海島大型能源項目場平工程設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)研究

方明豹，田 琨，李守龍

(1.國核浙能核能有限公司，浙江 杭州 310012；2.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，上海 200032)

1 研究背景

陸上能源項目一般在已有陸地上實(shí)施，其場平工程僅進(jìn)行整平及密實(shí)處理即可。而海島能源項目則依托海島建設(shè)，一般除主發(fā)電機(jī)組布置于山體范圍內(nèi)，周邊輔助設(shè)施區(qū)及施工生產(chǎn)區(qū)一般均為填海形成，成陸周邊護(hù)岸的安全穩(wěn)定及成陸區(qū)回填地基的沉降穩(wěn)定是上部結(jié)構(gòu)及場地安全的基礎(chǔ)。早前國內(nèi)外曾有針對濱海能源項目及島周成陸的研究及工程實(shí)例，楊波等[1]結(jié)合田灣核電站的護(hù)岸結(jié)構(gòu)、取排水工程結(jié)構(gòu)等海工構(gòu)筑物的設(shè)計、模型試驗及現(xiàn)場實(shí)施的全過程的分析，提出濱海核電工程的海工構(gòu)筑物在設(shè)計、施工中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)優(yōu)化、工程組織等有關(guān)建議。舟山綠色石化基地圍填海工程工程規(guī)模大、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、地質(zhì)條件復(fù)雜，圍堤主要采用爆破擠淤斜坡堤、地基處理固結(jié)排水堆載預(yù)壓，圍堤穩(wěn)定性及場區(qū)工后沉降均在可控范圍內(nèi)，完全滿足使用要求[2]。付愛珍等[3]從爆破擠淤置換的原理出發(fā)，結(jié)合爆破擠淤地基處理功效快、處理效果好、造價低等特點(diǎn)，分析了爆破擠淤在要求較高的核電場平護(hù)岸工程中的應(yīng)用效果，展現(xiàn)其在成陸筑堤中的優(yōu)越性及適應(yīng)性。高東博等[4]對核電廠海工構(gòu)筑物面臨的抗震問題進(jìn)行深入研究，梳理不同核電機(jī)組海工構(gòu)筑物的抗震設(shè)計，并對不同功能、取排水工藝、不同機(jī)型對應(yīng)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，提出合理的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

海島能源項目場平建設(shè)具有外部環(huán)境復(fù)雜、周邊海域淤泥厚、回填厚度大、風(fēng)浪條件惡劣等特殊性。前人已有的相關(guān)研究工作主要涉及海島成陸部分構(gòu)筑物及相關(guān)工程技術(shù)，未能針對海島能源成陸場平涉及到的陸域、水域各影響要素進(jìn)行全面系統(tǒng)研究。本文依托離岸約4公里(與大陸側(cè)通過跨海大橋相連)的完全海島能源項目，系統(tǒng)介紹該項目所在區(qū)域自然條件和總平面規(guī)劃，重點(diǎn)深入研究海島能源項目場平工程全過程涉及的復(fù)雜條件下開山邊坡防護(hù)、圍堤堤身結(jié)構(gòu)及整體護(hù)面穩(wěn)定、場區(qū)回填及地基處理、取排水方式與成陸的相互影響等場平工程關(guān)鍵技術(shù)，以期為后續(xù)項目建設(shè)提供技術(shù)支撐，并可為類似項目的設(shè)計提供參考。

2 工程概況

2.1 氣象本項目所在區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，氣候溫和，四季分明，雨量充沛。SE為本工程區(qū)強(qiáng)風(fēng)向，最大風(fēng)速為27.5 m/s。熱帶氣旋氣旋平均每年約3.1個；受臺風(fēng)影響，本區(qū)域各氣象站的實(shí)測極大風(fēng)速大多在40 m/s以上，其中最大值為68.0 m/s，2019年8月10日，超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”登陸本區(qū)域附近，登陸時中心附近最大風(fēng)力有16級(52 m/s)。

2.2 水文本海域為正規(guī)半日潮海區(qū)，潮差較大，平均潮差3.52 m。設(shè)計高水位2.83 m(基面為1985國家高程二期，下同)，設(shè)計低水位-2.01 m，極端高水位4.31 m(50年一遇極值高水位)，極端低水位：-3.23 m(50年一遇極值低水位)，100年一遇高水位4.50 m。根據(jù)設(shè)計規(guī)范[5]的要求，設(shè)計基準(zhǔn)洪水位主要考慮天文高潮位、海平面上升的影響、可能最大風(fēng)暴潮增水、臺風(fēng)浪的影響等因素，廠址處的DBF靜水位6.49 m、動態(tài)水位11.25 m[6]。海區(qū)強(qiáng)浪向為SE-SSE向，平均有效波高Hs為0.92 m，可能最大臺風(fēng)浪H1%、H1/100波高為8.93 m、9.51 m，Tm為16.1 s，波長為199.7 m。

2.3 地質(zhì)、地震廠址區(qū)丘陵山體由硬質(zhì)巖類凝灰?guī)r組成，第四系覆蓋層厚度總體較薄，基巖全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化層零星分布，構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造，其次為節(jié)理，未發(fā)現(xiàn)褶皺構(gòu)造。丘陵山頂呈渾圓狀，山坡坡度較和緩，局部地段山坡較陡峭。擬建海域地層分布較為復(fù)雜，淺部地基土軟弱，基巖埋深差異性大，淺表部廣泛發(fā)育有厚度較大(一般大于20.0 m)的軟弱黏性土層，具高含水量、高孔隙比、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度等特點(diǎn)，工程地質(zhì)性質(zhì)差。工程場地地震烈度為Ⅵ度。

2.4 總平面規(guī)劃本工程總用地約220公頃，其中陸域用地約105公頃，海域用地約115公頃。主要布置有主廠區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)及施工生產(chǎn)區(qū)等。主廠房群由北至南排并列布置在島嶼主要山體上，廠區(qū)廠坪標(biāo)高為+17 m，關(guān)鍵建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)主要為微風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r。輔助設(shè)施布置在島嶼北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)和海域回填區(qū)域，這樣，既考慮管線連接方便，亦考慮功能滿足要求，同時，盡可能考慮經(jīng)濟(jì)性。此外，預(yù)留大橋展線、道路、電纜廊道等空間。工程項目平面布置示意圖見圖1。

圖1 項目總平面示意圖Fig.1 General plan of the project

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 開山邊坡防護(hù)場區(qū)通過開山、筑堤、圍墾形成陸域，其中開山形成的陸域面積為100.1萬m2，開山區(qū)山頂最高高程為164.8 m，開山標(biāo)高16.7 m，開山形成的邊坡最高高度80 m，屬于高邊坡。邊坡工程的安全等級為一級。

3.1.1 邊坡穩(wěn)定影響因素 場區(qū)本工程巖體為流紋質(zhì)含角礫晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，屬于巖漿巖中的火山碎屑巖，是堅硬巖。巖石風(fēng)化不均，主要以強(qiáng)～中等風(fēng)化為主。本工程影響邊坡穩(wěn)定的因素，一是全風(fēng)化層的厚度及分布情況，在全風(fēng)化層及堆積物層可能發(fā)生圓弧滑動破壞；二是構(gòu)造結(jié)構(gòu)面和節(jié)理裂隙的分布，裂隙的存在可能會導(dǎo)致裂隙中進(jìn)水，產(chǎn)生較大的水壓力從而破壞巖體的穩(wěn)定性。

3.1.2 邊坡破壞形式 邊坡巖土體以何種模式變形及破壞，受邊坡體的巖體結(jié)構(gòu)類型和巖性條件控制。對于土質(zhì)邊坡，黏性土的破壞面為圓弧形，無黏性土的破壞面為直線形；對于巖質(zhì)邊坡，分為深層破壞和淺層破壞兩種。深層破壞一般是在坡面深處沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生剪切滑移破壞，滑移面是平面、楔形面或曲面，深層破壞滑下的土石方量大，造成的危害也大；淺層破壞一般發(fā)生在坡面表層或坡面下淺層范圍內(nèi)，包括剝落、落石、崩塌、堆塌、表層滑塌、風(fēng)化剝落、錯落、坡面淺層滑坡等。

3.1.3 邊坡穩(wěn)定分析方法 (1)依據(jù)相關(guān)規(guī)范，結(jié)合地質(zhì)條件、邊坡巖土類型及風(fēng)化程度等，對中風(fēng)化、微風(fēng)化巖土可在巖質(zhì)邊坡的坡率允許經(jīng)驗值基礎(chǔ)上選取合適的邊坡坡率。(2)對于巖質(zhì)邊坡，其破壞一般沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生剪切滑移破壞，可根據(jù)斷裂構(gòu)造、節(jié)理裂隙組的產(chǎn)狀特征采用赤平投影法進(jìn)行穩(wěn)定初判。當(dāng)結(jié)構(gòu)面傾向與邊坡傾向相反時，邊坡是穩(wěn)定的；當(dāng)結(jié)構(gòu)面傾向與邊坡傾向相對一致，傾角大于邊坡傾角，邊坡是穩(wěn)定的，傾角小于邊坡傾角，則存在臨空面，需進(jìn)一步判斷臨空面的穩(wěn)定性。(3)對于強(qiáng)風(fēng)化、坡積土的錨固土質(zhì)邊坡或呈現(xiàn)碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡可采用圓弧滑動法分析邊坡穩(wěn)定，包括所有類型的土質(zhì)和巖質(zhì)、天然或人工邊坡、路堤、壩體、擋土墻等，并且需考慮錨桿、端結(jié)型錨桿、土釘、樁和土工布等邊坡加固支護(hù)類型。(4)局部存在斷層巖石邊坡，可將有限元分析與剛體極限平衡相結(jié)合，再結(jié)合接觸算法，通過選擇適當(dāng)?shù)臐撛诨瑒用?，有效的進(jìn)行高邊坡穩(wěn)定性分析評價[7]。

3.1.4 邊坡防護(hù)方法 本工程可能發(fā)生的邊坡破壞類型為巖質(zhì)邊坡內(nèi)沿軟弱結(jié)構(gòu)面的小型崩塌和楔形體滑動，以及在坡頂松散土層和全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化層的淺層圓弧滑動破壞。

提高邊坡穩(wěn)定性的方法有兩種基本類型：一是改變邊坡或滑坡體內(nèi)在的物理力學(xué)及幾何性質(zhì)的工程措施，包括地面排水、地下排水，放緩邊坡等。二是提供支擋防護(hù)，增加抗滑力，主要包括樁、錨桿錨索及支擋結(jié)構(gòu)，如擋土墻、錨固、抗滑樁、土釘、棚洞與明洞及圬工防護(hù)、骨架植物防護(hù)、錨桿混凝土框架植物防護(hù)、抹面、捶面等。邊坡開挖坡率、坡高及加固方案，應(yīng)依據(jù)周邊開山邊坡調(diào)查類比、巖體物理力學(xué)性質(zhì)、邊坡施工期自穩(wěn)及支護(hù)難度、總體開山邊坡方量，綜合分析確定。

考慮本工程邊坡重要性及實(shí)際條件，邊坡暫考慮采用錨桿(索)框架梁支護(hù)、錨噴支護(hù)、漿砌塊石擋墻、坡面覆綠并輔助排水等措施進(jìn)行綜合防護(hù)，使得其坡面穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1.35(一般工況)、1.15(暴雨、地震工況)，滿足邊坡穩(wěn)定安全要求。同時以動態(tài)設(shè)計為原則，結(jié)合安全監(jiān)測實(shí)現(xiàn)信息化施工，根據(jù)獲得的信息和設(shè)計條件變化不斷修正設(shè)計，調(diào)整邊坡的設(shè)計參數(shù)。邊坡防護(hù)加固剖面示意圖見圖2。

圖2 邊坡加固剖面示意圖Fig.2 Schematic diagram of slope reinforcement section

3.2 圍堤堤身結(jié)構(gòu)工程依島而建，除主廠區(qū)布置于山體范圍內(nèi)外，輔助設(shè)施區(qū)及施工生產(chǎn)區(qū)均為填海形成，填海成陸面積約120萬m2，其中外側(cè)護(hù)岸總長約4198 m，分東北段(1054 m)、西側(cè)段(2256 m)、西南段(888 m)三段。本工程最大H1%波浪達(dá)到8.93 m，天然泥面最深約-10.0 m、堤身高度28 m，島東、西兩側(cè)軟土厚度約28～33 m、10～25 m，本工程圍堤集風(fēng)浪大、堤身高、軟土厚等不利條件于一體。

3.2.1 本項目圍堤設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

(1)本圍堤是廠區(qū)掩護(hù)結(jié)構(gòu)，圍堤區(qū)域等級為Ⅰ級，護(hù)岸結(jié)構(gòu)安全等級為一級；

(2)工程水位標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)計水位(設(shè)計高、低水位，極端高、低水位)及驗證高水位(DBF水位)，設(shè)計的波浪標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)計波浪要素(100年、波列累積頻率1%波高)及驗證波浪要素(可能最大臺風(fēng)浪、1%大波的波高值)[8]；

(3)參考目前國內(nèi)類似項目越浪量相關(guān)資料，并依據(jù)民用海堤設(shè)計規(guī)范[9]，堤頂允許越浪量不大于0.02 m3/(s·m)；

(4)DBF靜、動態(tài)高水位6.49 m、12.20 m，場平標(biāo)高+17.0 m，廠址類型為完全干廠址[10]，護(hù)岸物項等級分類為非安全級(NC)[11]。工程區(qū)域抗震設(shè)防烈度為6度，海堤抗震設(shè)防烈度按7度設(shè)防。

3.2.2 圍堤堤身結(jié)構(gòu)

(1)堤頂高程。根據(jù)設(shè)計規(guī)范計算堤頂標(biāo)高，并結(jié)合越浪量以及場地回填標(biāo)高等因素綜合考慮后取值。采用極端高水位+設(shè)計波浪要素、驗證高水位+最大可能臺風(fēng)浪要素，分別計算各點(diǎn)堤頂高程及越浪量驗算，前者計算圍堤擋墻最大高程為+13.0 m，后者為+15.5 m，結(jié)合場地場平標(biāo)高+17.0 m，綜合確定圍堤擋墻頂高程為+17.5 m，在此種工況下，各計算點(diǎn)越浪量均符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2)護(hù)面。本工程東側(cè)直接面向海域，無掩護(hù)，主要為東北向浪及東南向浪，主要可選護(hù)面類型有拋理塊石護(hù)面、灌砌塊石、柵欄板、螺母塊、異形塊體等，各結(jié)構(gòu)均有其優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本堤地質(zhì)條件，選擇適應(yīng)波浪條件，穩(wěn)定性、消浪效果、沉降適應(yīng)性較好，施工方便的扭王字塊作為護(hù)面。

根據(jù)不同堤段波要素不同，計算選取不同重量扭王字塊體結(jié)構(gòu)：東北堤選用22 t扭王塊體，西南堤選用19 t扭王塊體，西側(cè)堤南段、西段選用16 t扭王塊體，西側(cè)堤北段選用8 t扭王塊體。

(3)圍堤結(jié)構(gòu)斷面。充分考慮本工程地質(zhì)特征和工程特點(diǎn)，結(jié)合斜坡式、直立式和混合式三種圍堤結(jié)構(gòu)形式各自優(yōu)缺點(diǎn)，選取整體穩(wěn)定性、消浪效果好，對強(qiáng)風(fēng)浪區(qū)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，且工程造價相對較低的斜坡式堤型。

以水深及地質(zhì)條件相對較差的東北堤為例詳述護(hù)岸斷面結(jié)構(gòu)：堤身結(jié)構(gòu)在爆破擠淤的基礎(chǔ)上采用拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)方案；爆填堤心石至標(biāo)高+3.5 m，爆填底標(biāo)高最深至-49.7 m，+3.5 m以上堤身拋設(shè)堤心石10～300 kg開山石；標(biāo)高-4.0 m至+16.6 m拋設(shè)一層22 t扭王塊體，放坡1∶2，其中在標(biāo)高+3.0 m設(shè)反壓平臺寬45 m；外側(cè)坡腳回填1.5～2 t護(hù)底塊石棱體，平臺標(biāo)高-4～-7 m，放坡1∶10。內(nèi)側(cè)陸域標(biāo)高以下部分為倒濾結(jié)構(gòu)，混合倒濾層最小寬度0.4 m，放坡1∶1.75，以上再分別鋪設(shè)反濾土工布及二片石壓載。堤頂?shù)缆穼? m，堤頂標(biāo)高+17.0 m，采用現(xiàn)澆混凝土路面；擋浪墻采用“L”型鋼筋混凝土擋墻結(jié)構(gòu)，擋墻頂標(biāo)高+17.5 m。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 東北堤典型斷面示意圖Fig.3 Typical section of northeast dike

3.2.3 圍堤整體穩(wěn)定 按照施工期外坡、使用期外坡、地震荷載作用下外坡三種工況，計算方法采用瑞典圓弧法，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)正常使用條件下(使用期)K≥1.30，非正常使用條件Ⅰ(施工期)K≥1.20，非常運(yùn)用條件Ⅱ(地震)K≥1.10。

不同工況下(表1、表2)各典型斷面穩(wěn)定性驗算，東北堤的外坡施工期穩(wěn)定計算結(jié)果，滿足規(guī)范要求。

表1 計算基礎(chǔ)條件表Table 1 Table of basis calculation conditions

圖4 圍填海分區(qū)示意圖Fig.4 Schematic diagram of reclamation zoning

3.2.4 爆破擠淤震動控制技術(shù) 爆破擠於對周邊已有建筑物、船舶、電纜等產(chǎn)生震動安全影響及水下沖擊波影響，主要控制指標(biāo)為質(zhì)點(diǎn)振動速度及安全距離：質(zhì)點(diǎn)振動速度峰值≤1.5 cm/s，根據(jù)爆破參數(shù)和受保護(hù)對象不同安全距離約250～500 m?？刂茦?biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場需采取一定的爆破控制技術(shù)減小震動影響：如限制一次起爆的單段最大用藥量，相同爆心距情況下，單段藥量的減少對震動速度成反相關(guān)；采用微差時間爆破比齊發(fā)爆破的質(zhì)點(diǎn)振速可降低20%～40%[12]；采用定向控制爆破后，藥包中心連線方向的最大質(zhì)點(diǎn)震速比垂直于中心連線方向的最大質(zhì)點(diǎn)震速低15%～25%[12]；距離保護(hù)對象5～8 m處設(shè)置2～3道氣泡帷幕，則沖擊波的峰值壓力削減程度可達(dá)到70%～90%[13]。根據(jù)各段不同情況采取如上爆破控制技術(shù)后，工程附近電纜、船舶等受保護(hù)體的質(zhì)點(diǎn)震動速度峰值基本可滿足≤1.5 cm/s的要求。

鐵坑礦區(qū)位于江西省分宜縣城75°方向16 km，巖漿巖為燕山期花崗斑巖、黑云母花崗斑巖類。礦(巖)層受F1斷層控制，該斷層為拆離滑脫剝離復(fù)合構(gòu)造，走向近東西向，傾向北北西—北北東向，傾角70°～85°，局部有倒轉(zhuǎn)。明顯切割兩側(cè)巖層，上盤控制了礦化體的產(chǎn)出，下盤錯距160 m。礦區(qū)8線、12線有明顯的拆離滑脫剝離復(fù)合構(gòu)造特征。

表2 不同工況下典型斷面穩(wěn)定性驗算表Table 2 Stability check table of typical sections under different working conditions

3.3 廠區(qū)回填及地基處理本工程廠址大部分區(qū)域位于島嶼上，從土石方總體平衡角度考慮，回填區(qū)域主要回填開山石料。成陸區(qū)地基由山體過渡到軟土深厚區(qū)，場地差異沉降較大，不利于場地使用，須進(jìn)行地基處理。

3.3.1 廠區(qū)回填方案 根據(jù)目前施工設(shè)備能力、地基加固流水作業(yè)的需要及工程地質(zhì)條件等綜合因素，圍海平面按Ⅰ～Ⅴ五個陸域形成分區(qū)劃分(見圖4)。

3.3.2 地基處理

(1)地基處理標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本工程地質(zhì)實(shí)際情況，地基處理標(biāo)準(zhǔn)為：

標(biāo)高：回填區(qū)交工標(biāo)高為17 m。

地基承載力：地基處理后，交工標(biāo)高處載荷試驗要求承載力特征值≥150 kPa。

地基處理難點(diǎn)高壓縮性淤泥質(zhì)土厚約30 m，目前工程技術(shù)手段是無法完全消除，從本工程實(shí)際情況出發(fā)，地基處理僅考慮盡量減小地基工后沉降。

(2)深層軟土與回填層地基處理方案。對于本工程含水率高、壓縮性大的深層軟土，采用砂石樁、水泥攪拌樁等復(fù)合地基等方法，場地工后沉降可得到很好控制，但經(jīng)濟(jì)性差，而排水固結(jié)法是綜合效果、工期、性價比較合適的方法。排水體選用高性能C型排水板，排水墊層為至少3 m厚中粗砂墊層，回填及堆載則選用島上開山石料。對于回填層，沖擊碾壓法和振動碾壓法處理深度過低，強(qiáng)夯法則需要結(jié)合施工水位，采取多次分層，來減小處理厚度，保證回填層處理效果。地基處理后不同軟土厚度區(qū)工后沉降見表3，沉降計算采用分層總和法[14]。

表3 沉降計算結(jié)果匯總表Table 3 Summary of settlement calculation results

3.3.3 沉降危害分析和減少不均勻沉降措施建議 工后沉降過大及場地沉降不均，易產(chǎn)生諸多不利影響，如樁基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)摩阻，面層結(jié)構(gòu)開裂或與建筑間形成錯臺，地下水管斷裂，局部場地或建筑物傾斜等。

地基處理及使用過程，建議采取措施減少不均勻沉降危害，如采用沉降適應(yīng)性好的道路面層，建構(gòu)筑物設(shè)置沉降縫，地下管線設(shè)置柔性接頭及檢測系統(tǒng)，增設(shè)過渡井，電力、通訊電纜長度預(yù)留一定的富裕量，重要結(jié)構(gòu)采用樁基礎(chǔ)等，達(dá)到滿足各自使用要求的目的。

3.4 取排水結(jié)構(gòu)與成陸的相互影響本項目取排水選用明取暗排，取水明渠布置于島西側(cè)，排水管涵布置于島東側(cè)。平面上排水管涵布置于不同地基條件上，位于山體段直接以爆破后山體為基礎(chǔ)，位于回填成陸區(qū)以成陸地基為基礎(chǔ)，位于海域段采用樁網(wǎng)復(fù)合地基，穿堤段則利用爆破擠淤后的地基。根據(jù)表3，場地最大總沉降約7 m，最大差異沉降約1.5 m，采用有限元法，分別研究不同兩種工況下排水管涵的受力情況，見表4。

表4 不同工況下管涵內(nèi)力Table 4 Internal force of culverts under different working conditions

由上，地基總體沉降對管涵結(jié)構(gòu)的影響危害較小，即使沉降達(dá)到數(shù)米的量級，管涵內(nèi)力仍然處在合理范圍；地基的不均勻沉降對管涵的影響極大，場地差異沉降達(dá)到1.5 m的工況下，管涵內(nèi)力相比總體沉降工況增加了7～10倍，遠(yuǎn)超出管涵正?？沙惺艿姆秶?根據(jù)管涵結(jié)構(gòu)配筋情況，其極限彎矩值約500～900(kN·m)/m，極限剪力值約1000～1400 kN/m)。因此控制各分段的地基沉降，使其不均勻沉降控制在一定范圍，是排水管涵實(shí)施的關(guān)鍵點(diǎn)。結(jié)合處理效果、施工風(fēng)險、工程造價及對周邊場地影響等因素考慮，建議在管涵基礎(chǔ)范圍采用爆破擠淤，回填區(qū)域管涵總體沉降減小，其與山體、圍堤交界區(qū)域管涵差異沉降相應(yīng)變小，基本可滿足管涵不均勻沉降梯度≤0.5%，達(dá)到管涵正常使用要求。

4 結(jié)論

海島能源項目依托海島建設(shè)，成陸周邊護(hù)岸的安全穩(wěn)定及成陸區(qū)回填地基的沉降穩(wěn)定是上部結(jié)構(gòu)及場地安全的基礎(chǔ)，相較于常規(guī)陸上能源項目，海島能源項目場平建設(shè)具有很大的特殊性，且本文中的工程實(shí)踐為我國目前第一個海島能源項目，暫無可借鑒的建設(shè)經(jīng)驗。本文除系統(tǒng)介紹了該項目基礎(chǔ)建設(shè)條件外，還重點(diǎn)研究了復(fù)雜條件下開山邊坡防護(hù)、圍堤堤身結(jié)構(gòu)及整體護(hù)面穩(wěn)定、場區(qū)回填及地基處理、取排水方式與成陸的相互影響等場平工程的關(guān)鍵技術(shù)，并得到以下主要結(jié)論和工程實(shí)踐經(jīng)驗，可為今后類似的海島能源項目提供設(shè)計參考和技術(shù)支撐。

(1)場區(qū)開山邊坡安全等級為一級，巖質(zhì)邊坡可采用赤平投影法、強(qiáng)風(fēng)化及坡積土采用圓弧滑動法、局部含有斷層邊坡可采用有限元分析與剛體極限平衡相結(jié)合的方法評判邊坡穩(wěn)定性，邊坡考慮采用錨桿(索)框架梁支護(hù)、錨噴支護(hù)、漿砌塊石擋墻、坡面覆綠并輔助排水措施綜合防護(hù)后，其穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1.35(一般工況)、1.15(暴雨、地震工況)，滿足邊坡穩(wěn)定安全要求；并建議以動態(tài)設(shè)計為原則，結(jié)合安全監(jiān)測實(shí)現(xiàn)信息化施工。

(2)工程建設(shè)圍堤風(fēng)浪大、堤身高、軟土厚，結(jié)構(gòu)安全等級為一級，廠址類型為完全干廠址，圍堤采用爆破擠淤斜坡堤，軟土處理厚度最大40 m，圍堤地基處理采取爆破擠淤、護(hù)面塊體采用大質(zhì)量混凝土塊體后可確保堤身整體穩(wěn)定和護(hù)面安全穩(wěn)定，穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1.3(使用期工況)、1.2(施工期工況)、1.1(地震工況)。爆破施工考慮限制一次起爆的最大用藥量、微差時間爆破、定向控制爆破、氣泡帷幕等爆破震動控制技術(shù)，基本可滿足工程附近電纜、船舶等受保護(hù)體的質(zhì)點(diǎn)震動速度峰值≤1.5 cm/s。

(3)除表層3 m砂墊層，場地填海主要采用開山石料，場區(qū)軟土厚度達(dá)30 m以上，回填厚度接近28 m，場地沉降巨大，排水固結(jié)法是目前技術(shù)手段在合理費(fèi)用前提下的首選地基處理方式?；靥顚雍穸冗^厚，結(jié)合施工水位采取分層強(qiáng)夯，確保地基處理效果。場地總沉降約1.75～7.9 m，靠近開山區(qū)、過渡段、外側(cè)海域工后沉降約0.17～0.4 m、0.25～1.57 m、1.42～1.61 m，各分區(qū)均存在一定的沉降差。過大的殘余沉降量和不均勻沉降，會產(chǎn)生樁基負(fù)摩阻、面層結(jié)構(gòu)開裂、錯臺、地下水管斷裂等問題，影響結(jié)構(gòu)安全及正常使用。后期上部結(jié)構(gòu)設(shè)計時有針對性的采取增加樁長、管線預(yù)留、柔性接頭等措施，提高建(構(gòu))筑物、管線等的沉降適應(yīng)性，達(dá)到滿足各自使用要求的目的。

(4)場地最大總沉降約7 m，最大差異沉降約1.5 m，地基總體沉降對管涵結(jié)構(gòu)的影響危害較小，不均勻沉降對管涵的影響極大，其引起的管涵內(nèi)力遠(yuǎn)超出管涵正?？沙惺艿姆秶?。場地回填區(qū)域管涵基礎(chǔ)范圍采用爆破擠淤后，回填區(qū)與開山區(qū)、圍堤區(qū)交界處管涵不均勻沉降梯度均≤0.5%，基本滿足管涵正常使用要求。