港珠澳大桥珠澳口岸人工岛地基处理方案

钱所军，陈囡，刘军军

（1.长沙理工大学，湖南 长沙 410114； 2.广州诚信公路建设监理咨询有限公司，广东 广州 510420；3.中交第一航务工程局有限公司，天津 300461）

港珠澳大桥珠澳口岸人工岛地基处理方案

钱所军1，3，陈囡2，刘军军3

（1.长沙理工大学，湖南 长沙 410114； 2.广州诚信公路建设监理咨询有限公司，广东 广州 510420；3.中交第一航务工程局有限公司，天津 300461）

针对港珠澳大桥珠澳口岸人工岛采用吹填砂形成的特点，研究真空联合堆载预压方案和井点降水联合堆载预压方案的可行性。通过对比分析，分别为岛壁区和岛内区推荐了合适的软基处理方案，并根据推荐的软基处理方法对岛内区的地基沉降进行计算。研究成果已成功应用港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程的设计。

人工岛；软基处理；沉降计算；真空联合堆载预压；堆载联合降水预压

0 引言

港珠澳大桥是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键工程，是连接粤、港、澳三地的大型跨海通道，也是举世瞩目的重大基建工程。工程主要包括3项内容：海中桥隧主体工程；香港、珠海和澳门三地口岸；香港、珠海和澳门三地连接线。

珠澳口岸人工岛（以下简称“人工岛”）岛形近似“壶”状，人工岛填海工程包括岛壁区（建造环形隔海围堤区）和岛内填海区（围堤内填海造陆区 ），总填海面积约为 217.56 万 m2，岛壁长度约 8 012 m，岛上主要包括口岸及养护建筑、道路、停车场地等。

本文主要研究地基沉降计算方法，对各种以砂作为回填材料的大面积软基处理方法进行对比，结合人工岛陆域形成工法和岛壁结构设计方案，提出软基处理方案，为人工岛填海工程设计提供依据。

1 珠澳口岸人工岛地质情况

人工岛场地范围内无明显的错断第四系覆盖层的断裂构造穿过，属构造相对稳定区[1]，地震基本烈度确定为Ⅶ度，天然地基允许承载力如表1所示，典型地质剖面图如图1所示。

表1 天然地基容许承载力表Tab le1 A llowablebearing capacity of natural foundation

图1 典型地质剖面图Fig.1 typicalgeologicalsectionmap

2 回填材料选择

人工岛的填海规模大、进度紧，结合场地提供标准的要求，陆域形成的回填料应尽量选用排水快速、沉降速度发生快的材料。在初步设计阶段，设计及研究单位从材料供应、环保、耐久、施工组织管理、工期及经济性等多个方面进行综合比对，认为砂作为回填材料在来源、储量、施工、后续地基处理方法上均具有较大优势，各方面均能满足人工岛回填的要求，推荐采用砂作为人工岛的回填料，本文的研究就是基于砂回填材料展开的[2]。

3 地基处理方案研究

根据人工岛场地的陆域布置及水工结构的不同，将整个场区分为岛内区和岛壁区，每个区根据自身特点可选用不同的处理方式。岛壁区是指西、北护岸的地基预处理区域，宽度为 110 m，即西、北护岸前沿线外侧 60m 和内侧 50m 之间的范围。岛内区是指岛壁区至东、南护岸前沿线后方 24~30m 之间的范围，如图 2 所示。

图2 人工岛地基处理分区图Fig.2 Artificialisland foundation treatmentpartition

3.1 岛壁区

由于西、北护岸采用半直立式混合结构，可在形成护岸施工前先进行地基处理，在软土层达到一定强度后进行开挖，然后再施工基床及护岸结构。岛壁区经过处理后，能够减少护岸基槽的开挖量和回填量，从而降低造价，保护环境[3]。

由于工期紧迫，为使护岸结构的施工具有充足的工期，应使护岸的地基处理在尽可能短的时间内完成，因此该范围不考虑采用吹泥的方式形成，而是直接填砂形成。地基处理方法采用施工速度快、处理效果好、对临时围堰边坡稳定影响小的真空联合堆载预压的方法。

3.2 岛内区

由于砂类土的加固需要振密与挤密，因此，对于海砂的地基处理，可以采用的方法包括强夯法、振冲密实法、井点降水联合堆载预压法、挤密砂石桩法及爆破挤密法、真空联合堆载预压等。在吹填砂工程中应用最为广泛的是振冲密实法，但由于珠澳口岸人工岛是在深厚的淤泥层上回填海砂形成的，振冲密实法对海砂下部的淤泥地基加固效果并不明显。

当人工岛陆域考虑采用砂作回填材料时，岛内区原泥面以上回填砂的厚度大约有 9.8m，作用在原状软土上的附加荷载较大。由于场地使用荷载有 30 kPa，原状软土若仅依靠回填砂的附加荷载进行固结沉降，其残余沉降不能满足使用要求，同时也为了减少施工工期，需要施加一部分预压荷载进行超载预压。因此人工岛岛内区回填砂方案，其地基处理方案主要考虑井点降水联合堆载预压方案、堆载预压方案和真空联合堆载预压方案，地基处理方案比选内容见表 2[4]。

表2 岛内区地基处理方案比较表Table 2 Com parison of the foundation treatmentschemesof the inner part of the island

经综合比较，井点降水联合堆载预压方案具有施工简单，施工工期短，施工费用低，加固效果显著等特点，故岛内区使用砂作为筑岛填料时的地基处理推荐采用降水联合堆载预压方案。

4 地基沉降计算

采用分层总和法对原状淤泥层进行沉降计算，计算公式如下：

式中：Sp为主固结沉降；Sp，t为预压时间 t时的主固结沉降； Ut为 预压 时间 t 时 的固 结度 ；Sp，t（residual）为主固结残余沉降；Ss，t30（residual）为次固结 残余沉降 ；Sresidual，t30为 30 a 残余沉降。

根据上述计算公式，结合表1的土体天然地基承载力的情况，沉降计算选择④层作为沉降计算的起始层，主要的计算指标见表 3、表 4。

表3 土层主要计算指标Table3 Main computing indicatorsofsoil layer

表4 e-p 曲线统计表Table 4 Statistical tableof e-p curve

根据表2的对比结论，岛内区地基处理采用堆载联合降水预压方案，护岸后方开挖三角区采用堆载预压处理，对岛内不同地质钻孔处进行沉降计算的结果如表5、表6所示。

5 结语

本文以港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程为背景，研究了人工岛采用填砂形成时大面积软基处理方法，并结合地基处理方法对岛内区的地基沉降进行了计算，得到以下结论：

表5 岛内区堆载联合降水预压沉降计算结果Table5 Settlement resultsof co-preloading of filland dewateringmethod in the inner partof the island

表6 岛内区堆载预压沉降计算结果Tab le6 Settlement resultsof preloadingmethod in the inner part of the island

1） 通过对比分别为岛壁区和岛内区推荐了合适的地基加固方案：即岛壁区采用真空联合堆载预压加固方案；岛内区采用降水联合堆载预压加固方案。

2） 采用分层总和法分别对岛内区的采用堆载联合降水预压方案和堆载预压方案的地基沉降分别进行了计算，得出的计算结果已应用于口岸人工岛的设计。

3）本文所得出的结论可在后续的珠澳口岸人工岛地基加固施工中得到印证和修改，所得参数和结论可为类似工程的地基加固设计、施工提供参考。

[1] 港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程初步设计[R].中交第四航务工程勘察设计院有限公司，2009. Preliminary plan for the reclamation project of the artificial island of Zhuhai-Macao Port in the HZMB[R].CCCC-FHDIEngineering Co.，Ltd.，2009.

[2] 澳门土木工程实验室，华南理工大学.找寻天然砂替代品或其它砂源研究报告[R].2008. Macao Civil Engineering Laboratory，South China University of Technology.Research on looking for substitutesof natural sand or othersand sources[R].2008.

[3] 董志良，胡利文，张功新.真空及真空联合堆载预压法加固软基的机理与理论研究[J].水运工程，2005（9）：83-91. DONGZhi-liang，HU Li-wen，ZHANGGong-xin.Mechanism and theoretical research on vacuum and vacuum-load consolidation of softground[J].Port&Waterway Engineering，2005（9）：83-91.

[4] 陈囡.人工岛填海工程软基处理应用技术研究[D].广州：华南理工大学，2009. CHEN Nan.Research on the app lied technology of soft foundation treatment in the reclamation project of the artificial island[D]. Guangzhou：South China University of Technology，2009.

Foundation treatment schemes of the artificial island of Zhuhai-M acao Port in the HZMB

QIANSuo-jun1，3，CHENNan2，LIU Jun-jun3
（1.Changsha University ofScience&Technology，Changsha，Hunan 410114，China；2.Guangzhou Chengxin Consulting Company on Supervising and Administering Highway Construction，Guangzhou，Guangdong 510420，China； 3.CCCCFirst Harbor Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300461，China）

For characteristicsof the sand filling formation of the artificial island of Zhuhai-Macao Port in the HZMB，this paper studies the possibilities of twomethods，which are the co-preloading of vacuum and fillmethod and co-preloading of fill and dewateringmethod.After comparative analysis，the suitable foundation treatments for the outerand inner partof the island are recommended，and according to that recommended schemes，the ground settlement calculation ismade.The results have already applied in the design ofsea reclamation projectsof the artificial island of Zhuhai-Macao Port in the HZMB.

artificial island；treatment of soft foundation；the calculation of settling amount；co-preloading of vacuum and fillmethod；co-preloading of filland dewatering method

U655.544

A

2095-7874（2014）06-0011-04

10.7640/zggw js201406004

2014-03-26

钱所军 （1978 — ），男，江苏扬州人，工程师，硕士，主要从事项目管理工作。E-mail：zjyhhn@163.com