港口陆域形成工程的围堤设计

◎ 袁逸凡 宁波中交水运设计研究有限公司

港通四海，陆联八方。港口是基础性、枢纽性设施，是浙江沿海经济发展的重要支撑。作为港口建设的重要基础组成，完善的港口陆域形成设计方案是项目顺利推进的重中之重。采用适宜的围堤设计方案，将有利于港口工程的后续设计，增强工程建设效率。

1.工程概况

温州港瓯江港区港口陆域形成工程，位于瓯江口门处灵昆作业区北岸，属于填海造地项目。围垦成陆之后，将作为岸线后方的港区陆域使用。围垦成陆域面积1616186m2，陆域形成平均设计标高+5.0m。项目共设置东、西两处围垦区。该区域为潮间带、冲海积平原地貌，属浙东南沿海岛屿区。拟建区域现状覆盖有厚层淤泥，工程地质情况不佳，因此需要进行工程地质改善。工程100年一遇设计高水位+3.33m，50年一遇低水位-3.50m，50年一遇高水位为+5.07m，设计低水位-2.73m。围堤主要来浪方向来自于ENE～ESE，有效波波高为3.16m[1]。该区域土质的主要性质见表1。

表1 温州港瓯江港区港口陆域形成工程土体物理力学指标表

2.港口陆域形成工程的围堤设计

2.1 工程整体设计

本次考虑采用二级设计方式，提升围堤工程安全等级，允许越浪量≤0.02m3/(s.m)，波浪设计、防潮（洪）标准为100年一遇。设计荷载上，考虑围堤内侧距离防浪墙前沿线30m范围内设计荷载20kPa，前沿线30m范围以外为160k Pa，根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)，拟建区域项目地震基本烈度按照6度开展设防作业，施工荷载考虑10KPa。该工程包括东、西两处围垦区，西围垦区平面为一不规则矩形形态，宽1454.5m，纵深数值为337m～553.5m；东围垦区为一基本规则矩形形态，宽度2483.4m、纵深400m。西围垦区新建围堤长2263.1m，东围垦区新建围堤长3336.7m。根据《港口与航道水文规范》（JTS145-2015(2022版））相关规定计算堤顶越浪量，斜坡堤堤顶越浪量测算数值为0.0154m3/s.m，满足工程规范设计要求[2]。

2.2 地基加固设计

在地基加固设计中，要求根据工程地质特征、地形特征相结合，针对不同的施工区域，进行系统化的分段设计，综合采取最为适宜的施工方式，并在不同区域设置不同的地基加固参数。本工程考虑采用塑料排水板法进行地基加固，在基底铺设两层冲灌砂被垫层，顶高程为+1.0m，考虑施工C型塑料排水板，采用正方形布置方式，排水板间距设置为1.0m。结合稳定与沉降计算情况，设计排水板插打宽度、深度数值。为了进一步增强施工效率，在外层铺设一层冲灌砂被，高度设置为500mm，砂被顶部铺设一层280g/m2编织土工布。其上再铺设500mm厚10～100kg堤心石，并开展分级抛填块石作业。结合工程施工强度、地基固结情况，逐层进行加高作业，最终达到设计标高[3]。

2.3 堤身设计

港口陆域形成工程堤身采用抛石斜坡堤结构的设计方式，防浪墙设计顶高程为+7.7m，围堤和侧堤堤顶的设计高程为+6.5m，堤顶宽度设计为4.5m。堤顶位置与围堤内外的高阶抛理块石平台的坡度设置为1:1.5，后方陆域施工吹填标高+2.0m，抛理块石平台设计坡度1：4，陆域形成完工设计高程为+5.0m，堤心回填300kg堤心石，并将含泥量控制在10%以内。

2.4 围堤整体稳定分析

运用简化Bishop 法进行稳定计算，根据《海堤工程设计规范》（GB/T 51015-2014）中的相关要求，进行斜坡堤整体稳定性控制与管理，计算施工期、运行期、水位骤降期圆弧滑动面相关数值。选择总应力法，并采用十字板剪切指标和固结快剪指标进行计算，在施工活动中充分考量到施工强度的增长因素，开展荷载持久性分析，在极端低水位情况下计算断面整体稳定性，通过各项数据收集与分析，确保施工过程中各断面抗力分项系数达到标准要求。典型断面施工期正坡整体稳定计算结果为1.14，使用期1.39，施工期反坡1.18，龙口合龙断面正坡整体稳定计算结果为1.321，施工期反坡1.127[4]。见图1。

图1 温州港瓯江港区港口陆域形成工程稳定计算成果

2.5 围堤沉降计算分析

每50m 设置线杆，曲线段以20m为间隔设置线杆，对轴线杆进行复检，优化放样检测。轴线放样采用2寸钢管，沿轴线方向每50m插两根杆，插在两岸边岩石位置，在钢管上加设标高，坡脚标也采用插杆标示放样。观测围堤沉降量，采用面层沉降板，沉降板竖管垂直偏位控制在2%以内，沉降板放置之后检测位置、标高，对沉降板加强保护。根据《水运工程地基设计规范》（JTS147-2017）中的相关规定与要求，运用分层总和法测算总沉降量，采用塑料排水板开展围堤地基施工，通过计算，软土层厚从海端向岸端有所减小，工程总体沉降量也逐渐缩小[5]。结合应变固结度计算施工期沉降量，考虑加强对施工活动的控制与管理，部分沉降计算过程中的计算结果如表2所示。

表2 温州港瓯江港区港口陆域形成工程部分沉降计算成果

计算结果显示，在施工活动中软土层往往较厚，围堤沉降量整体较大，计算结果结合实际沉降量实测值得出最终的沉降量。

2.6 推填与细抛施工

为了确保围堤安全，保证水流从龙口进出，施工中在东、西围区主堤位置分别设置合龙口，确保施工水流流出。将合龙口布设于主堤中部位置，龙口口门宽度为100m，门宽设置为150m[6]。

优化测量工作，确保推填与细抛施工质量，利用GPS、全站仪、经纬仪保证抛石边线、高程及坡面符合要求。结合4级建筑物设计龙口结构，在水力计算过程中，堵口期龙口设计流速设置为3.0m/s，内龙口设计流速设置为2.0m/s。在地基处理与围垦区主堤断面位置设置龙口，开展插打塑料排水板、冲灌砂被、敷设冲灌砂等各项作业，为了避免龙口区域被冲刷，在砂被上铺设大块石护面。采用1200mm厚、600kg以上大块石布设底部位置，设计顶标高4.2m；采用200～300kg块石布置合龙堵口，并将500～700kg大块石布设于主堤100m范围内、龙口两侧边坡位置，进一步强化龙口保护。使用梅花挖泥法进行疏浚作业，用斗容较大的平口抓斗，分3段，每段50m分段施工。考虑到挖槽宽度超过挖泥船最大挖宽，采用分条施工方式，分3条，每条16m。由于边坡泥层较厚，结合现状土质类型，船舶抓斗分层施工。上部分层较厚，下部土层相对较薄，放慢横移速度，加强超深、超宽控制。分层厚度设置为1.0m。开挖土方经过自航泥驳运至围堰内。运用GPS定位系统进行施工控制，利用水砣跟踪水深测量，运用测深仪进行校核[7]。见图2。

图2 温州港瓯江港区港口陆域形成工程挖泥法示意图

施工边坡为1:3，台阶施工按照上欠下超、超欠平衡的原则进行作业。边坡台阶土体基于自重和动水作用，确保自然坍塌后的边坡仍符合设计坡度。结合工程地质情况与试挖结果进行适时调整。施工中要求全面掌握掌握水深、平整度及工程进度情况，促进施工活动处于良性控制状态。结合《水运工程测量规范》（JTS 131-2012）、《水运工程测量质量检验标准》（JTS 258-2008）中的相关标准与要求进行测量作业。水深检查测量每5～10天开展一次，单频与水砣相结合的方式进行测量，以此指导工程施工作业[8]。

2.7 块石抛填高度控制与抛石质量控制

抛填堤心石作业采用爆破挤淤工艺，通过超高控制，以增强爆破挤淤作业效果。在施工作业前抛填一次成形，爆破后补抛，补抛后再优化作业打到堤顶设计高程。作业中对堤身进行沉降观测，并运用挖掘机进行修整，确保各围堤断面达到设计要求。加强块石抛填的边坡控制，确保每一段围堤成形后其边坡高程都适当超出设计标高。沉降观测作业完成之后，在确保堤身结构整体稳定性的前提之下进行测量检验，并采用人工配合挖掘机进行修坡，保证抛石边坡质量。选择级配均匀，含泥量小于5%的混合石料，单块石料重量5～200kg。施工中加强对石料强度、级配、规格、含泥量的控制与管理。堤身断面平均轮廓线略大于设计断面。加强控制点的测量与定位，爆前爆后加强标高与断面测量工作[9]。

2.8 其余施工要点

港口陆域形成工程围堤施工过程中，应当加强对施工顺序的把控，采取适宜的施工方式与手段。结合施工目标与要求，测量放线，在工程施工区域铺设两层冲灌袋装砂垫层，结合施工需求打设塑料排水板，覆盖针刺编织工布、施工软体排，铺设冲灌袋装砂，间隔分级回填堤心石至+4.0m；后方陆域形成吹填至+2.0m，铺设碎石垫层，铺设反滤土工布，堤顶宽度设置为6.5m，回填完成同时地基基本稳定之后安放扭王块护面，并挡浪墙砌筑作业及堤顶路面施工。加强港口陆域形成工程施工进度的管理与控制，结合工程施工周期进行工程布设与组织，保证各项工序衔接适宜。优化断面流水作业，增强工程地基的稳定性，在保证地基符合要求的前提之下再进行施工作业与管理，确保固结时间足够。增强地基加固质量，在施工过程中进行必要的施工监测与控制，具体监测项目包括土体侧向位移观测、挡浪墙沉降观测、土体沉降观测、隔堤前沿水深观测等，根据项目建设实际情况进行综合设计与管理，增强围堤设计与施工的整体效益[10]。

3.结束语

港口陆域形成工程设计过程中应当结合工程区域地形、地质情况，全面考虑设计作业中的各项细节，结合地勘指标计算整体稳定系数、应变固结度计算施工期沉降量，确保围堤安全。促施工水流流出。采用插打塑料排水板、冲灌砂被、敷设冲灌砂等适宜的施工工艺，提高施工作业的效果。