温州港瓯江港区灵昆作业区灵霓北堤段港口陆域形成工程围堤设计

刘智荣 宣立锋

【摘要】温州港瓯江港区灵昆作业区灵霓北堤段港口陆域形成工程是填海造地项目， 工程地质条件很差，软弱土层深厚，承载能力低，沉降大，具有一定的技术难度.

【关键词】填海造地项目；软弱土层深厚；沉降大

一、工程概况

温州港瓯江港区灵昆作业区灵霓北堤段港口陆域形成工程是填海造地项目，位于瓯江口门处灵昆作业区北岸，围垦成陆后将作为灵昆作业区新增岸线后方的港区陆域。温州市瓯江口新区灵昆北堤外滩涂围垦形成陆域面积1616186m2，以现状北堤水闸为界分为西围垦区和东围垦区，陆域形成设计高程5.0m。

二、自然条件

1 地形地貌

本项目陆域形成区域位于浙东南沿海岛屿区，场地地貌可细分为冲海积平原地貌、潮间带地貌二种类型，长年厚层淤泥覆盖，工程性质极差。主堤前沿泥面高程-5～-11m（85国家高程，下同）。

2 设计水位

50年一遇高水位：5.07m；设计高水位：3.33m；设计低水位：-2.73m；50年一遇低水位：-3.50m

3 设计流速

堤前顺岸流最大流速2.5m/s。

4 设计波浪

围堤主要来浪方向为ENE～ESE，该堤目前设计标准确定为50年一遇，有效波波高为3.16m。

5 工程地质

根据工程岩土工程勘察报告，围堤地质主要物理力学指标见表1。

三、工程主要特点

围堤是整个围垦项目的最外围屏障，本项目的主要设计特点如下：

1 地质条件很差，软弱土层深厚，承载能力低，沉降大，外侧面临开敞海域，陆域形成、海堤结构的设计应充分考虑自然条件，具有一定的技术难度。

2 海堤设计方案应保证海堤等级以及必要的安全稳定和防潮挡浪功能，结合风浪条件和地质条件，选择合理的海堤结构断面、堤心材料及地基处理方案。

3 陆域形成填料以疏浚土为主，初始含水量高，地基承载力极低，压缩量大，陆域形成后应选择适应吹填疏浚土特点的软基处理方案。

4 本项目的主要建筑材料是填筑海堤的石料和陆域形成的土料，其按质保量供应是本工程顺利推进的关键。

四、工程设计

1 设计标准

围堤工程安全等级按二级设计，防潮（洪）标准按50年一遇潮位及波浪设计，允许越浪量≤0.02m3/（s.m）。

2 设计荷载

1）施工荷载：10KPa。

2）使用荷载：围堤内侧距离防浪墙前沿线30m内按20kPa，30m外按50kPa设计。

3）波浪力：波浪对围堤的作用力等。

4）地震荷载：按照6度地震烈度进行设防。

3 工程布置

西围垦区平面形态上呈现矩形，纵深337m～553.5m，宽度1454.5m。西围垦区新建围堤长2263.1m；东围垦区距西围垦区约640m，平面形态亦呈现矩形，纵深约400m，宽度2483.4m。东围墾区新建围堤长3336.7m。

4 堤顶越浪量计算

按《港口与航道水文规范》斜坡堤堤顶有胸墙时的越浪量计算：

经计算，斜坡堤堤顶越浪量为0.0154 m3/s.m，满足规范及设计标准。

5 地基加固设计

地基加固采用打设塑料排水板法。根据地形、地质特点，分段设计，各段采用不同的地基加固参数。

首先在基底铺设2层冲灌砂被垫层H=1m，再水上施工C型塑料排水板，排水板间距1.0m，正方形布置，排水板插打宽度和深度根据稳定和沉降计算确定。然后再铺设一层冲灌砂被 H=500mm，顶部叠合一层280g/m2编织土工布，上设500mm厚10～100kg堤心石，在此基础上分级抛填块石，按地基固结和强度增长的速率，逐级加载至设计高程。

6 堤身设计

围堤采用抛石斜坡堤结构，西区和东区的围堤和侧堤堤顶高程均为6.5m，防浪墙顶高程7.7m。堤顶宽度为4.5m。

西区后方陆域施工吹填标高7.1m，陆域形成设计高程5.0m；东区后方陆域施工吹填标高7.4m，陆域形成设计高程5.0m。

围堤内外堤顶至高阶抛理块石平台间设计坡度为1：1.5，各抛理块石平台之间的设计坡度为1：4。堤心为回填300kg以下堤心石，含泥量不大于10%。

7 稳定计算

根据《港口工程地基规范》，斜坡堤整体稳定采用总应力法，按圆弧滑动面计算。计算方法采用简化Bishop法，施工期采用十字板指标，并考虑强度增长，使用期采用直剪固快指标。荷载持久组合：按极端低水位验算整体稳定性；荷载短暂组合：按设计低水位验算整体稳定性。各断面抗力分项系数均满足要求，典型断面稳定计算成果见表2，图1。

8 围堤沉降分析

围堤堤地基采用塑料排水板进行处理施工期将有较大沉降，软土层厚自海端向岸端逐渐减小，沉降量也逐渐减小。沉降量按照《港口工程地基规范》进行计算，总沉降量计算采用分层总和法，施工期沉降量根据应变固结度进行推算。主堤部分沉降计算成果见表3。

由表可见，由于软土层较厚，围堤总的沉降量十分大，实际沉降量和工后预留沉降量宜以实测值分析后确定。

9 合龙口设计

为了引导水流从龙口进出，保证围堤的安全，本围堤工程在东、西围区主堤处各设置1个合龙口，均位于主堤中部，西围垦区龙口口门宽100m，东围垦区龙口口门宽150m。

龙口结构按4级建筑物设计。根据水力计算，保护期内龙口设计流速取2.0m/s，堵口期龙口设计流速取3.0m/s。

龙口所在位置地基处理与围垦区主堤断面相同。在完成冲灌砂被、插打塑料排水板、敷设冲灌砂被覆盖层后，在砂被上铺设大块石护面防止龙口区域冲刷。口门底部临时护底采用600kg以上大块石，厚1200mm，合龙堵口采用200～300kg块石，顶宽5m，顶标高4.2m。为加强龙口保护，龙口两侧边坡及主堤100m范围内坡均采用500～700kg大块石。

五、施工要点

1 围堤的施工顺序

测量放线-→铺设两层冲灌袋装砂垫层→打设塑料排水板→铺一层冲灌袋装砂被覆、覆盖针刺编织工布、软体排→间隔分级回填堤心石至4.0m→铺设碎石垫层、反滤土工布→陆域形成吹填至2.0m→堤顶结构6.5m→陆域吹填→待堤后回填完成且地基基本稳定后安放扭王块护面、浇筑挡浪墙→堤顶路面施工

2 施工注意事项

1）为保证结构安全，应合理安排施工进度，各工序应合理衔接，各作业断面应流水作业以保证地基有一定的固结时间和保证工期要求。

2）地基加固的目的是保证施工和使用过程中的稳定性，为确保加固质量，在地基加固进行施工监测和检测，主要内容包括：土体沉降观测、土体侧向位移观测、孔隙水压力观测、挡浪墙沉降观测、隔堤前沿水深观测等。

参考文献：

[1] JTS145-2015港口与航道水文规范[S].

[2] JTS147-1-2010港口工程地基规范[S].