港口大型围埝工程的施工与监测

王洪余

（天津港建设公司，天津 300456）

1 工程概述

天津南港工业区西港池围堤工程二标段总长度4 269.5 m，围堤顶标高5.0 m（1972年大沽高程基准），围堤顶宽8 m，结构型式为斜坡堤，堤心采用充填袋与抛填块石相结合的组合堤心结构，护面采用钢筋混凝土栅栏板，泥面标高-1.7～-2.8 m，围堤结构安全等级按Ⅲ级建筑物设计。围堤典型断面图见图1。

本工程有以下几个方面特点：

图1 典型断面图

（1）施工区域开阔无掩护，属外海作业，海况条件较差，受风浪影响比较大，施工效率低。

（2）地基软弱土层厚，施工沉降量大，对加载速率控制严。泥面以下有较深的淤泥质粘土和淤泥，处于软塑状态，且断面形式大，荷载高，对施工期间的沉降量及堤顶高程的控制难度比较大。

（3）施工受水位影响比较大，工程船舶需要赶潮水作业，给施工组织带来一定难度；结构易受潮水冲刷。

（4）现场船机多，干扰大。

（5）工程量大，工期紧，施工强度大。

2 施工工艺

2.1 总体施工顺序

先进行砂垫层两侧的袋装砂和砂垫层施工，然后打设塑料排水板，铺设土工格栅，验收合格后，应及时抛填部分护底块石，以免土工格栅漂浮或损坏。充填砂棱体完成后及时抛填坡脚袋装碎石，铺设倒滤层，抛填堤心块石，抛填块石垫层，并尽快安装护面块体。实现围堤形成一段，保护一段，确保施工期围堤安全。施工工艺流程见图2。

图2 施工工艺流程

2.2 主要工序的施工工艺

（1）施工测量

拟采用GPS-RTK测量技术和常规测量相结合的方法建立施工平面控制网；采用全站仪、经纬仪和水准仪进行施工细部放样。主要测量放样项目包括轴线的放样、棱体施工的放样、堤身结构的放样。

（2）铺设砂垫层

先进行砂垫层两侧袋装砂埝施工，采用人工配合机械水上驳船抛填。砂垫层流水段为100 m。海上皮带船运砂至施工现场，通过传送带将砂装入抛砂自航驳。抛砂船到现场后，根据现场标志及测量人员的指示抛锚定位，位置确定后根据抛砂标志人工配合反铲定点定量抛填，抛砂人员随时用水砣检查砂垫层标高。1个施工段完成后，采用测深仪进行验收，砂垫层厚度与顶面标高应达到设计要求。

（3）水上打设塑料排水板

在砂垫层铺设完成后，需水上施打塑料排水板进行地基处理。塑料排水板底标高为-14 m，呈正方形布置，间距1.0 m。在砂垫层抛出100 m经验收合格后，开始水上打设塑料排水板。塑料排水板为B型，规格质量必须达到设计和规范要求。本工程打设塑料排水板采用专用门机式打设架和20 kW震动锤，套管采用圆钢管，使用方驳或自航驳作为施工船舶，专用打设船和设备应具备较强抗风浪能力。

（4）铺设土工格栅

先通过施工船舶上的卷扬机将土工格栅缠卷在滚轴上的无缝钢管上。用测深水砣检测水深，皮尺检测水面到圆筒的长度，两者作为沉放土工格栅的依据。首先在土工格栅两端用铅丝将砂袋与格栅固定，每0.5 m绑扎1个砂袋，砂袋的重量在30 kg左右。纵向砂袋间距为1 m，边绑砂袋边沉放，待沉放长度略大于水深与水面到圆筒距离之和时，即格栅端头已到达泥面。端部固定以后，每间隔1 m绑扎砂袋，横向砂袋间距也为1 m，沉放3 m后，向后移船3 m，GPS对船位进行实时监控，按绑扎→铺展→移船→定位的程序进行铺设。

（5）充填袋棱体

充填袋应采用水力充填法施工，要求袋中充填砂性土。每艘趸船上布置1台120～250 kW发电机和4～6台套水力冲挖机组组成充填工作平台。充灌口直径30 cm，袖口长露出水面，袖口与袖口间距为4 m。冲填机械选用改进型4PL-250型和6PNL-20型水力冲挖机械，水力冲挖机械置放于趸船上，此机械具有体积小，操作简单、灵活、方便，集挖、装、运于一体等优点。

（6）回填堤身块石

充填袋完成后，铺设土工布倒滤层和土工格栅，抛填二片石。顶面二片石验收合格后，及时抛填堤身块石，防止波浪将小石料冲走。

块石规格、材质经检测达到设计和规范要求后方可使用。先选定石料存放场地。利用600～1 000 t的自航驳将石料运至施工现场。受潮水影响，充填袋已经吹填到设计顶标高，大型运料船无法将石料抛填到堤心位置。先将堤心块石抛填到压脚平台位置，再利用钩机进行二次倒运。每个施工段抛填完后，低水位时利用水准仪验收断面。

（7）抛填护脚块石

土工格栅验收合格后，及时抛填部分护脚块石，防止土工格栅被波浪冲坏。

由于驳船钩机抛填工艺具有抛填速度快，抛石精度高，船舶吃水小等优点，本工程水上抛填施工采用驳船钩机抛填工艺。运石船定好位后，开始定点定量抛石，抛石顺序是：先抛根部，控制好坡肩，然后再补抛坡脚，控制好坡比。抛石时必须勤打水砣，勤报水位，严格控制抛石厚度及坡度。每个施工段抛填完后，低水位时利用水准仪验收断面。

（8）堤身护坡

①袋装碎石施工

袋装碎石用聚丙烯编织布，不得使用已老化或破损的袋体；其碎石袋的质量必须满足要求，且单位面积质量不小于80 g/m2。

施工顺序为：陆上碎石装袋→袋装碎石装船→运至现场→人工码放。在上层充填袋施工的同时，用袋装碎石理坡、垫角施工。

②无纺土工布倒滤层施工

铺设倒滤层施工顺序为：土工布加工→运至现场→人工铺设→压袋装碎石。土工布倒滤层在工厂缝合成宽幅后成卷，使用自航驳高潮时运至现场，赶低潮时人工铺设。

③二片石垫层、块石护面施工

采用自航驳运输，挖掘机配合理坡和人工整平的施工方法。将块石卸于坡面，用挖掘机按设计要求的厚度及坡比抛石，理坡整平后，人工进行细部整平。护面块石的厚度和坡度用坡比杆控制，坡比杆每5 m设置1排。抛填时要严格控制块石厚度，抛填后设坡比杆，反铲挖掘机按坡比杆对块石进行理坡工作。

④栅栏板安装

构件从预制厂码头装船运输至施工现场，采用全回转起重船以及2艘600 t方驳吊机组进行安装。满载船舶吃水1.635 m，满足船舶吃水要求；起吊10 t栅栏板副钩最大吊距为28.3 m，满足跨距要求。安装前，按设计断面要求抛填块石垫层，块石垫层的坡比及表面平整度均应满足规范要求，经检测合格后才能安装栅栏板。栅栏板安装由起重船赶潮水进行。

3 工程监测

3.1 监测目的

施工过程中，在堤内埋设监测仪器，进行动态观测。根据观测结果指导工程施工，控制施工加载速率，保证埝体稳定。同时对监测进行分析，还可以对工后沉降进行预测，保证工程质量能够满足设计要求。

3.2 监测实施

（1）表层沉降观测

在堤心施工时，布设地表沉降板，沉降管外应套保护管进行保护，随着堤心的加高，沉降杆和沉降保护管同时加高。沉降观测采用水准测量。观测频率为加载过程中每天1次，加载完成后根据观测结果进行分析，调整观测频率。

（2）表层水平位移观测

采用位移块进行观测，在海堤反压平台的施工过程中埋设位移块。每个断面埋设2个点。水平位移的测量采用全站仪进行。观测时间和频率为加载过程中每天1次，加载完成后根据观测结果进行分析，调整观测频率。

3.3 资料整理分析

根据观测及计算结果，绘制水平位移过程线和总沉降变化过程线、沉降速率变化过程线。根据各测点的表面变形量及变形速率的变化过程，分析判断其表面变形是处于稳定、趋于稳定还是不稳定状态。

4 结语

近年来，随着围海造陆工程的兴起，大型围埝工程堤心采用充填袋与抛填块石相结合的组合堤心结构被广泛应用。此类工程特点为施工区域属外海作业，受风浪和施工水位影响比较大，施工沉降量大。因此必须采用先进的施工设备和施工技术，组织机械化和专业化施工，同时加强施工期埝体稳定监测，严格控制加载速率，才能使工程质量和工期获得可靠的保证。

[1]交通部第一航务工程局.港口工程施工手册[M].北京：人民交通出版社，1997.

[2]郭继业.连云港墟沟港区围捻施工[J].港口工程，1997，（4）：39-41.