袋裝砂筑堤技術(shù)在灘海、淺海工程中的應(yīng)用

李凱雙，胡殿才，李順利，富井新，王新民

（1.中國(guó)石油冀東油田公司，河北唐山063004；2.中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200120）

袋裝砂筑堤技術(shù)在灘海、淺海工程中的應(yīng)用

李凱雙1，胡殿才2，李順利1，富井新1，王新民1

（1.中國(guó)石油冀東油田公司，河北唐山063004；2.中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200120）

文章闡述了袋裝砂筑堤技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)及其與傳統(tǒng)拋石斜坡堤比較的優(yōu)勢(shì)。結(jié)合長(zhǎng)江口深水航道治理工程、上海洋山深水港區(qū)工程等，介紹了袋裝砂筑堤技術(shù)的發(fā)展過(guò)程及在我國(guó)淺海重大水運(yùn)工程中的應(yīng)用情況；結(jié)合寧波港、深圳港等地質(zhì)條件特點(diǎn)及實(shí)際工程情況，闡述了袋裝砂筑堤技術(shù)在淤泥質(zhì)海岸、深厚軟弱淤泥地基條件下的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及成功應(yīng)用；結(jié)合曹妃甸地區(qū)通路工程，闡述了袋裝砂筑堤技術(shù)在渤海灘海地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景。最后，分析了當(dāng)前袋裝砂筑堤技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

筑堤技術(shù)；灘海；淺海；軟弱地基；土工織物充填袋

1 袋裝砂筑堤技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

斜坡實(shí)體式堤根據(jù)筑堤材料的不同，一般有黏土斜坡堤、拋石斜坡堤和袋裝砂斜坡堤等。

黏土斜坡堤利用黏土的強(qiáng)度及黏性，經(jīng)堆積、夯實(shí)形成堤芯，外覆砌石或植草形成護(hù)面，是人類最早采用的筑堤型式之一。該結(jié)構(gòu)耐久可靠，施工工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低，一般適用于具備干地施工、能就近取土的工程，在早期的河漫灘和海灘的高灘部位圍墾中應(yīng)用廣泛，而在受水位和潮位影響較大的區(qū)域較少采用。

拋石斜坡堤的堤芯一般采用開(kāi)山石，在石料供應(yīng)充足、價(jià)格低廉的地區(qū)應(yīng)用較多。該型式結(jié)構(gòu)耐久可靠，施工工藝成熟，施工難度較小，但對(duì)石料需求量大，施工面少，施工進(jìn)度較慢，不能適應(yīng)快速施工要求；對(duì)吹填砂的適應(yīng)性差，要消除漏砂現(xiàn)象必須設(shè)置可靠的反濾層；無(wú)法與吹填砂緊密結(jié)合、同步施工，必須全線合攏并完成反濾層后才能進(jìn)行吹填砂施工。

從20世紀(jì)60年代起，長(zhǎng)江口及長(zhǎng)江流域的航運(yùn)和整治工程的建設(shè)者們就開(kāi)始著力研究、開(kāi)發(fā)石料的替代品，從最初的填砂草包袋到后來(lái)簡(jiǎn)易的編織布袋。近30年來(lái)，大型土工織物充填袋（即袋裝砂）筑堤技術(shù)廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)三角地區(qū)的圍堤和陸域形成工程，并已在南方地區(qū)和北方地區(qū)得到了成功應(yīng)用，主要應(yīng)用于江海護(hù)岸、圍堤造地、防波堤及堤壩工程。

袋裝砂筑堤技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐、總結(jié)和改進(jìn)，在土工布指標(biāo)檢測(cè)、選用和結(jié)構(gòu)方案合理優(yōu)化等方面進(jìn)行了大量的理論研究，袋裝砂筑堤技術(shù)已日趨成熟，形成了一系列具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)，交通部已制訂了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范及監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為工程質(zhì)量提供了有力保障。

袋裝砂斜坡堤結(jié)構(gòu)可由堤身、護(hù)面、護(hù)腳、護(hù)底、防浪墻、路面等結(jié)構(gòu)組成。斷面型式應(yīng)根據(jù)水位、波浪、地質(zhì)、地形條件、使用要求及施工方法等確定，一般斷面型式如圖1所示。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外已有的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，袋裝砂堤相對(duì)于以往傳統(tǒng)的拋石堤，能夠滿足同樣的使用功能，具有同樣的耐久性，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)主體部分基本無(wú)須維修，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在工程造價(jià)低、施工工期短、堤身的整體性好和有利于組織防臺(tái)風(fēng)防汛四個(gè)方面。

（1） 就地取材，工程造價(jià)低。筑堤材料以砂石為主，具有因地制宜、就地取材的特點(diǎn)，可大大降低工程造價(jià)，特別是在石料資源短缺的地區(qū)這種優(yōu)勢(shì)尤為明顯，根據(jù)類似工程實(shí)際情況，若具備就近取砂條件，袋裝砂堤比拋石堤減少費(fèi)用約30%～50%，若在100 km范圍以內(nèi)購(gòu)砂，減少費(fèi)用約10%～15%。

圖1 袋裝砂斜坡堤斷面型式示意

（2） 可分段同步施工，施工速度快。特別是對(duì)于采用吹填砂形成陸域和需要地基處理的工程，可大大降低施工工期；袋裝砂充填可完全采用水上施工，減少了拋石堤因施工臨時(shí)道路而必須的工程前期準(zhǔn)備時(shí)間；由于袋裝砂堤芯相對(duì)拋石堤芯具有較好的防滲性能，無(wú)需設(shè)置防滲體，簡(jiǎn)化了施工工序，圍堤形成至一定高度后即可進(jìn)行吹填施工；軟體排護(hù)底相比以往的柴排護(hù)底具有材料加工工廠化、運(yùn)輸集約化、施工機(jī)械化、大面積快速施工的特點(diǎn)。

（3） 堤身的整體性好。袋裝砂具有良好的整體性和柔韌性，對(duì)堤基的變形具有較好的適應(yīng)性；袋裝砂堤身對(duì)地基的壓力分布相對(duì)較為均勻，能有效地提高圍堤施工期的穩(wěn)定性；另一方面，土工袋體還兼具加筋體的作用，有利于提高圍堤的整體穩(wěn)定，特別適用于在地質(zhì)條件較差的軟基土上建筑圍堤。

（4） 有利于組織防臺(tái)風(fēng)防汛。土工織物充填砂袋單袋重達(dá)數(shù)十噸、上百噸，具有較強(qiáng)的抗浪能力，充填袋體易于快速形成渡汛斷面，有利于組織防臺(tái)風(fēng)、防汛措施，減少施工期的損失。

經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大量失敗和成功的工程實(shí)例分析，袋裝砂筑堤技術(shù)的成功應(yīng)用必須遵守以下基本原則：適宜的充填砂料；合理的土工織物袋體指標(biāo)；有效的反濾措施；有針對(duì)性的施工期保護(hù)技術(shù)及措施。

2 袋裝砂筑堤技術(shù)的重要發(fā)展過(guò)程及典型應(yīng)用

2.1 上海外高橋船舶污水處理廠圍堤吹填工程

在1992年以前，袋裝砂一般采用人工灌裝的小袋砂，僅應(yīng)用于陸地或高灘段。1992年實(shí)施的上海外高橋船舶污水處理廠圍堤吹填工程，首次將袋裝砂工藝大規(guī)模應(yīng)用于永久性海洋工程，與材料及設(shè)備生產(chǎn)廠家合作開(kāi)發(fā)了大型土工織物袋及泥漿泵充灌技術(shù)，大大提高了工作效率及成堤質(zhì)量。該工程建成至今經(jīng)歷多次臺(tái)風(fēng)，運(yùn)行情況良好，袋裝砂結(jié)構(gòu)的耐久性得到很好的工程實(shí)踐檢驗(yàn)。

2.2 蘇州港太倉(cāng)港區(qū)陸域形成工程

蘇州港太倉(cāng)港區(qū)在太倉(cāng)市境內(nèi)長(zhǎng)江大堤與外側(cè)-3 m水深線（黃海平均海平面）之間的長(zhǎng)江邊灘實(shí)施圍灘造地，形成深水岸線長(zhǎng)約10 km，形成陸域面積約10 km2，工程分為七期進(jìn)行。1997年實(shí)施的太倉(cāng)港區(qū)一期工程首次采用大型船機(jī)設(shè)備施工工藝，突破了人力施工水深僅達(dá)1～2 m的限制，大大加快了袋裝砂的施工效率，提高了工程質(zhì)量，開(kāi)創(chuàng)了袋裝砂筑堤技術(shù)應(yīng)用的新篇章。

該工程中袋裝砂筑堤技術(shù)的應(yīng)用具有以下特點(diǎn)：

（1） 港區(qū)陸域形成采用分層袋裝砂圍堤、分層吹填、袋裝砂圍堤與吹填緊密結(jié)合、相互依托、交叉同步施工的方法，加快了圍堤吹填施工速度，增強(qiáng)了施工期圍堤防臺(tái)風(fēng)渡汛的安全性；施工全部在水上展開(kāi)，工作面大，進(jìn)度快。這一工藝是對(duì)傳統(tǒng)的圍堤吹填造陸工藝的重大突破。

（2） 圍堤工程成功開(kāi)發(fā)了深水袋裝砂、深水軟體排、砂被等多種新結(jié)構(gòu)、新工藝，解決了袋裝砂、軟體排在人力所不能施工的較深水區(qū)的應(yīng)用難題，施工過(guò)程中經(jīng)受了臺(tái)風(fēng)、天文大潮和暴雨“三碰頭”的考驗(yàn)，已建圍堤基本無(wú)損壞。該工程的順利實(shí)施，為條件相似的長(zhǎng)江口深水航道整治北導(dǎo)堤工程運(yùn)用袋裝砂、軟體排技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

（3） 工程區(qū)表層有6 m厚淤泥和25 m厚淤泥質(zhì)土，運(yùn)用砂被+塑料排水板新工藝進(jìn)行軟基處理，由大型袋裝砂形成的砂被作為水平排水層，排水板作為豎向排水體，用就近取的天然細(xì)砂替代規(guī)范要求的散拋中粗砂，減少了流失量，確保了排水砂體的整體性及穩(wěn)定性，且滿足排水要求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）與常規(guī)的拋石堤方案相比，該袋裝砂筑堤方法造價(jià)低、進(jìn)度快、成陸效果好。圍堤投資節(jié)省約20%；整個(gè)建設(shè)工期由3年縮短為1.5年；吹填砂采用附近長(zhǎng)江水下表層細(xì)砂，排水固結(jié)速度快，強(qiáng)度高，經(jīng)強(qiáng)夯處理可作為集裝箱重箱堆場(chǎng)地基，經(jīng)振動(dòng)碾壓可作為一般用地地基，節(jié)約了后續(xù)地基處理費(fèi)用。

2.3 長(zhǎng)江口深水航道治理工程

2.3.1工程概況

于1998年1月正式開(kāi)工的跨世紀(jì)宏偉工程——長(zhǎng)江口深水航道治理工程，是我國(guó)迄今規(guī)模最大、投資最多、難度最大的交通水運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。工程分三期實(shí)施：一期工程1998年1月至2000年3月，長(zhǎng)江口8.5 m水深航道全線貫通；二期工程2002年4月至2005年11月，建成水深10.0 m、寬350/400 m、長(zhǎng)74.5 km的雙向航道；三期工程以疏浚為主，實(shí)現(xiàn)航道水深12.5 m的目標(biāo)。

在導(dǎo)堤和丁壩工程中充分利用了工程區(qū)砂多石料少的特點(diǎn)，采用了袋裝砂堤芯結(jié)構(gòu)，在護(hù)底工程中采用了新型軟體排結(jié)構(gòu)，新型土工織物的應(yīng)用是長(zhǎng)江口深水航道治理工程成功的關(guān)鍵，解決了在波浪循環(huán)荷載作用下粉細(xì)砂地基易發(fā)生地基軟化的問(wèn)題以及在水流作用下易發(fā)生沖刷等技術(shù)難題。

2.3.2工程環(huán)境特點(diǎn)

該工程導(dǎo)堤長(zhǎng)，全部水上施工，工程量大，施工強(qiáng)度大。工程環(huán)境的主要特點(diǎn)是：

（1） 水深大，最大水深達(dá)9 m，最小水深3 m。

（2） 流速大，最大流速達(dá)2.8 m/s。

（3） 風(fēng)大、浪高，波高2～5 m。

（4） 江面開(kāi)闊，受臺(tái)風(fēng)、寒潮影響顯著。

（5） 砂性土地基。

2.3.3袋裝砂筑堤技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

（1） 首次大規(guī)模使用袋裝砂筑堤技術(shù)，形成了一系列專利技術(shù)，開(kāi)發(fā)了專用船機(jī)設(shè)備，對(duì)于推動(dòng)國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化袋裝砂筑堤技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、大型化和大規(guī)模應(yīng)用起了關(guān)鍵作用。

（2） 對(duì)于砂性土地基，提出采用砂肋軟體排和混凝土連鎖塊軟體排護(hù)底，并在施工過(guò)程中使用超前護(hù)底，有效地防止了地基的沖刷問(wèn)題。

（3） 針對(duì)影響土工材料使用壽命受紫外線照射老化的問(wèn)題，通過(guò)試驗(yàn)、檢測(cè)，對(duì)老化原因和機(jī)理進(jìn)行了深入研究和分析，采用了合理的防老化措施，并在工程實(shí)施中應(yīng)用，效果良好。

（4） 根據(jù)該工程獨(dú)特的施工條件和工期要求，在施工工藝方面研制開(kāi)發(fā)了多層大型充砂袋與無(wú)紡布反濾層復(fù)合施工新工藝，不僅大大提高了施工工效和施工質(zhì)量，同時(shí)也增強(qiáng)了暴露段袋裝砂堤芯抵抗風(fēng)浪的能力。

2.4 上海洋山深水港區(qū)工程

2.4.1工程概況

洋山深水港區(qū)位于上海東南部32 km遠(yuǎn)的崎嶇列島，臨近外海，無(wú)陸地掩護(hù)，自然條件惡劣，工程的技術(shù)難度在國(guó)內(nèi)外首屈一指。

洋山深水港的建設(shè)是在遠(yuǎn)離大陸的孤島上進(jìn)行，而孤島上沒(méi)有港區(qū)建設(shè)所需的大片陸地，需通過(guò)圍海吹填造地形成。圍堤一方面可作為陸域吹填造地的邊界，另一方面海島區(qū)域水流流態(tài)比較復(fù)雜，圍堤可以起到整治流態(tài)、歸順?biāo)鞯淖饔?；陸域由超過(guò)20 m厚的吹填砂形成。為防止漏砂，避免對(duì)后期港區(qū)地面產(chǎn)生不利影響，對(duì)圍堤結(jié)構(gòu)提出了很高的要求，在開(kāi)展大量的研究論證工作的基礎(chǔ)上，采用袋裝砂斜坡堤結(jié)構(gòu)，很好地解決了這一難題。該工程創(chuàng)造了袋裝砂筑堤技術(shù)應(yīng)用水深的新紀(jì)錄（最大水深達(dá)30 m）。

2.4.2工程環(huán)境特點(diǎn)

最具代表性的是一期工程的東側(cè)北圍堤，圍堤長(zhǎng)1 195 m，工期緊迫，要求6個(gè)月內(nèi)全部完成，主要工程環(huán)境特點(diǎn)如下：

（1） 圍堤軸線水深-10.0～-30.0 m，堤身高度達(dá)19～35.0 m，整體穩(wěn)定性要求高，施工難度大。

（2） 浪大、流急，設(shè)計(jì)波高3～4 m，最大平均流速>2 m/s。

（3） 受臺(tái)風(fēng)、寒潮影響顯著。

2.4.3袋裝砂筑堤技術(shù)的應(yīng)用

在總結(jié)以往深水筑堤經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分利用袋裝砂堤整體性好的優(yōu)點(diǎn)，采用了充灌袋裝砂棱體+拋填砂袋堤芯的斜坡堤結(jié)構(gòu)型式。為提高工程的實(shí)施進(jìn)度，通過(guò)研究和試驗(yàn)，在施工中首次運(yùn)用了袋裝砂拋填工藝，解決了大水深條件下的袋裝砂施工工藝，有效地提高了施工效率，確保了工期。施工期經(jīng)受多次臺(tái)風(fēng)考驗(yàn)，完好無(wú)損。

2.5 袋裝砂筑堤技術(shù)在軟弱地基區(qū)域的應(yīng)用

隨著袋裝砂筑堤技術(shù)在砂質(zhì)海岸的成功應(yīng)用，針對(duì)軟弱地區(qū)特點(diǎn)進(jìn)一步開(kāi)展了研究和實(shí)踐，并在21世紀(jì)初得到了廣泛應(yīng)用，主要有寧波、溫州、深圳、天津、連云港等淤泥質(zhì)灘海的建港及圍海造地圍堤工程。

2.5.1寧波港區(qū)陸域形成工程

具有代表性的是寧波港鎮(zhèn)海港區(qū)圍海造地工程、寧波港北侖四期集裝箱碼頭陸域形成造地工程。

工程環(huán)境特點(diǎn)：圍堤軸線灘面標(biāo)高-2～1.0 m，堤身高度6～9 m；場(chǎng)地淺部地基土是近30年的新淤土，具有高壓縮性和高靈敏度的特點(diǎn)，厚度達(dá)16.5～39.0m，力學(xué)指標(biāo)極差，固快指標(biāo)為c=8kPa，Φ=3°；風(fēng)大、浪高，設(shè)計(jì)波高4～4.5 m；為臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)，受臺(tái)風(fēng)影響顯著。

首次采用了通長(zhǎng)砂袋結(jié)構(gòu)，在堤身后側(cè)形成加筋土層，有效地提高了圍堤的整體穩(wěn)定性；采用了圍堤吹填方式，即采用分層袋裝砂圍堤、分層吹填、圍堤吹填相互依托的造陸工藝。圍堤的造價(jià)較拋石堤減少約30%；工期縮短50%；施工期經(jīng)受多次臺(tái)風(fēng)襲擊，完好無(wú)損。

2.5.2深圳大鏟灣集裝箱碼頭陸域形成工程

該工程于2004年初開(kāi)工建設(shè)，2007年完工，圍堤總長(zhǎng)19 km，吹填區(qū)面積為486萬(wàn)m2，吹填方量為2 820萬(wàn)m3，吹填料采用港池航道的疏浚淤泥質(zhì)土。

圍堤地基極差，表層為流泥、淤泥等軟土，含水量60%～80%，厚度10～20 m。

圍堤結(jié)構(gòu)型式采用袋裝砂斜坡堤結(jié)構(gòu)，地基處理采用清淤海砂置換方案和砂被+排水板相結(jié)合方案。

2.6 袋裝砂筑堤在渤海灣地區(qū)的應(yīng)用

袋裝砂筑堤技術(shù)在渤海灣灘海工程中的首次成功應(yīng)用當(dāng)數(shù)曹妃甸通路路基工程。

曹妃甸通路路基工程長(zhǎng)度為18.447 km，路基頂總寬度為19.25 m，平均路基高度約5 m，灘面水深0～1 m。自2003年3月開(kāi)工以來(lái)，克服了50年未遇特大寒潮所造成破壞的不利影響，2004年7月完工。

該工程具有以下特點(diǎn)與難點(diǎn)：

（1） 工程處于潮間帶灘地，水不深不淺，施工難度大。

（2） 工程規(guī)模大，在海上建筑近20km的引堤。

（3） 工期緊，要求一年半完成。

（4） 秋季受寒潮影響，冬季受冰凍影響。

（5） 需解決砂源、袋裝砂抗凍問(wèn)題、海上長(zhǎng)引堤所產(chǎn)生的沿堤流影響及防護(hù)等技術(shù)難題。

2001年10月，針對(duì)當(dāng)?shù)厣岸嗍?、砂廉石貴的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)自然條件、材料來(lái)源、施工條件、工程造價(jià)、工期及使用要求等方面的綜合分析，提出了袋裝砂斜坡堤結(jié)構(gòu)，堤身采用袋裝砂棱體與吹填砂堤芯相互依托結(jié)構(gòu)。

通過(guò)吸收國(guó)內(nèi)外土工織物抗冰凍設(shè)計(jì)的最新成果與技術(shù)，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，展開(kāi)抗冰凍試驗(yàn)專題研究，對(duì)袋裝砂筑堤技術(shù)抗冰凍進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)，并提出了有針對(duì)性的選擇袋體布料、合理安排施工順序等科學(xué)合理的抗冰凍措施。

在海灘上修筑長(zhǎng)達(dá)18 km的引堤，通過(guò)數(shù)模計(jì)算，對(duì)沿堤流、繞堤流進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)，并提出了超前護(hù)底、施工分段及合攏等經(jīng)濟(jì)合理的應(yīng)對(duì)措施。

通過(guò)砂源勘察，探明了可用于本工程的筑堤砂料，解決了砂源問(wèn)題，為就地取材、節(jié)約造價(jià)奠定了基礎(chǔ)。曹妃甸港區(qū)的圍海造地需要大量的筑堤與填筑材料，本工程為該地區(qū)新型填筑材料和新工藝的應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了先河。

曹妃甸通路路基工程造價(jià)僅為原拋石堤方案的50%，節(jié)省投資近1.6億元（扣除價(jià)格上漲因素），工期由2.5年縮短為1.5年，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為后續(xù)工程的建設(shè)贏得了時(shí)間，創(chuàng)造了極為有利的條件。

曹妃甸通路路基工程的順利完成有力地促進(jìn)了曹妃甸的開(kāi)發(fā)建設(shè)。曹妃甸港區(qū)2005年12月實(shí)現(xiàn)開(kāi)港通航，四大支柱產(chǎn)業(yè)“大碼頭、大鋼鐵、大電力、大石化”均已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性建設(shè)階段，初步形成產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)，圍海造地先行快速推進(jìn)，各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)協(xié)調(diào)跟進(jìn)。截止目前，曹妃甸完成造地約100 km2，總吹填方量近4億m3，其中90%以上的圍堤均采用袋裝砂筑堤技術(shù)。

3 袋裝砂筑堤技術(shù)在冀東南堡油田1號(hào)人工端島及西線進(jìn)海路工程中的應(yīng)用

3.1 工程概況

南堡油田采用建設(shè)人工島海油陸采的開(kāi)發(fā)方式，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、快速勘探開(kāi)發(fā)灘海的有效途徑。

該工程位于唐山市南堡灘海，1號(hào)人工端島平面尺度為604 m×416 m，造地面積27.53萬(wàn)m2，人工島呈近似橢圓形布置，島與后方陸域采用總長(zhǎng)1.657 km的進(jìn)海路（含2座40 m×19 m通水引橋）連接，見(jiàn)圖2。工程于2006年6月開(kāi)工建設(shè)，2007年7月完工，運(yùn)行狀況良好。

圖2 工程平面示意

3.2 工程地質(zhì)條件

該工程地層為第四紀(jì)海相沉積層與陸相沉積層，以海相沉積為主，沉積韻律較明顯，新近沉積土層較為松散軟弱，土層的強(qiáng)度從上至下逐漸增大，從上到下依次為：淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土、黏質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土、粉砂、粉質(zhì)黏土。

3.3 路堤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖3、圖4）

3.3.1設(shè)計(jì)使用年限及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)使用年限為50年，防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為100年，1級(jí)堤防。港口工程1級(jí)水工建筑物，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.185 g。

3.3.2結(jié)構(gòu)型式

路堤結(jié)構(gòu)型式根據(jù)工程位置的自然條件、材料來(lái)源、施工條件、工程造價(jià)、工期、使用要求等因素，本著技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，經(jīng)綜合論證確定，采用袋裝砂斜坡堤結(jié)構(gòu)型式：利用土工織物的成型作用，采用泥漿泵就近取砂充填筑堤，對(duì)于標(biāo)高低于-1.0 m（當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵妫┑臑┟?，采用專用鋪排船施工，淺水區(qū)趁低潮施工。

3.3.3護(hù)坡結(jié)構(gòu)

護(hù)坡結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)潮位、設(shè)計(jì)波浪要素、地形水深等因素，依據(jù)《防波堤設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，經(jīng)計(jì)算分析、經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較綜合確定，護(hù)坡結(jié)構(gòu)如下：對(duì)于進(jìn)海路，淺灘波高不大，采用柵欄板護(hù)面，趁低潮露灘時(shí)安裝，經(jīng)濟(jì)美觀；對(duì)于人工島，水深波高較大，平臺(tái)以下采用扭王字塊體，便于水下安裝，平臺(tái)及平臺(tái)以上采用四角空心方塊，便于陸上安裝，景觀效果好，適應(yīng)不規(guī)則坡面能力強(qiáng)。

拋石墊層下設(shè)袋裝碎石，并在袋裝砂外側(cè)鋪設(shè)無(wú)紡?fù)凉げ家粚樱纬赏暾姆礊V設(shè)施。采用軟體排加拋石平護(hù)，平護(hù)采用長(zhǎng)短相結(jié)合的方式。為減小堤頂越浪量，采用反弧形鋼筋混凝土防浪墻。經(jīng)冰凍試驗(yàn)表明，土工織物不僅具有較強(qiáng)的抗冰凍能力，而且能起到限制堤身凍脹的有利作用。

3.3.4袋裝砂的砂質(zhì)要求及取砂

為加快排水固結(jié)速度及筑堤速度，筑堤砂料采用細(xì)砂、粉砂。

根據(jù)工程區(qū)域砂源和采砂對(duì)河勢(shì)影響等情況，結(jié)合灘面地形、西線進(jìn)海路及人工端島安全需要、工況條件、施工機(jī)械取砂能力和施工要求，決定在距離圍堤150 m外取砂區(qū)就近取砂。

3.3.5地基評(píng)價(jià)及處理

采用無(wú)填料振沖+振動(dòng)碾壓方法進(jìn)行地基處理，地基處理深度為15 m（含吹填厚度），地基承載力設(shè)計(jì)值≥150 kPa，工后沉降≤20 cm，滿足抗震設(shè)防烈度7度（0.18 g）抗震要求。

圖3 西線進(jìn)海路斷面

圖4 人工島圍堤斷面結(jié)構(gòu)

3.4 主要技術(shù)特點(diǎn)

（1） 在調(diào)研國(guó)內(nèi)外類似灘海石油開(kāi)發(fā)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用潮流數(shù)值模擬、平面物理模型試驗(yàn)等專題研究、多方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選等技術(shù)手段，研究方法先進(jìn)。

（2） 在人工島圍海造地項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，緊密結(jié)合開(kāi)發(fā)方案及地面工程，及時(shí)正確處理相關(guān)技術(shù)接口問(wèn)題，做到有效銜接，避免建設(shè)過(guò)程中的時(shí)間和資金浪費(fèi)。

（3） 根據(jù)仿生學(xué)原理確定的人工島平面布置及采取的長(zhǎng)短平護(hù)、護(hù)島潛堤等護(hù)底措施經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。

（4） 采用高樁墩臺(tái)引橋碼頭結(jié)構(gòu)型式，成功解決了在冰荷載等大水平荷載作用下的透空式海上引橋碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難題。

（5） 針對(duì)深厚吹填粉細(xì)砂，提出振沖擊密法進(jìn)行地基處理，施工速度快、造價(jià)低、處理效果好。

4 袋裝砂筑堤技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)于一般工程應(yīng)用條件，袋裝砂筑堤技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)已比較成熟，但當(dāng)面臨更加惡劣的筑堤環(huán)境和更高的筑堤要求時(shí)，袋裝砂筑堤技術(shù)還需要進(jìn)一步發(fā)展。

目前袋裝砂筑堤技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1） 袋裝砂本構(gòu)關(guān)系及與土體的作用機(jī)理研究。

（2） 在大深水、惡劣海況條件下的袋裝砂筑堤技術(shù)研究。

（3） 深厚淤泥地基條件下的袋裝砂筑堤技術(shù)研究。

（4） 深厚覆蓋層下的取砂技術(shù)研究。

（5） 粉土及黏性土等細(xì)顆粒材料作為袋裝砂筑堤材料的關(guān)鍵技術(shù)研究。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)我國(guó)廣大科技工作者及工程技術(shù)人員的努力，從上世紀(jì)80年代以來(lái)袋裝砂筑堤技術(shù)得到了很大的發(fā)展，從長(zhǎng)江三角洲開(kāi)始，逐步向南北推廣，得到了廣泛應(yīng)用，逐步取代傳統(tǒng)的拋石堤，已成為我國(guó)建港及圍海造地筑堤的主要結(jié)構(gòu)型式，并逐步向海外發(fā)展，目前我國(guó)袋裝砂筑堤技術(shù)已在非洲、東南亞、南美洲等地區(qū)得到了成功應(yīng)用。

2005年以來(lái)，袋裝砂筑堤技術(shù)在冀東灘海人工島工程中得到了成功應(yīng)用，充分展現(xiàn)了袋裝砂筑堤技術(shù)造價(jià)低、施工速度快、結(jié)構(gòu)安全可靠、安全環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)對(duì)遼河油田、大港油田、勝利油田的地質(zhì)條件及自然條件特點(diǎn)的初步分析，袋裝砂筑堤技術(shù)在上述油田的灘?？碧介_(kāi)發(fā)中也具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.冀東南堡油田西線進(jìn)海路及1號(hào)人工端島工程初步設(shè)計(jì)[R].上海：中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，2006.

[2] 上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院.岸線規(guī)劃航道治理與陸域形成研究[M].北京：人民交通出版社,2005.

[3] JT J239-2005，水運(yùn)工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].

[4] SY/T 4084-1995，灘海環(huán)境條件與荷載技術(shù)規(guī)范[S].

[5] SY/T 4099-1995，灘海海堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].

Abstract：This paper presents the state-of-the-art and chief features of dike construction technology with sandbags as well as its advantages in comparison with conventional sloping riprap.Associated with the national key projects such as Yangtze Estuary Deep Channel Regulation Project and the Shanghai Yangshan Deep Water Port Project,the paper introduces the development course of sandbags diking technique and the applications in important waterway engineering in domestic sallow water regions;Associated with the geological features and practice engineering of Ningbo Port and Shenzhen Port,it describes the technical advantages and successful applications of sandbags diking technique in silty coast and thick soft silty clay foundations;Associated with the access road project in Caofeidian District,the paper discusses the broad applicative prospect of sandbag diking technique in Bohai beach area.At last,it analyzes current development trends of sandbagdiking technique.

Key words:diking technique;beach;shallow water;soft foundation;geotextile bag

（20）Application of Diking Technique with Sandbag in Beach and Shallow Water Engineering

LI Kai-shuang（PetroChina Jidong Oilfield Co.,Tanshan 063004,China）,HU Dian-cai,LI Shun-li,et al.

TV871.1

B

1001－2206（2011）01－0020－06

李凱雙（1969-），男，河北唐山人，高級(jí)工程師，1990年畢業(yè)于西安石油學(xué)院，現(xiàn)從事油田海洋工程基本建設(shè)管理工作。

2010-02-26