充砂模袋筑坝技术在唐岛湾工程的应用

耿 亮

（河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏 南京 210098）

1 基本情况

青岛市唐岛湾位于青岛经济技术开发区，湾内地形为狭长状,向西南方向敞口，湾口处被牛岛分为南、北两汊。北汊水浅,地势平缓,低潮时全部露滩；南汊靠近牛岛一侧地势平缓,距牛岛以南400m处水深开始增加,中间有约200m宽的潮沟,最大水深8m。唐岛湾综合治理一期工程设计主要内容包括：湾区疏浚、码头、港池、航道等项目，疏浚区面积约为260万m2，总挖泥量需713万m3。疏浚工程原设计为水上挖泥，由于成本高、难度大，以至于难以实施。另外，在外海海域有数千亩海上养殖场，如果疏浚区与养殖场连通，施工中如不采取工程隔离措施而盲目挖泥疏浚，随着潮水的涨落，大量泥砂污水会涌向外围海域，使整个唐岛湾以及外海变得一片浑浊，不仅对养殖场产生严重影响，而且海洋自然生态资源也将受到污染和破坏。为此，拟在牛岛南、北两侧修建拦海坝作为围堰,拦住海水,将治理区与外海彻底隔开，既可维护外海养殖和生态环境，又可实现唐岛湾内干地施工，以缩短施工工期，降低工程造价，为唐岛湾综合治理工程提供良好的施工条件。

2 唐岛湾拦海坝工程设计

2.1 坝型选择

根据坝址区的地形、地质、筑坝材料和施工工期要求，可供选择的坝型有充砂模袋坝和堆石坝。堆石坝不仅造价相对较高，而且由于部分坝体需要水下施工，防渗体施工难度大，工期长，筑坝材料需外购，且难以拆除。

近年来，充砂模袋筑坝技术已广泛应用于深海筑坝工程中。土工织物模袋充砂坝在我国已广泛用作修筑防波堤和围海造陆的围堤。由于筑坝土料可就地取材、运距短、施工采用机械化，因而充砂坝具有工期短、质量易控制、造价低的优点。唐岛湾拦海坝工程区域一定范围内有可作模袋充砂的淤泥混砂层，且储量丰富。经综合分析，决定采用土工织物充砂模袋筑坝。

2.2 坝体设计

以牛岛为界，将拦海坝分为南坝、北坝。拦海坝坝顶宽南坝为7m，北坝为5m，坝顶高程3.3m，两侧边坡均为1∶2，在坝脚处设反压平台。南坝长809m，最大坝高11.7m，坝基淤泥采用模袋砂置换法处理。北坝长605m，最大坝高4.1m，由于淤泥层较薄，不再处理，仅沿坝基面铺设一层高强机织土工织物。

1）坝体充填料。根据拦海坝坝址处现状地质条件，现场可采用的充填料只有淤泥混砂，据地质勘察报告，这种地层含中粗砂40%～60%，其余成分主要为淤泥。通过现场试验，用其充袋时，大量淤泥从布孔排出，袋内的砂土固结较快，说明这种砂料作为充填材料是可行的，满足有关规范规定要求。按坝体排水要求，底部坝体充填料粗砂含量应比上部坝体的充填料粗砂含量高，因此，固底的模袋充填料应尽量选用中粗砂含量高的砂料，以满足底部强度和排水要求。

2）土工织物选择。土工织物模袋空袋厚大于0.6m，充填厚度设计采用0.5m，充填度为85%。按规范要求，充砂模袋所用的土工织物需满足透水性、保土性、防淤堵、抗拉及抗老化等要求。土工织物充砂袋的设计强度，一般要求Ta为18kN/m2，按规范T/Ta可取2.5（Ta、T分别为模袋的设计抗拉强度及极限抗拉强度），则T取45kN/m2。

3）土工织物模袋的加工。土工织物模袋应用工业缝韧机缝制，缝制线应采用尼龙线，强度不得小于150N/m2。坝体单个模袋为上窄下宽形，顺坝轴线长一般15m，垂直坝轴线方向宽为相应坝体的宽度。

3 拦海坝工程施工

唐岛湾拦海坝的主体工程是南坝段的充砂模袋坝，该坝段地处深海，最大水深8.4m，在如此深水中筑坝，国内外尚属少见。

唐岛湾拦海坝水下施工所占比重较大。施工时采用高压水枪将滩地上的粉细砂射水冲起，然后用泥浆泵经管路将带水粉细砂料充灌入袋内，多余水份可从土工布孔滤出，粉细砂在自重和渗水压力作用下形成比较密实的砂料。水下模袋砂筑坝，可以水上抛投，也可以水下灌袋。前者在水上灌袋，然后抛投到水下，袋体较小，通常多是管袋。水上抛投，袋体较小，施工灵活、方便，但袋体小，相同坝体所用土工布较多。

水下灌装大袋则与水上抛投小管袋相反，大袋相同坝体所用土工布较小管袋少；由于模袋对袋体有加筋作用，对堤体的稳定有利，所以所需坝体比小管袋小，可节约工程量。但他施工不方便，权衡两者的优、缺点，特别是考虑到唐岛湾拦海坝工程水深流急，仓促上阵，没时间准备特殊的施工机械，唐岛湾工程选择了露滩或浅滩灌大袋与水上抛填小管袋相结合的施工技术方案，这样节省了工程投资，同时保证了工程提前完成。

4 唐岛湾拦海坝工程实践的启示

唐岛湾拦海坝工程采用充砂模袋筑坝新技术施工后，工期在4个月内完成，比原设计工期提前2个月，保证了疏浚工程的提前进行。同时，可节约直接投资1100万元以上，比原设计抛石截流堤辅助堵口节约投资50%以上，效益十分显著。

我国沿海是经济相对发达地区，人口众多，土地相对稀少，迫切需要开发沿海滩涂围海造地以满足各种需求。近年来，随着开发海洋资源，沿海围海造地和海湾治理的工程越来越多，充砂模袋筑坝新技术施工速度快，价格合理，必将产生巨大的经济效益、社会效益及生态效益，为合理开发海洋资源和海岸建设将起到至关重要的作用。