二级围堰在吹填造陆工程中的应用

尹海涛

（中交天津港航勘察设计研究院有限公司，天津 300461）

二级围堰在吹填造陆工程中的应用

尹海涛

（中交天津港航勘察设计研究院有限公司，天津 300461）

某些吹填造陆工程区域边界已完成围堤的顶标高低于后期吹填设计标高，可通过在原围堤上修建二级围堰来解决此问题。文中分析了常见二级围堰堤心结构，介绍了其在工程中的应用，提出相应的注意事项，为二级围堰的设计和使用提供参考。此外，在新建吹填围堰上修建二级围堰也可以节省工程费用。

吹填工程；二级围堰；稳定性；堤心材料

近年来，由于某些吹填造陆工程区域边界已经完成了其它项目，例如防波堤、护岸、吹填围堰等的建设，而这些项目形成的建筑物标高往往与后期临近的吹填造陆项目围堰设计顶标高不一致，其中一种情况就是现有围堰设计顶标高低于后期吹填设计标高，通常采用在现有围堰上修建二级围堰的方式来解决此问题。

某些情况下，在新建吹填围堰的堤顶修建二级围堰也可以很好地节省工程建设费用，所以二级围堰在吹填造陆工程中的应用较为广泛，本文就常见的二级围堰进行了阐述分析，并提出了设计使用注意事项，为工程设计和施工提供参考。

1 常见二级围堰堤心结构

吹填二级围堰多采用斜坡式结构，常见的堤心材料可根据设计要求及现场条件分为以下几种。

1.1 模袋固化土堤心

根据JTS 181-5—2012《疏浚与吹填工程设计规范》[1]的要求，“吹填围堰高度较大并有条件进行分层吹填、分层处理时，考虑围堰与吹填的充分结合与相互依托，优先考虑利用吹填土料修筑围堰”，而国内更常见的吹填土料为淤泥及淤泥质黏土，模袋固化土的结构型式可就地取材，直接利用当地丰富的淤泥及淤泥质黏土资源，也能在一定程度上达到环保的效果。

1.2 素土堤心

素土是天然沉积形成的土层中没有掺杂白灰、河流带来的砂石的土，密度均匀，有一定黏稠度，可用于二级围堰堤心材料。

1.3 充砂袋堤心

充砂袋堤身结构形式利用土工织物的成型作用，采用吸砂设备或泥浆泵就近取砂充填筑堤，逐级充填砂袋堤心至设计高程，机械化程度较高，施工进度较快，工程费用较低。

1.4 袋装砂堤心

袋装砂堤心是将土工织物缝制成袋，袋内冲砂，累积成堤心的结构。

2 各堤心材料优缺点

常见的堤心材料优缺点见表1，堤心材料可根据使用要求及现场条件综合确定。

表1 吹填二级围堰堤心材料优缺点Table 1 M aterial′s merit and demeritof secondary cofferdam for reclamation

3 工程应用

工程实际可根据使用要求以及原材料的价格和来源等，经优缺点比选后综合确定堤心材料。

3.1 在原围堰堤顶修建二级围堰

如原有围堰顶宽较宽，为节省造价，可直接在原有围堰堤顶修建二级围堰，堤心材料可采用素土、充砂袋、袋装砂等，其中素土堤心和充砂袋结构在天津南港工业区吹填造陆工程中均有应用并顺利实施。如原堤顶有防渗要求，可在二级围堰的吹填侧铺设土工膜。见图1和图2。

图1 素土二级围堰典型断面图Fig.1 Typicalsection of secondary cofferdam for reclamation with plain filled dike core

图2 充砂袋吹填堤顶二级围堰典型断面图Fig.2 Typicalsection of secondary cofferdam for reclamation on the top of cofferdam w ith sand-filled bags dike core

3.2 在原围堰堤身修建二级围堰

原围堰堤顶由于使用要求导致无法直接在堤顶修建二级围堰时，可考虑在堤身上修建，这种情况下充砂袋堤心更加经济合理。这种修建方式往往会对原有围堰的整体稳定性造成影响，所以需仔细验算修建二级围堰后的整体稳定性，如有需要，可先进行吹填，待吹填至一定高程，吹填土形成反压后再修建二级围堰，见图3。

图3 充砂袋吹填堤身二级围堰典型断面图Fig.3 Typicalsection of secondary cofferdam for reclamation on the body of cofferdam w ith sand-filled bags dike core

3.3 在新围堰堤顶修建二级围堰

在某些工程区域，由于吹填土料的淤泥及淤泥质黏土含量较高，对吹填土进行地基处理后沉降量较大，吹填标高往往比交地标高高出3～4 m左右，吹填围堰顶高程也会随之升高来满足吹填要求，为了满足围堰结构的稳定性要求，吹填围堰的断面结构会比较复杂和庞大。

同时，场地交付之后吹填围堰高出场地标高太多，围堰拆除量也很大，这极大地增加了施工工程量和施工费用。

在条件允许的情况下，可通过分级修建围堰的方式来减小围堰结构断面，以此来节省工程费用。根据已有的工程案例，建议一级吹填围堰顶标高和场地区域使用标高保持一致，如有特殊要求（兼做道路等），可按要求设计一级围堰顶标高，二级围堰顶标高根据吹填标高来设计。后期地基处理完成后，拆除二级围堰可用于场地找平，见图4。

图4 在新围堰堤顶修建二级围堰典型断面图Fig.4 Typicalsection of secondary cofferdam for reclamation on the top of the new cofferdam

4 注意事项

4.1 注意对原围堤稳定性的影响

当在原围堤上修建吹填二级围堰时，需验算对原围堤稳定性的影响。验算时可根据原围堤建设情况综合考虑土层计算参数，如果原围堤下面土层已完成固结，可采用固结指标计算；如果原围堤下面土层未完成固结，可采用直剪或者十字板指标计算。

地基整体稳定验算，其危险滑动弧面应满足下式：

式中：γ′0为重要性系数，安全等级为一级、二级、三级的建筑物，分别取1.1、1.0、1.0；Msd为作用于危险滑动面上滑动力矩的设计值，kN·m/m；γR为抗力分项系数；MRk为危险滑动面上抗滑力矩的标准值，kN·m/m。

设计时一定要确保原围堤的安全稳定性，合理控制加荷级。若原围堤另外一侧已完成吹填，可在后吹填侧吹填至一定高程形成反压，再修建二级围堰。

4.2 沉降计算

地基最终沉降量可按下式计算[3]：

式中：Sc为地基最终沉降量设计值，cm；n为压缩层范围的土层数；ms为修正系数，按经验选取或由现场试验确定；e1i、e2i分别为第i层土受到平均自重应力设计值和平均最终应力设计值压缩稳定时的孔隙比设计值，可取均值；hi为第i层土厚度，cm。

4.3 二级围堰顶高程

根据JTS 181-5—2012《疏浚与吹填工程设计规范》[1]，吹填围埝的堤顶高程应按下式计算：H=HR+HC+HA

式中：H为围埝顶高程，m；HR为吹填设计高程，m；HC为预留沉降量，m，根据原地基及吹填土质确定；HA为安全超高，m，取0.5～1.0 m。

一般情况下，由于原围堤建成的时间较长，地基土已经基本完成固结，预留沉降量很小，故吹填二级围堰顶高程比吹填设计高程高0.5～1.0 m即可。

4.4 防紫外线

吹填施工往往会持续较长时间，吹填二级围堰的充填袋袋布在长期日晒下会发生破坏，在设计使用时，要对裸露的充填袋袋布“抗紫外线强度保持率”技术指标提出要求，一旦发生破坏要及时修补。

4.5 做好与原围堤衔接

在原围堤堤顶修建二级围堰时，要注意堤顶是否平整，如有道牙或者胸墙要避免充填袋被划破。此外，还要做好防渗工作，若防渗要求较低，可根据需要在吹填侧二级围堰堤脚处预留排水沟。

在原围堤堤身上修建充砂袋二级围堰时，若与原围堤接触的地方为块石等材料，需事先铺设垫层以防止袋布破坏。二级围堰的倒滤层结构需要与原围堤进行合理衔接，以避免出现漏泥漏砂的情况[2]。

5 结语

在已有围堤上修建二级围堰时，其堤心材料和结构可根据使用要求综合考虑，要详细验算对原围堤稳定性的影响，严格控制加荷级，要做好二级围堰与原围堤的衔接，还需考虑堤顶防渗、充填袋袋布防紫外线破坏和块石划破等因素。

在新建吹填围堰上也可根据需要修建二级围堰，以便于减小围堰断面，节省工程费用。

[1]JTS 181-5—2012，疏浚与吹填工程设计规范[S]. JTS 181-5—2012,Design code fordredging and reclamation works [S].

[2]JTS 207—2012，疏浚与吹填工程施工规范[S]. JTS 207—2012,Construction code for dredging and reclamation works[S].

[3]JTS 147-1—2010，港口工程地基规范[S]. JTS 147-1—2010,Code for soil foundations ofportengineering[S].

App lication of secondary cofferdam in land reclamation works

YIN Hai-tao
（CCCC Tianjin Port&Waterway Prospection&Design Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China）

Some land reclamation works has been completed,and the top elevation of the completed cofferdam is lower than the elevation of the future reclamation works,we can build the secondary cofferdam on the completed cofferdam to solve this problem.We analyzed the common dike core structure of secondary cofferdam,and introduced its application in engineering, proposed the matters needing attention and provided reference for the design and use of secondary cofferdam.In addition,the construction ofsecondary cofferdam on the top of the new reclamation cofferdam willsave lots of engineering costs.

reclamation works;secondary cofferdam;stability;dike core materials

U655.4

B

2095-7874（2016）11-0052-04

10.7640/zggw js201611012

2016-06-20

尹海涛（1983— ），男，山东青岛市人，硕士，工程师，港口、海岸及近海工程专业。E-mail：thy_yht@126.com