大面积围海造陆围堰工程关键技术研究及应用

邱练武

(中交三航局有限公司，上海市 200032)

大面积围海造陆围堰工程关键技术研究及应用

邱练武

(中交三航局有限公司，上海市 200032)

随着日益增长的土地需求，在沿海地区围海造陆越来越多地应用于工程实践。围海造陆工程的基础性环节是围堰的形成，直接对后续的陆域形成及软基处理施工安全顺利进行产生一定的影响。通过对围海造陆的相关了解，并结合一系列的人工岛填海工程，对抛石围堰、砂袋围堰、复合砂袋围堰、插入式钢结构围堰和水上施工智能控制系统的关键施工技术着重进行讨论。

围海造陆 围堰工程 智能控制 技术研究 应用

一、前言

围海造陆在我国可以说是历史悠久，因为早在汉代的时候就已经有记载。围海造陆是一个系统工程，具有很高的建筑设备，建筑技术，建筑材料及其他要求。围海造陆工程的基础性环节是围堰的形成，直接对后续的陆域形成及软基处理施工安全顺利进行产生一定的影响。它为后期的吹填造陆和地基的处理做了一定准备，是通过人工围堰形成在海上的造陆界线。根据不同的施工方法，围堰形成的技术包括抛石围堰、砂袋围堰和插入式钢结构围堰。大量的新技术和新技术的出现在施工过程中，这是由于围堰的结构形式比较灵活，对作业工效和填筑质量要求也比较高。

二、抛石围堰

向海中抛填一定量的石头，使其在自重或外力的作用堆积，暴露出水面，形成人工分离区，将填海区和海区分开，以便于后续的吹填施工，这就是抛石围堰。抛石围堰是一个传统的围堰施工技术，具有施工速度快、稳定性强大、适用范围广等优点，广泛在港口工程和水利工程中被应用。根据作业方式的不同可分为水抛和路抛。

1、水抛法

水抛法就是通过自带吊机的运输船舶进行运输石料，然后使用GPS定位填补。就目前来说，水抛施工基本都是用抛石专用船只进行实施，主要有2种类型的船舶：

（1）自航平板驳：它使用自带的反铲挖掘机或装载机将平板驳上面的石料抛进海中。使用这种抛填设备可以很好地控制抛石高度和厚度，对基础影响小，而且效率高，解决了以前湍急水流对模袋充填、堤身吹填影响的问题。

（2）开体驳：驳船到达指定投点后进行抛填，打开底部的舱门，把石料填进海中，从而完成抛填（图a）。

水上抛填可以多点同时进行开工、相互之间干扰少、施工效果也很好。

图a开体驳抛填

2、陆抛法

路抛法是通过自卸式汽车进行运输材料的，使用挖掘机和推土机配合施工，在陆上抛填采用逐步推进的方式。这种方法可以不受水域条件的限制，并且施工比较方便，在围堰暴露出水面以后可以采用这种施工方法。围海造陆工程中围堰填筑的前期需要先进行水抛施工。

三、砂袋围堰

在深厚的软基上进行永久围堰的修建时，由于使用常规抛石围堰会出现石料无法沉底、软土强度太低或不经济等现象导致工程无法实施，可以用砂袋围堰的结构形式来解决（图b）。沙袋围堰施工的原理是先抗老化编织土工布缝成一个口袋，采用水力冲填法，把泥砂物质溶解到袋里。最后，层级叠置形成一个堰。沙袋围堰的结构形式是非常灵活的，可以就地取材、因地制宜，在石料资源短缺的地区是具有比较广泛的应用性，且经济效益显著。在水上施工时，可以进行全面开展，机械化程度高，施工速度快。在完成之后，其自身的完整性和稳定性比较好。对淤泥地基变形的适应性较强，和吹填砂能够紧密结合、相互支持。它已被广泛用于围海造陆、水利水电、海防建设等项目中。

填充袋砂围堰主要采用填袋装砂和填充袋装砂2种方法。抛填砂袋在充灌船上面先将砂袋充灌成型后，用翻板滑落或者网兜吊放的形式把砂袋抛填到指定的位置。充填袋装砂是指在砂袋最终沉放的地点直接进行充灌作业，可分为2种类型：1、利用低潮时人工在滩地上进行铺展；2、利用船机设备在水较深的地方进行水下充灌砂袋，施工的时候，先用钢管把砂袋的4角固定，通过输砂管连接充砂泵和沙袋袖口。在充填的过程中，由于砂袋子的4角连接的是钢管、钢环，随着砂量的增加砂袋随着逐渐降低至泥面。施工过程中需要及时调整填充的袖口，确保均匀的沙袋填充。

图b港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程岛壁区砂袋围堰

四、复合型砂袋围堰

大多数的围堰建在深水、浅水或滩涂地面上，地基下方基本上都是海相淤泥，上覆堰体自重和波浪荷载很容易引起海床孔隙水压力的动态累计，有效应力降低，对围堰结构的稳定性不利。在围堰填筑前进行水下铺排和水上插板，形成更为稳定的复合型砂袋围堰砂袋围堰是为有效消散土体中的超静孔隙水压力，防止围堰在施工过程中滑移失稳。为了增强底部保护、促进砂袋地基软土排水固结效果，有效弥补砂袋围堰结构形式单一缺乏稳定性，砂袋围堰施工前先，在原泥面上铺设一层土工布和土工格栅，之后抛填中粗砂垫层，并在砂垫层上插设塑料排水板。

五、插入式混凝土结构和钢结构围堰

在一些重要的围堰修筑施工中，当上覆软土层的厚度较大、含水率高、压缩性高和极低的强度，但是下卧土层的相对密度好、强度高、压缩性低的时候，插入式混凝土结构或钢结构围堰就可以考虑进行采用。插入式混凝土结构中要求施工区域水流平缓、有条件筑岛把水上作业转变成陆上作业，插入式钢结构围堰的应用比较广泛，理论研究相对比较成熟，大直径钢筒是一种被广泛使用的结构形式。

六、关键技术

1、新型水下铺排关键技术

水下铺排，就是土工布及土工格栅复合体的铺设，在围海造陆工程中可以起到隔土、加筋、减小土体变形的功能。以前使用的水下铺排技术是通过滑板和其他得一些设备进行相关辅助，利用排体的自重将其沉放至泥面。很难准确控制铺设范围而且轴线偏移量也很难控制，船体的体位移会发生偏移，从而导致了航道偏离，基础稳定性和工程质量方面都得不到有力保证，这是因为海上作业时，风、浪、流等荷载作用和潮位的涨落对其影响都比较大。

2、新型水上插板关键技术

塑料排水板可以为底部淤泥层排水固结提供垂直通道，使淤泥层的固结变形加快。在围堰底部软弱土层中插设塑料排水板，从而提高土体的强度，并有利于稳定围堰结构。

3、水上施工智能控制技术

因为受风浪、潮流、水深等因素的影响，再加上现有的水上船舶的自动化和智能化水平低，移船、定位主要依靠简单的人力控制装置，没有形成计算机智能控制的一体化，从而大大影响施工精度和工作效率。为了提高效率，必须要实现在施工精度要求范围内对船舶的智能控制与定位。

七、结束语

上述围堰形成技术有效地推动了围海造陆领域的科学和技术进步，并在工程实践的过程中得到了充分和有效的应用，在一定程度上满足了工程建设的需要。由于不同的地理环境及工程地质条件，实际中的工程应该根据现场的客观条件，进而选择合适的围堰结构形式，也可以在已有的这些结构基础上运用一些新的结构形式以及一些新的技术。在海上施工作业这个过程中，使用新型水下铺排技术和水上插板技术可以使船舶在受风、浪等荷载作用和潮位涨落的影响下，也能准确定位和建设。另外要是结合水上施工智能控制技术，工作效率就会得到大大的提升。插入式钢结构围堰具有很强的适应深厚软土地基环境的能力，土方挖填也比较小，工期也比较短，且相对成本比很低，它的应用前景非常好。

[1]董志良 张功新 李燕，等.大面积围海造陆创新技术及工程实践[J].水运工程，2010(10):54-67

[2]范公俊 贾延权 王艳红.几种围堰施工技术在连云港滩涂区的应用[J].水利水电科技进展,2011(31):62-65

TU75

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1007-6344（2015）11-0237-02