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1、1 前言 土工合成材料近年来在长三角地区 堤坝工程中的应用 上海航道勘察设计研究院陈学良马兴华张晴波 十工合成材料作为一种新型的岩土工程材料，具有抗拉强度高、透水性和反滤性好、耐腐蚀 性和抗微生物侵蚀性好、不缩水、质地柔软、重量轻、价格便宜、易于加_ 和储运等优点，在土 木工程领域得到广泛推广运用。 八十年代以来，随着港区和沿江沿海工业的发展，在长江口、杭州湾沿岸、苏北沿海等长三 角地区实施了许多嗣滩造地T 程，以满足陆域需要和节约耕地，满足水库和灰库建设需要；为适 应航运发展需要，跨世纪重大工程长江口深水航道整治工程得剑启动建设。土上合成材料在这类 堤坝工程中得到成功应用，取得了良好的经济效
2、益。 水运水利工程界在工程实践中努力摸索、逐步积累、相互交流和不断总结土工合成材料的应 用经验，设计理论和施工工艺日趋成熟。九十年代末，国家、交通部门和水利部门在总结实践经 验的基础上，分别制定了相应的技术规范规程，为工程设计、施工技术质龟提供了有力保障。 我院是较早在水运水利堤坝工程中应用十工合成材料的单位之一，自八十年代以来，我院先 后承担设计了大鼍的采用土工合成材料筑堤技术的围堤吹填工程、航道整治丁程、引堤T 程、水 库工程、灰库J = 程，八、九十年代业务主要集中在K 三角地区，本世纪以来逐渐扩展N ：l h 方渤海 湾地区( 唐山曹妃甸) 、南方珠三角地区( 深圳大铲湾) 。 八、九
3、十年代承担设计的主要堤坝工程有： 长江口沿岸：上海船舶污水处理厂围堤造地工程、上海外高桥疏浚船舶基地围堤吹填工程、 上海外高桥修造船基地围堤吹填- 丁程、宝钢灰库工程、罗泾成品油库围堤吹填T 程、新东联修造 船基地围堤吹填工程、太仓中远国际城港区陆域围堤吹填上程( 简称太仓一期围堤工程) 、长江口 深水航道整治工程一期- T 程北导堤部分。 宁波沿海：宁波港镇海港区围堤吹填上程、宁波北仑港区三期围堤吹填工程。 江苏沿海：江苏大丰港引堤T 程。 本世纪以来承担设计的主要堤坝工程有： 长江口沿岸：太仓港二期同滩吹填- T 程、三期围滩吹填T 程、太仓港五期同滩吹填工程、太 仓荣文游艇俱乐部围堤吹填
4、工程、太海汽渡迁建：I ：程，南通港区三期围堤吹填工程，长江口深水 航道整治上程二期上程南导堤部分( 导堤、r J 坝) 、横沙东滩促淤潜堤下程。 杭州湾：洋山深水港区一期上程北围堤下程( 主持方案研究，参与设计) 、东侧北围堤工程( 参 与设计) 、西侧堤及南潜堤T 程，洋山深水港区二期工程内棱体工程。 宁波沿海：宁波北仑港区四期围堤吹填工程、五期围堤吹填丁程。 苏北沿海：江苏大唐吕四港电厂同堤吹填工程( 闱堤、灰库、淡水库) 、连云港7 万吨级航道 工程同堤工程。 北方唐山沿海：唐山曹妃甸通路路基下程( 引堤) 。 南方深圳沿海：深圳大铲湾港区围堤吹填工程。 现对本世纪以来，我院承担设计的
5、洋山深水港区一期工程北围堤工程、太仓港一二三五期围 潍畋填I 科、吕四港电厂围堤吹填r 群、j 波此仑港厩四氘瑚围堤畎填榉等仵K = 角地医颇有 代表性的堤坝1 牲( K f J - D 深水航道祭 f lI 程已作过广泛的专题舟引。本文不再且体舟绑) c l 的 十。合成材料应用情况作介害丌。 2 土上合成材料在洋山深水港区一期工程北刖堤l 。程的应用 2 1 工程概况 1 、地坪竹置 上海国际舡j 薹中心洋山深水港医化J 杭州湾L 尔J 匕部、上海南汇芦潮港尔南的崎岖刈岛海医。 陵帛岍群f l l 以人洋i l i 岛和小洋山岛J , j 十们南、匕两州岛链构成，洋山深水港r xp q 北
6、离 ：海芦潮港 约3 2 k m 。 2 、北f 艄堤建吐规模 北1 日堤j 匕m 堤化j 徉l I _ - 1 0 J 港I * J L 缘，吐经小 t 山和罐箍塘，总Kl2 k m 2 ) 使川功能 ( 1 ) 封堵小洋I | I 和世篙塘之切的涨落潮通j 苴为。j l j 港医码土打桃施I 玮1 陆域形成创造条忭： ( 2 ) 作为剐港Rl E 边界，并满足 l ! l 岸_ 防要求： ( 3 ) 与小洋i h 一划阻r l 北向风浪，为删码头施I 创j 盘掩护条州： ( 4 ) 服井丁控制I 蝴的关键I 样赫域形成，为洋山螂摇埘壳I 奠定基础。 3 j 建址进度监求 根据指抨部要求，围
7、堤( 试验段) 须丁5 “ 6 个H 完成截流，田此，l 胡堤结构商采用材料田地 制商、施面多、施【：谜度快的结构，确保蛮现预期口标。 3 、北罔堤雨堤结构 北用堤为TT 级水下建筑物；根据国标堤防I 群设计碰范北用堤为2 级堤防防洪标准 为5 0 年一遇。 抛石堤需要大量的石料，开山强度有限，无法满足进度要求，且小洋山居民拆迁尚未完成， 开山取石不具备条件。而袋装砂堤可就地取材，水上全面展开，工作面大，应用日趋成熟，并为 洋山工程开展了施T - T 艺专题研究。 根据建设进度要求，结合材料供应条件，为满足快速形成北围堤的目标，决定采用袋装砂为 主的同堤断面结构。 袋装砂堤典型断面图 4 、建
8、设进展 北围堤于2 0 0 2 年4 月2 8 日正式开工，铺下第一块排，2 0 0 2 年1 2 月5 日完成一2 m 以下袋装砂 抛填，2 0 0 3 年2 月2 5 日完成合龙。 2 2 工程条件及特点 1 、水深：工程所在区域水深普遍超过一l O m ，同堤轴线最深处达一1 7 m 左右。 2 、流急：水流流速快，尤其是涨潮时，实测垂线平均最人涨潮流速1 9 8 m s ，且涨潮时底流 速大于面流。 3 、地形复杂：涨落潮经过小洋山、镬盖塘和将军帽之间通道时，形成复杂的流态：北同堤位 于小洋山和镬盖塘之间，在堤轴线方向呈两边高、中间底的地势，且高程变化快，纵坡较陡。 4 、施工条件差：
9、受东北向风浪直接作用，施工工况条件差；拆迁未完成，施工干扰人；全部 水上作业，不具备后方保障条件。 5 、T 期紧：水深决定堤身高度人，堤身断面方量大，且由丁洋山一期- 丁程总- 丁期紧，为尽快 为陆域形成和码头施丁创造条件，北围堤出水截流工期仅5 6 个月。 2 3 土工合成材料应用经验 l 、砂肋加筋软体排护底有效防止沿堤流、越堤流的冲刷 1 ) 设计 同堤( 试验段) 采用平行升高的施上方法，具有锁坝的特性。根据数模、物模对附近流场及 越堤流沿堤流对护底冲刷的计算和演示，北围堤采用砂肋软体排护底，余排的宽度为1 0 4 5 m 。 2 ) 施工 ( 1 ) 施工工艺：水下采用专用铺排船舶
10、K 江口二号进行施工。 图5 3 - 1 软体排铺设现场实况 ( 2 ) 效率 北堤J l , l 。t l l 啦软件排4 2 张其- t3 9 张【| “K 江口：号“壳娃3 张采川人I 。铺改。软体排 的铺设时f 1 J 为2 0 0 24 H2 8 卜1 2 0 0 2 年6J jI j I d “K 江u 号”施】4 7 个日所几有设I 作儿天，有做I 作几的施I 设牢山I3 4 张天 2 创遗降地H 川抛填转装眇筑堤技术 ( 1 ) 设计施I 打寨的确定 庄术I m 。前，袋装砂深小筑堤L 在太仓闱堤、l 深水航道得：t l J 于f tJ 应川+ 世最人水深 山孙采川人袋性砂，
11、舯铺殴、水J J 充填I 艺，而I L m 址水深f 垴1 0 m 以I 。，最人水深然一I7 m 原铂i 岂无法满足施r 需婴。 为此，甲i2 0 0 l 午r l | 7 l = 我鞋和r 海航迸局就深水软体_ I I 二_ l 深水袋装砂的施i 擘i 成以r I 。岂f 究小卦【，结上海航i f 主“n 蛮际f 自M 歧脱仃吐备怙比，在施Ii 岂玎而进行了r 泛、源八 地杯l t _ l 州宄筛选r f 玎哎展淋山f J 施ii 艺厅粜。然后，n ：北阿堤止文肝I 前，我皖引上 海航道“仃甜对性地封t 织升屉了多蹦施l 岂试验不断曲进施jI 芝经过施| _ 1 艺试验蚰终 确定世施In
12、棠如r ： 深水转款砂：录川抛放小袋牲廿 水】袋装砂：来W f 统的人袋驻砂，采川人I 铺设、水山先填I 。艺， f 2 ) 施【芝 埘丁深水抛填的I 。岂先后开艘r 丌体驳抛嶷、州络抛轻、翻扳抛袋、丌降平台抛袋等多种 I 艺试骑最终选择网络抛袋、翻扳抛袋I 。艺具体如t - 。 网络抛袋：采川* 机船抛袋。胜龙绳定做成个个的刚兜，同兜甲钠住甲扳搬上再将 定做女，的小砂袋平铺住阿咀二上，庄袋体山克降一定的砂川吊机将M 兜缝川砂袋吊起，拄指定的 忙置将吊钩枉：开，袋体落入水中，呵兜仍留龟吊钩上， 翮板抛袋：利川上海航道局的2 艘人7 n 铺_ f | | 船“k 上【I 号”、“K 口一0 ”的
13、翻j 扳，在翻 板jA _ | _ ! 允雕”小眇袋后通过转动翻板，止袋体自动滑落水中， ( 3 ) 投入施I 船机 翻扳船：4 艘( K 江【 一号、k 江n ：号、航驳3 0 0 1 、A 驳6 0 2 j 吊机| | | ：3 艘。 ( 4 ) 完成情况 帅 戟体排铺设完成J 斤，0 2 年6 月中下旬征叩进行一2 m 以F 袋装砂的抛填刊0 2 年1 2 月5 日基 本结束共完成近6 0 万m 3 的抛填【料撞。 ( 5 ) 教率 网络抛转散牢：每天叮抛小砂袋1 0 0 0 m 1 d 左右。 翻扳抛袋效率： 施I ：船月自 I 作时问 旮敬施1 ： 旆I 徽率 备注 r 作天l ：程
14、节 2 0 0 2 年7 川1 0 臼2 台2 2 k w 泥 K 江n q 2 0 0 2 年1 2J 1 5H浆泉 2 0 0 2 年7JJ 1 0n 2 3 舟2 2 k w 泥 航驳3 0 0 11 5 9 8 7 9 2 0 0 2 年1 2 月5 日 浆泵 图5 4 - I 翻板抛袋现场实况 嘲54 - 2 网络抛袋现场实况 3 、创造性地应砂肋加筋反滤层 ( 1 ) 设计 在罔堤l 。程中常州的反滤结构为无纺上1 ：布和袋装桦“瓜千片联台反滤。率I 拌水深哒l O m 以上，采删无纺士上布尤法解决铺设施I 问题和压载问题。 我院0 丌宄后认为”H 借举砂肌戟体排的殴计施I 经骑录
15、川砂肋加筋篮价扣反滤层，可以有技解 挑j ：述问题。 ( 2 ) 施J 水F 砂肋复合反滤柑采川软体州钏鞋l ；_ 进i t 铺改：水I 反滤布采川人【铺设。 3 土l i 合成材料在太仓港一。= f 】阿滩吹填I 程巾的应用 3 1 工程概况 l 、 仓t i 越国际城港j x埘JI “罔堤畎填I _ ；f l j 。( 即A 仓港一! ! 】J 罔堤畋填I 叩1 1 ) 溉况 太仓中远i 盯城港_ _ 圳i 样何丁i l 托竹太仓】lJ 浮桥销K Ii 南岸建啦4 个2j 万吨绒集 裂柑汕什艘多川选汕付撑纯K 慢0 6 0 m ，港x * 域利川K L 人堤外边滩采川m 堤畋填方式形成。
16、驳j = 线k0 6 0 m 纵深9 8 7 、1 13 0 m ，陆域形成而$ 约1 0 512 丌m 1 堤总r - 3 0 6 7 m 。m 堤呆J H 袋装 砂斜坡堤结构。 1 9 9 7 年3JJ 开】盈设，1 9 9 8 年1 2 爿竣h1 9 9 9 年1 0JJ 艘评为变通匍：优良I 。样，2 0 0 0 年 被讦山交通部优乔雌计* 冀年国家优秀吐制质奖。 2 、太仓港。二斯隔潍毗填程 1 ) 建改j 见栏 太仓港二明滩吹填【。群是继太仓c l - 近国际城港K 隔堤畋填l 料( 即 仓港- - ! t 3 仆目堤吐，直 】科) 之后，太仓港进一步实施的人规模 H 堤吹填r 转s ，以满足苏港太仓港K 新轮集装箱码 头发展需要。 太仓港一M 罔滩吹填
