东莞项目工程中抛石围堰方案优化简介

汪生福李超超

摘要：施工合同中注明抛石围堰工程为设计施工总价包干，施工总价按照2006年签订的一期工程中抛石围堰的长度及总价对比折算。因近几年人工、材料、机械设备等价格不断攀涨，如果仍沿用原设计施工方案，则该项工程将造成巨额亏损。为此，项目部技术人员经过对施工合同、地质资料等详细分析之后，决定优化设计施工方案，减小亏损、争取盈利。

关键词：抛石；围堰；设计方案；应用

Abstract: construction indicated in the contract the ripped-rock cofferdam works for design and construction mentioned price, the construction price according to the signed in 2006 a) construction in the length of the ripped-rock cofferdam and total prices compared to convert. In recent years because of labor, materials, equipments, prices are climbing up, if is still using the original design and construction scheme, the project will cause huge losses. Therefore, the project of construction technology workers after the contract, geological data after detailed analysis, decided to optimization design construction plan, reduce loss, fight for profit.

Key words: the ripped-rock; Cofferdam; Design project; application

中图分类号：TU473.5文献标识码：A 文章编号：

1.概述

1.1工程概况

东莞市虎门港麻涌新沙南作业区4#、5#泊位陆域形成及疏浚工程施工内容中包含以抛石挤淤形式的围堰，分西围堰和北围堰，总长约1021.40m。其中西围堰位于4#、5#泊位码头前沿线后方80m，沿一期西围堰方向向北延伸600.15m；北围堰位于码头区的北侧，与西围堰及原防洪堤相连，长421.25m。详见表1-1

表1-1 建设内容

本工程具体位置处于新沙南破流水闸与淡水河之间，毗邻已建新沙南作业区2＃、3＃泊位陆域。

2.2设计水位

详见表2-1

表2-1工程设计水位

2.3设计波浪要素

根据本工程平面布置情况，对于西围堰，NNW～SSW向浪基本正向作用于码头，而SSW向浪最大，因此，西围堰设计波浪取SSW向浪；受已建麻涌2#3#泊位码头陆域和防洪堤的掩护，南围堰、中隔堰和东围堰可不考虑波浪影响；对于北围堰，正向作用的NW向浪最大，设计波浪取该向浪。

由于本工程西围堰前方码头待后方陆域形成后会马上建设，故西围堰设计波浪重现期按2年取值；北围堰虽为临时围堰，但相邻工程建设时间未知，设计波浪重现期暂按25年取值。

根据水文分析结果，所取设计波浪波要素如下表2-2所示。

表2-2 设计波浪波要素一览表

2.4设计潮流

根据实测的结果，港区码头前沿的最大涨、落潮最大流速分别为0.87m/s和0.88m/s。为此，本工程最大设计流速值采用0.9m/s。

2.5设计荷载

本工程围堰均属临时性建筑，因此不考虑使用期荷载。施工期主要荷载有运输车辆，临时堆料及施工机械等，按均布荷载不超过10kN/m2计。

3地质条件

3.1地形地貌条件

该勘察场区陆地现主要为香蕉林地，地形较为平坦，水域地形较为平坦。水、陆域区之间已筑人工混凝土填石堤，堤岸线顺直稳定。

本区地貌受莲花山断裂带和东江断裂带控制，构造带较为稳定，勘察区属于珠江三角洲，为冲积平原和残丘地貌，在本次勘察深度范围内，揭示的基岩为白垩系的沉积岩，上覆土层为第四系全新统河流相冲积层，主要为淤泥类土、砂性土和粘性土。

3.2地层岩性及工程特性

（1）第四系新近人工填土层（Qhml）

①1 素填土：灰黄色，湿，稍压实，主要成份为粉质粘土,混多量中粗砂及碎石。本层平均层厚1.38m，层顶标高在2.81～-0.69 m，层底标高在1.96～-5.91 m，平均值0.50 m。

标贯击数平均值N=18.5。

①2杂填土：灰色，饱和，为近期堆积物，主要由细砂及粘性土、粉砂岩及页岩岩屑组成，混淤泥。该层土在该区分布范围较广，平均层厚4.70m。层顶标高在2.20～-2.89 m，层底标高在1.35～-6.29 m，平均值-3.95m。标贯击数平均值为N=5.1。

（2）第四系全新统珠江三角洲冲积层（Qhal）

②1淤泥：灰色，饱和，流塑状态，局部混少量粉砂。在勘察区普遍分布，平均层厚6.24m；层底标高最大值0.19m,最小-11.70m，平均值为-5.70 m。标准贯入试验绝大多数为N＜1。

②2淤泥混砂：灰色，饱和，流～软塑，含少量腐植物，局部夹粉细砂或薄层中砂。平均层厚3.16m；层底标高最高0.36m，最低-9.63m,平均值为-6.08m。标贯击数平均值N=1.3。

②3砂混淤泥：灰色，松散，饱和，主要以细砂为主，混较多淤泥，局部以中粗砂为主。该层呈透镜体分布，厚度分别为3.20m、0.80m，层底标高分别为-7.31m、-10.11m，平均值为-8.71m。标贯击数平均值为N=9.0。

（3）第四系全新统珠江三角洲冲积层（Qhal）

③1淤泥质粉质粘土：灰色、灰黑色，饱和，软塑状态，局部夹薄层黑色腐殖质。平均层厚为3.11m；层底标高最高为-6.59m，最低为-15.80m,平均值为-10.40m。标贯击数平均值N=3.0。

③2粉细砂：浅黄色，松散，饱和，混多量贝壳碎屑。标贯击数平均值N=4.0。

③4粉质粘土：灰白色、褐黄色、棕红杂色，饱和，可塑状态。平均层厚为3.07m；层底标高最高为-4.11m，最低为-16.50m，平均值为-10.37m。标贯击数平均值N=10.4。

（4）第四系晚更新统残积地层（Q3el）

④粉质粘土：灰色、局部棕红、灰白杂色，可塑～硬塑状态，湿，遇水产生软化，为基岩风化残积土。该土层平均层厚为2.32m，层底最高处为-7.34m，最低处为-16.44m，平均值为-11.81m。标贯击数平均值为N=12.7。

（5） 白垩系基岩（K）

与抛石挤淤围堰工程关系不密切，不做描述。

3.3地震

根据国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）划分规定，本区域抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组均为第一组，建筑的设计特征周期为0.35s。

4基槽开挖可行性评价：

4.1基槽位置上覆土层，各土层性质和可挖性如下：

1素填土、①3冲填土：松散，分布不均匀，状态中等，为4级土，可采用一般疏浚设备疏浚处理。

②1淤泥：灰色，饱和，流塑状，局部混少量粉砂，状态很软，为2级土，可采用一般疏浚设备疏浚处理。

②2淤泥混砂：灰色，饱和，状态很软，为2级土，可采用一般疏浚设备疏浚处理。

②3砂混淤泥：灰色，松散，饱和，主要以细砂为主，混较多淤泥，局部以中粗砂为主。该层呈透镜体分布，状态为极松，为7级土，采用一般疏浚设备疏浚处理。

③1淤泥质粉质粘土：灰色，饱和,状态软，为3级土，可采用一般疏浚设备疏浚处理。

4.2各土层容许承载力建议值

详见表4-1

表4-1各土层容许承载力一览表

4.3上覆土层物理指标表

详见表4-2

表4-2 各土层主要物理力学性质指标统计表

5水工结构方案简介

围堰在陆域形成施工期为吹填围堰，使用期均为码头后方场地的一部分。

根据本工程地质资料，本工程范围内表层为5~8m左右厚的淤泥、淤泥混沙、杂填等软土层。因其具有含水量高，孔隙比大，压缩性高，力学强度低等特性，工程地质条件差劣，对护岸稳定将产生不利影响，通过稳定计算，需要进行围堰基础地基处理。

根据周边类似工程经验，本次设计采用与一期围堰工程相类似的结构方案：开挖基槽+抛石挤淤方案，即先开挖围堰基槽位置上层软土层至一定标高，然后抛石挤淤落底。该方案具有施工快速、经济等优点。

5.1一期工程围堰设计典型断面及简单介绍

5.1.1西围堰方案

西围堰在+0.0m处顶宽为22m，+4.0m处顶宽为8m，袋装素土结构的底宽6m，顶宽1.6m。第一级抛石结构内外坡坡度均为1：1.5，第二级抛石结构内外坡坡度均为1：1.25，袋装土结构内外坡坡度均为1：1.5。围堰堤身采用全棱体抛石堤心结构，采用200～300kg块石护面（厚度900mm）。围堰内坡铺设二片石+碎石碴+土工布复合倒滤层。二片石厚度400mm，碎石碴厚度300mm，土工布为400g/m2抗老化无纺土工布。如下图5-1所示：

图5-1西围堰典型断面示意图

5.1.2北围堰方案

北围堰在+0.0m处顶宽为22m，+4.0m处顶宽为8m，袋装素土结构的底宽6m，顶宽1.6m。第一级抛石结构内外坡坡度均为1：1.5，第二级抛石结构内外坡坡度均为1：1.25，袋装土结构内外坡坡度均为1：1.5。围堰堤身采用全棱体抛石堤心结构，采用100～150kg块石护面（厚度600mm）。围堰内坡铺设二片石+碎石碴复合倒滤层+土工布。二片石厚度400mm，碎石碴厚度300mm，土工布为400g/m2抗老化无纺土工布。如下图5-2所示：

图5-2 北围堰典型断面示意图

5.2本次工程围堰设计典型断面

5.2.1西围堰方案

西围堰在-1.0m处顶宽为25.5m，+4.0m处顶宽为8m，山皮土子堰顶宽1.0m。围堰外侧山皮土子堰坡度为1:1.2，其余坡度为1:1.5，内侧坡度均为1:1。围堰堤心采用抛填1～1000kg块石，采用200～300kg块石护面（厚度900mm）。围堰内坡铺设二片石+碎石碴复合倒滤层+土工布。二片石厚度400mm，碎石碴厚度300mm，土工布为400g/m2抗老化无纺土工布。如下图5-3所示：

图5-3西围堰X0+493断面示意图

5.2.2北围堰方案

北围堰在-1.0m处顶宽为23.5m，+4.0m处顶宽为6m，山皮土子堰顶宽1.0m。围堰外侧山皮土子堰坡度为1:1.2，其余坡度为1:1.5，内侧坡度均为1:1。围堰堤心采用抛填1～1000kg块石，围堰采用200～300kg块石护面（厚度900mm）。围堰内坡铺设二片石+碎石碴复合倒滤层+土工布。二片石厚度400mm，碎石碴厚度300mm，土工布为400g/m2抗老化无纺土工布。如下图5-4所示：

图5-4 北围堰B0+393断面示意图

5.3围堰稳定性计算工可及结果(均采用简化bishop 法)

以下计算均按照围堰前为设计低水位的最不利情况进行校核计算，结果详见表5-1：

表5-1西、北围堰典型断面稳定性计算成果表

围堰 计算工况 代表性断面 对应钻孔 安全系数

西围堰 围堰形成并吹填完成后，前方码头基槽开挖时 X0+493 S146 1.259

北围堰 围堰形成并吹填完成时 B0+393 S259 1.757

*注：当后方陆域地基处理方式采用堆载预压方式时需重新复核围堰的整体稳定性。计算结果图如下图5-5、5-6：

图5-5西围堰 X0+493 断面图施工期稳定性计算断面图

图5-6北围堰 B0+393 断面图施工期稳定性计算断面图

结论，新设计方案中围堰的稳定性符合要求。

5.4设计方案的应用

基槽开挖于2011年3月20日开工，6月7日竣工验收，抛石围堰于2011年4月21日开工，7月28日竣工验收，通过施工过程中的沉降位移观测数据分析，抛石围堰稳定并达到了挤淤的目的，抛石围堰实拍图如下图5-7所示：

图5-7完工后的抛石围堰实景图

5.5新方案产生的效益：

经过方案优化，该抛石围堰工程总造价降低了15.65%，既为公司创造了直接的经济效益，也为国家节省了大量的资源。

5.6结束语

设计和施工方案的不断优化，是降低成本、提高毛利、节能环保的重要手段之一。尤其是设计施工总承包的工程，更应该对方案进行不断的优化，满足工程使用性能和安全性能的基础上寻找最佳设计方案。同时，组织恰当的人员，选配合适的设备，调整施工工序，搭配最优的施工方案。

通过对新方案的实施，也发现了一些可以更加优化之处，方案没有最好，只有更好。只有通过不断的总结，不断的分析对比，才能寻到更佳的方案。

参考文献：

《东莞市虎门港麻涌新沙南作业区2#、3#泊位工程围堰设计说明书》中交天津港航勘察设计研究院有限公司（2007年3月）

《东莞市虎门港麻涌新沙南作业区4#、5#泊位围堰工程施工图设计总说明》中交天津港航勘察设计研究院有限公司（2011年5月）

《东莞市虎门港麻涌新沙南作业区4#、5#泊位陆域形成及疏浚工程施工组织设计》主编：钟贵

作者简介：

1、姓名：汪生福；出生年月：1975.11.12；毕业院校：大连理工大学；单位深圳海勤工程管理有限公司；职务/职称：总监理工程师；工程师职称；专业领域：港口航道与海岸工程

2、姓名：李超超；出生年月：1982.09.11；毕业院校：哈尔滨工程大学 单位：中交天津航道局有限公司；职务/职称：东莞项目经理部项目经理；工程师职称；专业领域：港口航道与海岸工程

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。