某造船基地吹填砂大圍堰技術(shù)總結(jié)

PAGExx長興造船基地吹填砂大圍堰技術(shù)總結(jié)1、工程簡介及設(shè)計特點1.1工程簡介本工程圍堤堤頂外邊線布置于距現(xiàn)有大堤堤頂外邊線100~350m。上游端與粵海長興船務(wù)工程有限公司岸坡接順，下游端順岸至橫沙港彎入處。圈圍工程圍堤長9.112km。其中：主堤長7.896km，側(cè)堤長1.216km。圈圍工程造地面積1.792km2，合2690畝。其中：A區(qū)37.3萬m2、B區(qū)38.6萬m2、C區(qū)19.0萬m2、D區(qū)84.3萬m2主堤堤頂外邊線基本沿規(guī)劃駁岸線，距現(xiàn)有大堤堤頂外邊線70~450m，一般180m。本工程吹填范圍從擬建圍堤至現(xiàn)有大堤之間，以起點、前衛(wèi)港、躍進(jìn)港、西鎮(zhèn)港、終點為分界，劃分為A、B、C、D四個圍區(qū)，各圍區(qū)吹填面積分別為37.35萬m2、38.88萬m2、19.20萬m2、84.87萬m2，吹填總面積為180.30萬m2。填高程本階段吹填設(shè)計高程為5.0m。1.1.2吹填工程量吹填區(qū)地基平均沉降0.40m（最大0.45m，1年后地基土固結(jié)度為61%，殘余0.156m）。根據(jù)經(jīng)驗吹填土本身的固結(jié)沉降一般為吹填厚度的10~15%，這部分沉降將根據(jù)砂源的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析計算。根據(jù)沉降計算并考慮吹砂流失量，本工程A、B、C、D四個圍區(qū)暫定吹填量見下表圍內(nèi)吹填量匯總表圍區(qū)總吹填量（萬mm3）A圍區(qū)148B圍區(qū)149C圍區(qū)62D圍區(qū)290總計6491.2設(shè)計原則=1\*GB2⑴設(shè)計必須符合國家和上海市的有關(guān)規(guī)范、規(guī)定。=2\*GB2⑵現(xiàn)階段造船基地總體規(guī)劃尚未最終確定，本次圈圍工程根據(jù)岸線現(xiàn)狀分為四區(qū)，暫不考慮船塢等水工建筑圍堰布置。A區(qū)從新開港向下1000米基地起點到前衛(wèi)港；B區(qū)從前衛(wèi)港到躍進(jìn)港；C區(qū)從躍進(jìn)港到西鎮(zhèn)港；D區(qū)從西鎮(zhèn)港到基地終點。=3\*GB2⑶在基地的起點、終點及前衛(wèi)港、躍進(jìn)港、西鎮(zhèn)港兩側(cè)設(shè)側(cè)堤，前衛(wèi)港按封港實施，水系調(diào)整前保留港口維持通水現(xiàn)狀；躍進(jìn)港、西鎮(zhèn)港按不封港實施，現(xiàn)階段保留這2個港口，側(cè)堤的位置為河口寬度加上下游各退100m。=4\*GB2⑷圈圍大堤防汛標(biāo)準(zhǔn)為：二百年一遇高潮位加十二級風(fēng)（32.7m/s）組合防御能力。=5\*GB2⑸圈圍造地的最終標(biāo)高暫定為+5.00米。=6\*GB2⑹圈圍工程主堤堤頂外邊線的位置應(yīng)在0.00米等深線以內(nèi)，不可超越上海港港政管理處2003年8月19日劃示的中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司長興島造船基地駁岸規(guī)劃線。1.3設(shè)計內(nèi)容1.3.1主堤堤線布置根據(jù)初步設(shè)計多方案比選，確定主堤堤頂外邊線設(shè)置在0m線以內(nèi)（距0m線約30~78m）的現(xiàn)址，以滿足規(guī)劃駁岸線、工程安全、造價合理等要求。1.3.2側(cè)堤堤線布置在基地的起點（位于新開港下游約1km）、終點（距西鎮(zhèn)港下游約3.3km）及前衛(wèi)港、躍進(jìn)港、西鎮(zhèn)港兩側(cè)設(shè)側(cè)堤，側(cè)堤的位置除前衛(wèi)港外為河口寬度加上下游各退100m（前衛(wèi)港上下游各退50m）。1.3.3隔堤及龍口平面布置本工程由上述8條側(cè)堤分成A、B、C、D4個圍區(qū)，其中A、B圍區(qū)設(shè)1條隔堤，把圍區(qū)分別分隔成2個小圍區(qū)；C圍區(qū)不設(shè)隔堤；D圍區(qū)設(shè)2條隔堤，把圍區(qū)分別分隔成3個小圍區(qū)，共計4條隔堤8個小圍區(qū)。每個小圍區(qū)個設(shè)置1座龍口，共8座。1.3.4其他設(shè)計內(nèi)容包括排水口、臨時防汛閘門、主堤結(jié)構(gòu)、防浪墻、堤頂?shù)缆?、堤身結(jié)構(gòu)、外坡結(jié)構(gòu)、護(hù)腳和護(hù)底、保灘結(jié)構(gòu)、內(nèi)坡結(jié)構(gòu)等。2、同期同類工程國內(nèi)外行業(yè)水平與專業(yè)水平對比說明新中國成立五十多年來，上海通過數(shù)次大規(guī)模的圍墾，共計圈圍灘涂土地8.43萬公頃，使上海的地面積擴大了14％，相當(dāng)于嘉定、閔行兩區(qū)土地面積的總和，為城市的發(fā)展提供了不可多得的土地資源。上海位于長江口沖積平原，地勢低洼，河網(wǎng)密布，擁有廣闊的灘涂資源?，F(xiàn)今上海市6340平方公里的土地中，其中62％是通過灘涂圍墾得來的。灘涂資源無疑成為了申城不可多得的一大資源。“九五”期間，上海利用灘涂資源造地120平方公里，如構(gòu)筑起15公里長的安全屏障———海塘，建成了浦東國際機場；為配合洋山深水港的建設(shè)，在南匯周邊灘涂圈圍了67平方公里，建設(shè)洋山深水港的后方基地海港新城；作為世界第三港的上海港，大多數(shù)碼頭都是利用灘涂資源建造的；在市區(qū)加快綠化建設(shè)的同時，還利用灘涂墾地建造了川沙林場等一批森林。根據(jù)上海城市總體規(guī)劃要求，經(jīng)市房地資源局統(tǒng)計分析表明，上海城市發(fā)展高峰年，用地為5333公頃，其中占用耕地4000公頃。為滿足占補平衡的要求，同時確保上海地區(qū)濕地資源總體上有一定的增長的前提下，2000年至2010年，根據(jù)規(guī)劃，將促淤土地7.2萬公頃，圈圍土地3.67萬公頃。為確?？蔀┩縿討B(tài)平衡，目前圈圍灘涂面積僅占現(xiàn)可圈圍總面積的12％，年均只占1.2％，低于可圈圍年增長4.37％的速度。這樣，既滿足了城市發(fā)展建設(shè)的需要，又為上海實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略奠定了基礎(chǔ)。中新網(wǎng)11月18日電據(jù)解放日報報道，世界最大的造船基地———xx長興島基地的前期工程開始啟動。從今天起，上海長興島南岸新開港下游的灘涂上開始搭建新的大堤，新堤總長9.112公里，圈圍灘涂的面積1.792平方公里，約合2690畝。報道說，長興島“圈圍造地”面積之大、岸線之長，創(chuàng)下世界各大船舶基地建設(shè)中的新紀(jì)錄。“圈圍造地”也將是長興島造船基地建設(shè)的第一步；為將來的船塢和碼頭建設(shè)打下基礎(chǔ)。綜合同期國內(nèi)外的相同圈圍造地工程，長興島圈圍造地工程可以算是規(guī)模最大、岸線最長的一個，同時在專業(yè)設(shè)計上，對各部分都進(jìn)行了詳細(xì)的劃分及計算，使用了新型的計算機軟件、綜合分析了整體的沉降，確定了最終的大堤頂標(biāo)高。從最后的實際結(jié)果來看，長興圈圍造地工程的計算水平在同期應(yīng)該是首屈一指的，最終的大堤沉降量和圍內(nèi)沉降量與理論計算幾乎相等。2.1地基處理在設(shè)計過程中，對地質(zhì)條件進(jìn)行了仔細(xì)分析，嚴(yán)格控制地基土質(zhì)，保證了基礎(chǔ)的堅實：=1\*GB2⑴①1層淤泥的處理要求在堤身范圍普遍清除表層浮泥。=2\*GB2⑵現(xiàn)有護(hù)灘拋石丁壩的處理堤身及圈圍范圍內(nèi)的現(xiàn)有拋石丁壩須予以徹底清除。=3\*GB2⑶現(xiàn)有蘆葦?shù)奶幚砣秶鷥?nèi)的蘆葦均需割除，其割除部位離地面不得超過20mm，堤身范圍內(nèi)的蘆葦還需拔除其根部。=4\*GB2⑷深坑的處理深坑需清除表面浮泥后采用充泥管袋回填密實，在堤身處再上覆基墊布，堤身下層吹泥管袋滿鋪。2.2堤頂預(yù)留超高本工程圍堤設(shè)計斷面為永久性結(jié)構(gòu)斷面，施工竣工時應(yīng)預(yù)留一定量的堤頂超高，以適應(yīng)堤身沉降，滿足堤頂高程設(shè)計要求。最終根據(jù)監(jiān)測單位提供的數(shù)據(jù)，大堤在一年中沉降量為80cm，其余20cm左右在后期慢慢沉降，最終為1米的沉降量，與理論計算值幾乎完全吻合，預(yù)留沉降量得到最大的肯定。2.3側(cè)堤與原長江防汛大堤的接頭連接原則=1\*GB2⑴接頭范圍內(nèi)的原長江大堤的護(hù)冕結(jié)構(gòu)和反濾層必須拆除干凈；=2\*GB2⑵新建結(jié)構(gòu)層布置與老結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)相接，即土體對土體，反濾層對反濾層，護(hù)面對護(hù)面，各結(jié)構(gòu)層均應(yīng)連成整體，不能中斷，必要時可加大結(jié)構(gòu)厚度以保證其連續(xù)性。2.4龍口合龍的設(shè)計龍口位置可由施工單位根據(jù)施工組織合理調(diào)整，一般宜選在地面較平的地段。合攏時間應(yīng)選在低潮，且無大風(fēng)大雨時進(jìn)行。本工程在圍堤合龍時，考慮水位3.80m，控制流速<3.0m/s，合龍時間為6.0~6.5小時。根據(jù)計算1~5#龍口上寬為65.0m，下寬為29.8m；6#龍口上寬為85.0m，下寬為49.8m。龍口需在吹泥管外棱體施工時便構(gòu)筑，龍口的堤頭棱體及基墊布均應(yīng)預(yù)先加強，龍口及堤頭外側(cè)棱體坡腳外應(yīng)提前拋石以增強其穩(wěn)定性，采用在基墊布、高度防老化編織布上150~200kg壓重塊石來保護(hù)龍口。壓重塊石在龍口合龍時清除。龍口采用吹泥管袋平堵方式合龍。最終4個吹填區(qū)的龍口順利合龍。3、主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)與先進(jìn)指標(biāo)的對比技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)是指成果所實現(xiàn)現(xiàn)的技術(shù)指指標(biāo)（包括括性能、形形狀、工藝藝參數(shù)等）、經(jīng)經(jīng)濟指標(biāo)（投投入產(chǎn)出比比、性能價價格比、成成本、規(guī)模模等）、環(huán)環(huán)境生態(tài)指指標(biāo)等。1.很高關(guān)鍵技技術(shù)經(jīng)濟指指標(biāo)為國際際領(lǐng)先或綜綜合技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟指標(biāo)位位居國際先先進(jìn)行列。2.高關(guān)鍵技技術(shù)經(jīng)濟指指標(biāo)位居國國際先進(jìn)行行列或綜合合技術(shù)經(jīng)濟濟指標(biāo)位居居國內(nèi)領(lǐng)先先。3.較高關(guān)鍵技技術(shù)經(jīng)濟指指標(biāo)接近國國際先進(jìn)水水平或綜合合技術(shù)經(jīng)濟濟指標(biāo)位居居國內(nèi)先進(jìn)進(jìn)行列。4.一般關(guān)鍵技技術(shù)經(jīng)濟指指標(biāo)位居國國內(nèi)先進(jìn)行行列。本工程的技術(shù)指標(biāo)包括圍堰的性能、形狀、工藝參數(shù)等，圍堰設(shè)計參數(shù)為200年一遇高潮位加12級風(fēng)的正面襲擊，最終防汛頂標(biāo)高定為6.22米，為同期同類工程最高水平，然后從其雙棱體吹填的形狀結(jié)構(gòu)來看，整體穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以往的單棱體結(jié)構(gòu)。從最終的各項工藝參數(shù)看，整體穩(wěn)定系數(shù)及局部穩(wěn)定系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范要求值。技術(shù)指標(biāo)可定義為高。堤頂高程計算：最終設(shè)計堤頂高程9.50m。護(hù)坡厚度計算：柵欄板護(hù)坡厚度計算取0.35m；砌石護(hù)面厚度計算取0.4m；人工塊體穩(wěn)定重量計算取300kg，厚度>1.05m。圍堤沉降計算：圍堤最終地基總沉降0.966(m)~1.053(m)；圍內(nèi)最終地基總沉降0.375(m)~0.409(m)。圍堤穩(wěn)定計算：局部穩(wěn)定計算安全系數(shù)1.205，>1.20，安全滑動面穩(wěn)定；整體穩(wěn)定計算安全系數(shù)1.690，>1.30，安全滑動面穩(wěn)定。堤壩基底應(yīng)力計算：105.85<120kpa，滿足應(yīng)力安全要求。本工程的經(jīng)濟指標(biāo)主要包括圍堰吹填的投入產(chǎn)出比、性能價格比、成本及規(guī)模等。圍堰吹填為后期的船塢碼頭提供場地，并最終為造船服務(wù)，總投資設(shè)計概算為3億8000萬，經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化后最終竣工結(jié)算為2億8000萬，節(jié)省約1億，圈圍面積達(dá)到2700畝，在上海這個寸地寸金的城市，經(jīng)濟指標(biāo)可定義為很高。4、采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)的內(nèi)容及效果4.1堤型選擇目前國內(nèi)外圍堤的斷面型式較多，但根據(jù)其幾何外形大致可分為斜坡式、直立式和混合式三種基本型式。針對本工程特點，其堤身高度約8.3m，且地基土質(zhì)條件較差，堤基下為軟弱土層，土的承載力較低，采用斜坡式斷面適應(yīng)性較強。土料用量雖然較大，但可就地就近取材；施工作業(yè)面大，施工周期短；施工設(shè)備簡單。經(jīng)比較確定選用斜坡式斷面較合適。4.2護(hù)坡結(jié)構(gòu)選擇主堤斷面結(jié)構(gòu)的設(shè)計要考慮墻頂高程的控制，使其與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相符。本工程影響主堤墻頂高程的主要因素為護(hù)坡結(jié)構(gòu)型式。目前上海地區(qū)圍堤護(hù)坡結(jié)構(gòu)型式主要有法布砼、砌石、柵欄板、螺母塊體、翼形塊體等多種護(hù)坡型式。針對本工程特點，護(hù)坡結(jié)構(gòu)采用柵欄板護(hù)坡形式，局部堤頭轉(zhuǎn)角區(qū)域增設(shè)扭工塊體護(hù)面。在擋浪消浪效果上，柵欄板護(hù)坡加局部扭工塊體護(hù)面起到了非常好的功效。4.3堤身結(jié)構(gòu)主堤堤頂吹填高程7.85m，堤身總寬約67.0m，堤身底下鋪設(shè)基墊布一層，寬約71m，標(biāo)高約0m。采用內(nèi)外充泥管袋雙棱體斷面，棱體間吹砂形成圍堤下部堤身，標(biāo)高為4.0m，外棱體外坡1:3，內(nèi)坡1:1，內(nèi)棱體外坡1:2，內(nèi)坡1:1。平臺以上土方采用吹泥管袋小棱體并吹填砂土逐步抬高。護(hù)腳拋石棱體和護(hù)底拋石頂標(biāo)高2.5~2.0m，寬19.0~21.9m，外坡1:3.0~1:2.5，采用大于300kg的塊石或混凝土異型塊體拋砌，面層理砌。與同期單棱體結(jié)構(gòu)比較，雙棱體穩(wěn)定性能更好，同時大堤的整體防御能力大大提高。4.4內(nèi)坡結(jié)構(gòu)參照同類工程經(jīng)驗，并經(jīng)穩(wěn)定計算，本工程堤防內(nèi)邊坡取1:2.0，采用草皮護(hù)坡，既美觀又安全，施工也方便。4.5龍口設(shè)計龍口的堤頭棱體及基墊布均應(yīng)預(yù)先加強，龍口及堤頭外側(cè)棱體坡腳外應(yīng)提前拋石以增強其穩(wěn)定性能，合攏時間應(yīng)選在低潮，且在無大風(fēng)大雨時進(jìn)行。根據(jù)計算，本工程在圍堤合龍時，考慮水位3.80m，控制流速2.0~2.2m/s，合龍時間為6.0~6.5小時，則1~5#龍口上寬為62.2m，下寬為28.0m；6#龍口上寬為80.0m，下寬為36.0m。本工程龍口擬采用吹泥管袋平堵合龍方式，龍口運營分保護(hù)和合龍兩個階段。從龍口的設(shè)計角度看，充分考慮到了各種不利因素，克服了現(xiàn)場實際存在的困難，最終4個區(qū)的龍口成功合龍，沒有一個出現(xiàn)異常。4.6吹填材料選擇根據(jù)長興造船基地工程建設(shè)要求，本次圈圍造地要求吹填料排水固結(jié)快、地基承載力高，以滿足編織袋吹填土棱體中土固結(jié)的快，按期達(dá)到設(shè)計標(biāo)高并合攏，同時滿足圍內(nèi)吹填土達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，基地土建工程有序進(jìn)行施工。選用具有較高滲透性、大空隙比、可以加速固結(jié)的粉砂土，要求土質(zhì)d50≥0.04mm，粘粒含量即粒徑小于0.005mm的顆粒要求小于8%。根據(jù)現(xiàn)有資料，有3處砂源地可供選擇：瑞豐沙、六游沙、現(xiàn)場附近。選擇的原則為一是要滿足圈圍施工要求和基地工程建設(shè)要求，二是要經(jīng)濟?，F(xiàn)場采砂的具體區(qū)域，需調(diào)查落實，通過鉆探查明，找出最佳區(qū)域和符合設(shè)計要求的砂源地。圍區(qū)需吹填土方約650萬m3砂源，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，所用砂源區(qū)儲量宜大于2倍的工程需要，即1300萬m3