總和法,施工期沉降量根據(jù)應(yīng)變固結(jié)度進(jìn)行推算。主堤部分沉降計(jì)算成果見表3。
由表可見,由于軟土層較厚,圍堤總的沉降量十分大,實(shí)際沉降量和工后預(yù)留沉降量宜以實(shí)測值分析后確定。
9 合龍口設(shè)計(jì)
為了引導(dǎo)水流從龍口進(jìn)出,保證圍堤的安全,本圍堤工程在東、西圍區(qū)主堤處各設(shè)置1個(gè)合龍口,均位于主堤中部,西圍墾區(qū)龍口口門寬100m,東圍墾區(qū)龍口口門寬150m。
龍口結(jié)構(gòu)按4級建筑物設(shè)計(jì)。根據(jù)水力計(jì)算,保護(hù)期內(nèi)龍口設(shè)計(jì)流速取2.0m/s,堵口期龍口設(shè)計(jì)流速取3.0m/s。
龍口所在位置地基處理與圍墾區(qū)主堤斷面相同。在完成沖灌砂被、插打塑料排水板、敷設(shè)沖灌砂被覆蓋層后,在砂被上鋪設(shè)大塊石護(hù)面防止龍口區(qū)域沖刷。口門底部臨時(shí)護(hù)底采用600kg以上大塊石,厚1200mm,合龍堵口采用200~300kg塊石,頂寬5m,頂標(biāo)高4.2m。為加強(qiáng)龍口保護(hù),龍口兩側(cè)邊坡及主堤100m范圍內(nèi)坡均采用500~700kg大塊石。
五、施工要點(diǎn)
1 圍堤的施工順序
測量放線-→鋪設(shè)兩層沖灌袋裝砂墊層→打設(shè)塑料排水板→鋪一層沖灌袋裝砂被覆、覆蓋針刺編織工布、軟體排→間隔分級回填堤心石至4.0m→鋪設(shè)碎石墊層、反濾土工布→陸域形成吹填至2.0m→堤頂結(jié)構(gòu)6.5m→陸域吹填→待堤后回填完成且地基基本穩(wěn)定后安放扭王塊護(hù)面、澆筑擋浪墻→堤頂路面施工
2 施工注意事項(xiàng)
1)為保證結(jié)構(gòu)安全,應(yīng)合理安排施工進(jìn)度,各工序應(yīng)合理銜接,各作業(yè)斷面應(yīng)流水作業(yè)以保證地基有一定的固結(jié)時(shí)間和保證工期要求。
2)地基加固的目的是保證施工和使用過程中的穩(wěn)定性,為確保加固質(zhì)量,在地基加固進(jìn)行施工監(jiān)測和檢測,主要內(nèi)容包括:土體沉降觀測、土體側(cè)向位移觀測、孔隙水壓力觀測、擋浪墻沉降觀測、隔堤前沿水深觀測等。
參考文獻(xiàn):
[1] JTS145-2015港口與航道水文規(guī)范[S].
[2] JTS147-1-2010港口工程地基規(guī)范[S].