淮安港洪泽盐化工码头围堰止水方案设计

潘伟明

摘 要：淮安港洪泽盐化工码头工程，位于江苏省中部偏北的淮安市洪泽县境内苏北灌溉总渠南侧。由于防洪要求码头平面采用顺岸入式布置，围堰止水是保证正式建筑物施工的关键，采取行之有效的止水方案可以有效保证施工质量和缩短施工周期。

关键词：码头；围堰止水；方案设计

1 工程概况

本工程顺沿岸线自西向东共布置2个待泊锚地、21个泊位、翼墙，驳岸衔接原航道岸坡。码头顶高程+11.5m，港池底高程+5.3m。码头水工建筑物采用C30钢筋砼扶壁式结构，上部设置高度为1m的钢筋砼胸墙，胸墙顶部前沿设置护轮坎。

码头处该段堤防整体退建，现有堤防河岸线向后退51.2m，需按原标准新筑。

整个施工区域断面如图1：

图1 码头施工断面图

2 工程地质和水文特征

2.1 工程地质

根据《地质勘测报告》钻探揭露，按地基土时代成因、物理力学性质特征，将码头前沿和后方场地地基土分6个工程地质层。自上而下地层主要特征分述如下：

1层：堤身填土（Q4ml）。主要以暗黄色、黄灰色、灰黄色粘土和壤土为主，混铁锰粉末和结核，夹礓结石，含植物根茎及腐植物。层厚6.5m左右，标高？荦8.06～？荦15.17。

2-1层：粉质粘土。暗灰色、暗黄色，可塑～硬塑状，含铁猛粉末。层底标高？荦6.17～？荦8.42，层厚1.4m左右。

2-2层：粉质粘土，底部砂性大。黄色、棕黄色，硬塑状，含铁猛粉末或结核，夹礓结石。层底标高？荦4.01～？荦5.84，层厚2.8m左右。

3-1层：重粉质壤土，局部为粘土或砂壤土。黄色、棕红色，可塑状，粘土中含少量铁猛粉末，局部夹礓结石。该层局部缺失，层底标高？荦1.31～？荦3.75，层厚1.8m左右。

3-2层：轻粉质壤土，夹粘土薄层。黄色、棕红色、暗红色，软塑～可塑状，粘土中含少量铁猛粉末，夹礓结石。该层局部缺失，层底标高？荦-2.26～？荦2.15，层厚2.7m左右。

4层：重粉质砂壤土（Q3al）。黄色、暗黄色、灰黄色，密实状，局部含砾石。该层局部缺失，层底标高？荦-1.62～？荦-0.91，层厚3.6m左右。

5-1层：粉质粘土，局部夹砂壤土薄层。黄色、暗黄色、棕红色，可塑～硬塑状，夹礓结石（局部含量高）。层底标高？荦-4.79～？荦-2.66，层厚2.5m左右。

5-2层：重粉质砂壤土，局部为壤土。暗黄色、灰黄色，密实状，局部含砾石。层底标高？荦-7.36～？荦-3.96，层厚2.2m左右。

5-3层：粉质粘土，局部夹砂壤土薄层。黄色、棕红色，可塑～硬塑状。该层局部缺失，层底标高？荦-9.15～？荦-6.96，层厚2.1m左右。

5-4层：重粉质壤土，局部为砂壤土。黄色、灰黄色，密实状。该层局部缺失，层底标高？荦-10.84～？荦-7.61，层厚1.1m左右。

6层：粉质粘土，层底局部含砂或砂性大（Q3al）。黄色、暗黄色、灰黄色、黄灰色，硬塑状，含铁锰粉末或结核（局部富集），夹礓结石。本次钻探孔深40.0m未揭穿此层。

其中④层重粉质砂壤土中存在承压含水层，由于土体的不均匀性，在水位差作用下，覆盖土层的重力不能抵抗地下水的浮托力，部分粉细砂由泉眼带动流失，易造成基坑内管涌。码头前沿挡墙基础底标高4.7m左右，多位于2-2层粉质粘土或3-1层重粉质壤土上。

2.2 水文特征

场地勘探深度内地下水为孔隙潜水和承压水。

（1）孔隙潜水

主要含水地层为1层填土和2层粘土，勘探期间地下水稳定地下水位埋深1.2～1.6m。地下水位不同季节有升降变化，一般雨季上升，旱季下降；大气降水及灌溉总渠河水为地下水的主要补给来源，其次为地表水的渗入补给；以地面蒸发和侧向径流、越流为主要排泄途径。

（2）承压水

主要赋存于4层粉细砂、6层粉细砂中。地下水迳流滞缓，以侧向补、排为主。上覆3层粘土和5层粘土为相对隔水层。承压水位埋深约为4m。对本工程有影响。

场地浅层地下水主要为上层滞水和第四系孔隙潜水，主要赋存于1层填土、3层壤土（夹砂壤土）、4层重粉质砂壤土及5层壤土或砂壤土中。

地下水位不同季节有升降变化，一般雨季上升，旱季下降；大气降水及灌溉总渠河水为地下水的主要补给来源，其次为地表水的渗入补给；以地面蒸发和侧向径流、越流为主要排泄途径。地下水位一般位于8.5～9.3米。

表1 土层渗透系数及评价表

表2 设计特征水位表

3 围堰止水方案设计

根据地质和水文资料，结合本工程主体建筑物的施工，在码头前沿采取设置防渗墙与井点降水相结合的止水方案。其中防渗墙的设置综合经济成本和进度因素，采取两套方案，分别为钢板桩止水防渗墙、水泥搅拌桩止水防渗墙。

3.1 防渗墙设计

防渗墙布置于围堰中间位置，设计顶高程与施工期苏北灌溉总渠水位齐平，取？荦9.5。防渗墙底高程的确定原则是进入⑤层土，底高程取？荦-2.5，⑤层土水平渗透系数4.67×10-5，可将该土层作为隔水层。防渗墙有效桩长为12m。

桩长验算

采用土基的渗流的渗径系数法，计算如下：

L≥CH

L=ΣLh+mΣLv

式中：L-地下轮廓线化引总长度（m）；c-渗径系数，取9；H-计算水头，取5.4m；Lh-地下轮廓线水平段长度（m）；m-垂直段换算为水平段长度的换算系数，对多板桩，取2.0；对齿墙和单板桩，取1.5；对墙身垂直段，取小于等于1.0；LV-地下轮廓线垂直段长度（m）。

L=1.5×（9.5+2.5）+1.5×（4.1+2.5）+23+4.35+3.0+3.8=62.05

CH=9×5.4=48.6

所以L>CH，即12m长防渗墙能满足渗径长度。通过现场典型施工情况看，可以满足本工程要求。

图2 水泥搅拌桩施工断面图

3.2 配套井点降水设计

根据现场施工条件、结合施工进度要求，码头基坑每300m作为一个工作面，基坑底面宽10.0m，坑底高程？荦4.6m，背水侧开挖边坡1：0.5至高程？荦7.8m二级平台，迎水侧开挖边坡1：1至高程？荦8.4m二级平台。

深井布置于？荦8.5二级平台，离边坡边70㎝处采用双排井点布置，选用总管直径为127mm，钻孔12m深，回填1m砂滤层至井底高程？荦-2.5m，深井内径Φ312，深井泵抽水流量取12m3/h。

基坑中心要求降水深度为：S=9.3-4.2=5.1m

采用双排轻型井点降水，取水力坡度为1/7，井点露出地面为0.2m，滤管长度为1m，井点管所需埋设深度为：H，=8.4-4.2+0.2+1+8÷7=6.5m

则井点管长度选用7m，直径为50mm。

轻型井点基坑降排水断面如图3：

图3 基坑降排水断面示意图

基坑涌水量计算按无压非完整型双排布置，计算公式如下：

Q=1.366K（2H0-S）S/log10R-log10X0

H0（含水层有效厚度）=9.3+10.7=20m

S（水位降低值）=9.3-4.2=5.1m

K=1m/d（查施工计算手册P201，取粉土与砂的界限值）

R（抽水影响半径）=1.95S√H0K=44.5m

X0（基坑假想半径）=0.29（a+b）=0.29（9.2+100）=31.7m（a、b分别为基坑的长、短边）

Q=1.366K（2H0-S）S/logR-logX0=1650.4m3/d

井点管数量与间距计算

单根井点出水量：q=65πdlk1/3=10.2m3

井点管数量：n=1.1Q/q=178（根）

井点管间距：D=L/n=200÷178=1.1m>15d=0.75m，满足要求抽水设备选用

根据总管长度200m，井点管数量178根

水泵所需流量 Q1=1.1×1650.4=1815.4m3/d=75.6m3/h

根据上述参数，查相关离心水泵选用手册，选用4B-35型离心泵可以满足要求。

4 结束语

本工程应用的两种止水方案（钢板桩防渗墙+井点降水方案，水泥搅拌桩防渗墙+井点降水方案），在实际应用中均取得了较好的效果、实现了码头基坑干施工作业的效果。但两种方案在经济成本和施工进度方面各有优缺，现就两套方案实施情况分析如下：

经济成本方面：经过现场比对，两套方案中钢板桩防渗墙+井点降水每米岸线约1万元；水泥搅拌桩防渗墙+井点降水每米岸线约0.44万元。钢板桩购买成本高，即使采取租赁，其主体施工期间相对租金较高；水泥搅拌桩相比而言，施工成本较低。所以，从成本控制考虑，优先选择水泥搅拌桩防渗墙+井点降水方案。

施工进度方面：现场施工针对300m施工段，单台设备作业比较分析，钢板桩防渗墙+井点降水方案施工时间约为9天；而水泥搅拌桩防渗墙+井点降水施工时间约为15天。从进度比选上优先选择钢板桩防渗墙+井点降水方案。

综上所述，在码头工程围堰止水方案比选中，应优先选择水泥搅拌桩防渗墙+井点降水方案，现场施工可通过成本核算来增加水泥搅拌桩机设备来缩短施工工期。