淺議填海工程中阻水圍堰得設(shè)計(jì)與施工

1、淺議坡面阻水措施在海堤圍堰工程中的應(yīng)用【摘要】本文以深港西部通道、廈門機(jī)場、深圳后海灣等填海工程為實(shí)例，對海堤圍堰的設(shè)計(jì)與施工中坡面阻水措施的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討?！娟P(guān)鍵詞】填海工程 海堤圍堰 坡面阻水措施1概述適應(yīng)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對用地的需求，近年來大面積填海工程陸續(xù)上馬。在填海工程中，修筑海隔堤或圍堰是首要的，因?yàn)樗梢杂行У亟鉀Q填海工程中的如下問題：（1）圍隔填海區(qū)域，切斷施工區(qū)與外海的水力聯(lián)系，給填海施工創(chuàng)造干作業(yè)的條件，防止填筑材料被潮汐海浪的沖掏；（2）創(chuàng)造施工環(huán)境及條件，提供施工臨時(shí)道路及場區(qū)分塊，有利于施工技術(shù)組織；（3）將施工區(qū)域與臨近海域隔離，防止填海工程施工對周邊海域的污

2、染。海堤圍堰的一個(gè)重要功能就是切斷填海區(qū)域與相鄰海域的水力聯(lián)系，這就要求海堤、圍堰具有隔水功能。因海堤、圍堰的填筑施工受海浪、潮汐影響，且海底通常有深厚的淤泥層，采用均質(zhì)粘土壩結(jié)構(gòu)形式的堰體隔水無法實(shí)施，通常采用拋石擠淤等方法形成圍堰、海堤。拋石堤身中空隙大，無法起到隔水功能，須在海堤、圍堰中設(shè)置阻水措施。目前，拋石海堤、圍堰中常采用的阻水措施主要有以下2種：（1）心墻止水措施，即在堤身中形成防滲墻，達(dá)到止水的目的。例如，廣東臺山市銅鼓電廠進(jìn)水明渠取水口的海堤止水采用的是在堤身中形成旋噴樁止水帷幕；廣東大亞灣核電站圍堰止水采用在堤身中機(jī)械沖槽灌注水泥膨潤土混合漿，形成柔性防水帷幕等。心墻止水措

3、施往往花費(fèi)代價(jià)大，工程造價(jià)高，工序交叉，影響工程進(jìn)度，因而在地基為深厚淤泥層的大面積填海工程中較少使用。（2）坡面阻水措施，即用袋裝粘性土、土工膜等隔水材料在海堤、圍堰的坡面形成阻水體，達(dá)到隔水防滲目的的措施。因坡面阻水技術(shù)具有工法簡單、阻水效果好、建設(shè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于廣東、福建等沿海地區(qū)。坡面阻水措施按阻水體鋪設(shè)位置不同，可分為外設(shè)型和內(nèi)設(shè)型，本文通過深港西部通道、廈門機(jī)場、深圳后海灣等填海工程實(shí)例，對這兩種坡面阻水措施的應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。實(shí)踐證明，阻水措施的工程量及投資在大面積填海工程的總量中所占比重雖不大，但其技術(shù)方案的采用及施工，對填海工程的總進(jìn)度、工程質(zhì)量影響都很大，應(yīng)予以

4、充分的重視。2 外設(shè)型坡面阻水措施的應(yīng)用外設(shè)型坡面阻水措施是采用隔水材料在海堤、圍堰的迎水坡面形成阻水體，達(dá)到隔水防滲目的的措施，這措施在深港西部通道工程中大規(guī)模地采用。深港西部通道工程位于深圳灣蛇口東角頭北側(cè)的淺海區(qū)域，工程規(guī)劃填海1.3萬平方公里，是目前國內(nèi)較大規(guī)模的填海造陸工程，該工程為國家重點(diǎn)工程，它的建設(shè)對深圳、香港兩地的交流與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義，其工程布置見圖一。圖一 西部通道工程海堤圍堰平面示意圖填海區(qū)域原始地形為漁民蠔田及蟹養(yǎng)殖場，水深2.675.61m，工程所在的區(qū)域受海洋潮汐作用影響較大，潮汐屬于不正規(guī)的半日潮，在一個(gè)月大部分時(shí)間內(nèi)，每日有兩個(gè)高潮和兩個(gè)低潮，據(jù)施工期間的

5、潮水位觀測資料，最低潮水位為-0.71m，最高潮水位為1.69m，潮差2.4m。填海工程施工首先填筑外海圍堰及內(nèi)隔堤，以利于抽排海水，進(jìn)行填海區(qū)域的軟基處理和場坪、道路填筑。圍堰海堤的填筑材料為開山土石方，填筑時(shí)因受潮汐、海浪的沖刷，淤泥面以上圍堰堤身中的細(xì)顆粒基本上被海水帶走，無法起到阻水的作用，針對海堤圍堰漏水問題，經(jīng)過多方論證，決定采用外設(shè)型坡面阻水方案。2.1外設(shè)型阻水圍堰的結(jié)構(gòu)外設(shè)型坡面阻水措施主要是將一定強(qiáng)度的復(fù)合土工膜鋪設(shè)在堤面上，以阻隔海水透過圍堰。阻水圍堰的結(jié)構(gòu)主要由土工膜、壓膜墩和壓膜砂枕組成，結(jié)構(gòu)簡圖見圖二。圖二 西部通道外設(shè)型坡面阻水措施示意圖2.1.1土工膜 土工膜是

6、圍堰阻水的主要構(gòu)造，它從堤頂沿坡面鋪設(shè)，下端與坡底淤泥相連接，形成圍堰坡面的隔水層，防止海水進(jìn)入圍堰海堤內(nèi)。土工膜選用我國沿海地區(qū)目前常用的防滲土工材料經(jīng)編復(fù)合土工膜，土工膜阻水特性及規(guī)格如下：（1） 結(jié)構(gòu)：二布二膜，幅寬23m（2） 平均厚度：2.8mm（3） 單位面積質(zhì)量：85080g（4） 經(jīng)向、緯向斷裂強(qiáng)度：45kNm（5） CBR頂破強(qiáng)度：6.5kN（6） 斷裂伸長率：20%30%（7） 滲透系數(shù)：1.110-12s 2.1.2壓膜墩壓膜墩是順堤向通長布置的漿砌石墩，其作用是為土工膜和壓膜砂枕的固定提供著力點(diǎn)，防止土工膜順堤坡面滑動。在深港西部通道工程中，采用壓膜墩端面尺寸為1608

7、0。2.1.3 壓膜砂枕為防止海浪、海風(fēng)沖擊破壞土工膜，沿土工膜縱向每間隔4m壓一條長砂枕。砂枕直徑50cm，每節(jié)長度46m，砂枕之間用2cm尼龍繩系緊、固定，砂枕應(yīng)從坡頂延伸至坡底淤泥中，砂枕的構(gòu)造為土工布袋內(nèi)包裹砂粒，土工布采用經(jīng)編涂膠土工布，厚0.5mm，縱向抗拉強(qiáng)度40kNm，延伸率25%，滲透性10-1s，砂作為壓膜砂枕的填充物，不需什么特殊要求，可就地取材，采用海砂。2.2阻水圍堰的施工 拋填開山土石形成圍堰海堤后，應(yīng)及時(shí)鋪設(shè)土工膜，并設(shè)置壓膜墩及壓膜砂枕。因土工膜一部分需要水下鋪設(shè)，并在鋪設(shè)過程中受潮汐影響，施工具有一定難度，所以整個(gè)鋪設(shè)過程需要統(tǒng)籌安排，保證施工合理、有序地進(jìn)行

8、。深港西部通道工程采用的施工工序?yàn)椋海?） 堤坡面上鋪墊2030cm粘性土并整平；（2） 將經(jīng)編復(fù)合土工膜（門幅23m）依據(jù)堤頂至坡底淤泥內(nèi)12m左右長度剪裁土工膜，兩幅土工膜之間相互搭接3040cm，用溫控粘合機(jī)粘合；（3） 陸上與水上船只配合鋪設(shè)土工膜，并壓上砂枕；（4） 修筑坡頂漿砌石壓膜墩，堤坡面上長砂枕用2cm尼龍繩系牢固定。3 內(nèi)設(shè)型坡面阻水措施的應(yīng)用內(nèi)設(shè)型坡面阻水措施是采用隔水材料在海堤、圍堰的背水坡面形成阻水體，達(dá)到隔水防滲目的。內(nèi)設(shè)型坡面阻水措施在廈門機(jī)場填海工程中得到了成功地運(yùn)用；在深圳后海灣4.2平方公里填海工程的設(shè)計(jì)中，海堤隔堤阻水措施亦采用此方案。 廈門機(jī)場海堤圍堰阻

9、水結(jié)構(gòu)設(shè)置在海堤的背水側(cè)，阻水材料以袋裝粘性土為主，阻水體厚度從坡頂至坡腳為13米。實(shí)踐證明，廈門機(jī)場填海等工程采用內(nèi)設(shè)圍堰阻水是非常成功的。根據(jù)采用內(nèi)設(shè)阻水措施運(yùn)用的成功經(jīng)驗(yàn)，在深圳后海灣4.2平方公里的填海工程設(shè)計(jì)中，采用了海堤圍堰的內(nèi)設(shè)型坡面阻水措施，其典型斷面如圖三：圖三 內(nèi)設(shè)型坡面阻水措施示意圖 設(shè)計(jì)在被水坡側(cè)先用袋裝砂鋪設(shè)一層墊層整平，再鋪設(shè)防水土工布，在鋪設(shè)好的防水土工布上填筑袋裝粘土防滲層，防滲層厚度為上部最小水平寬度不小于1米，底部不小于1.5米，內(nèi)坡的坡率設(shè)計(jì)為1:1。4 結(jié)束語總結(jié)沿海地區(qū)填海工程中的海堤、圍堰止水措施的實(shí)施情況，得出以下幾點(diǎn)體會：（1）在條件允許的情況下

10、，海堤圍堰的隔水采用坡面阻水措施要比心墻止水措施更經(jīng)濟(jì)且易于實(shí)施，（2）將復(fù)合土工膜應(yīng)用于海堤圍堰阻水的技術(shù)具有很好的推廣意義，這一技術(shù)在深港西部通道工程中得到了大規(guī)模的采用，總結(jié)設(shè)計(jì)、施工中的經(jīng)驗(yàn)，這一新技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)施，施工速度快。傳統(tǒng)的攪拌樁、旋噴樁帷幕止水工藝在塊石拋填的海堤上施工難度大，甚至無法實(shí)施，而采用復(fù)合土工膜阻水只需粘合、鋪筑等工序，可以快速阻水；因采用土工膜材料單價(jià)低，較其它止水措施可大量節(jié)省工程造價(jià)。 （3） 由于潮汐變化，圍堰內(nèi)外的水位差是不斷變化的，有時(shí)圍堰外水位高于圍堰內(nèi)水位，有時(shí)圍堰內(nèi)水位高于圍堰外水位，同時(shí)由于潮汐、海浪的淘刷外側(cè)坡腳，影響阻水效果。此時(shí)，采用內(nèi)設(shè)型坡面阻水措施具有明顯優(yōu)點(diǎn)。首先，內(nèi)設(shè)型坡面阻水體位于海堤內(nèi)側(cè)，海浪潮汐對其影響較小，便于施工，施工質(zhì)量更易于控制，阻水效果更好。其次，因海浪潮汐對內(nèi)設(shè)型阻水體影響較小，從而阻水體