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1、南海三沙人工岛筑岛施工技术方案0南海三沙市九章人工岛 设计施工技术策划南海三沙人工岛筑岛施工技术方案1摘要人工岛是人类出于各种目的，在海上建成的陆地化工作和生活空间，是人们利用海洋空间资源的重要手段。一般而言，狭义的人工岛指在海中填筑而成的陆地，而广义的人工岛则包括桩式和漂浮式等能在海域中形成一定使用场地的各种海上建筑物。人工岛拥有着巨大的开发潜力，与其它填海方式相比较，人工岛对岸线、海域等方面的环境影响较少，因而成为目前世界用海的流行趋势，但与此同时人工岛在具体的设计、施工过程中面临着各方面的因素，涉及多种学科，复杂的自然条件约束使得至今对于人工岛的设计及相应的施工尚无一个可循的规范。我国南
2、海拥有 337 处岛屿和浅海礁盘，由于本国未进行自主人工开发建设，一部分已经被越南、菲律宾、马来西亚、文莱等国家非法侵占，其余岛礁如果不尽快开发建设，势必为人鱼肉。为了在这些礁盘上构筑人工岛，需要开展设计方案、施工准备、施工组织和施工建设等工作。本方案针对南海三沙市九章裙礁的自然条件，以服务实际设计、施工项目、达成南沙开发任务、早日实现强化海防、利用海洋的目标而编制，为日后的人工岛设计、施工提供有益的参考。作者简介：作者系国家级软科学专家、技术经济学研究员、 工程师，已经为三沙市海岛开发施工提供多项技术方案，被多家施工单位采纳。关键词：人工岛；浅海；离岸；施工；技术；方案南海三沙人工岛筑岛施工
3、技术方案2第一章 绪论1.1 工程背景南海面积 近 360 万平方公里。世界上面积超过 300 万平方公里的海只有 3 个，南海排在南太平洋的珊瑚海和印度洋的阿拉伯海之后，是世界第三大海。 在南海，共有 337 个属于中国的岛礁和沙洲，其中西沙群岛有 80 多个岛礁、沙洲，中沙群岛有 27 个岛礁和沙洲，南沙群岛总共有 230 多个岛礁和沙洲。这些岛礁中，中国台湾控制了太平岛，越南非法占据、控制了 29 个、菲律宾非法占据、控制了 9 个、马来西亚非法占据、控制了 5 个。不加快南海岛礁建设，就不能实际控制南海海域和资源，丧失这部分国家主权。下图标注了南海诸国对我国领海主张权利并实际占领的态势
4、。南海岛礁分布图南海三沙人工岛筑岛施工技术方案3各国实际占领我国岛礁态势图被越南占领的南威岛上的越军机场南海三沙人工岛筑岛施工技术方案4越军在我南威岛上操演被越军占领的弹叉岛南海三沙人工岛筑岛施工技术方案5菲律宾在我中业岛上修建的机场由于历史的原因，我国在南海的岛礁建设比较迟缓，收复西沙群岛的永兴岛后，只建设了简易机场和码头，建设力度远远不够维护南海三沙市的主权。西沙永兴岛鸟瞰南海三沙人工岛筑岛施工技术方案6南海我国实际控制的最大岛屿西沙永兴岛码头我国海军南沙守备部队的三代“高脚屋”南海三沙人工岛筑岛施工技术方案7越南在我南沙海域开采石油资源的钻井平台鉴于我国南海的领土、领海被外国侵占，南海资
5、源被外国掠夺，我国必须加快南海岛礁建设，将适于建设人工岛的小岛、礁盘和沙洲构筑成人工岛，用于军事设施、资源开采设施、渔业捕捞与加工生产设施、旅游设施的基础条件。三沙市南沙群岛的九章裙礁位于南沙群岛中心海域，战略地位十分重要。九章群礁位置图南海三沙人工岛筑岛施工技术方案8九章群礁礁盘分布图九章群礁，南沙群岛岛礁之一，是南沙西北部第五列环礁，南临南华水道。北纬 9 度 42 分10 度 00 分，东经 114 度 15 分40 分范围内。位于郑和群礁之南 16 海里，我国渔民向称九章，又称狗障头（是指此处很多礁滩，连狗进去也撞头之意） ，1983 年中国政府公布九章群礁为标准名称。九章群礁是众多珊
6、瑚礁组成的足形环礁。边缘按顺时针顺序依次是：景宏岛、南门礁、西门礁 、东门礁 、安乐礁、长线礁、主权礁、牛轭礁、染青东礁、染青沙洲、龙虾礁、扁参礁、漳溪礁、屈原礁、琼礁、赤瓜礁、鬼喊礁、华礁、吉阳礁等。礁湖水深 50 余米。小礁湖和锚地均多。但难避强风。环礁外水深 20003000 米。在这个大环礁中，洲，岛，礁，门分布如下：岛岛：景宏岛(越南非法侵占)，赤瓜礁岛；洲洲：染青沙洲(越南非法侵占)，鬼喊沙洲，琼礁沙洲；礁：礁：鬼喊礁(越南非法侵占)，赤瓜礁，牛轭礁，屈原礁，琼礁(越南非法侵占)，漳溪礁，扁参礁，龙虾礁，染青东礁，主权礁，长线礁，安乐礁，东门礁，西门礁，南门礁，吉阳礁，华礁；南海三
7、沙人工岛筑岛施工技术方案9门： 东门，西门，南门； 针对越南的非法侵占，我国必须加快九章群礁的整体开发建设，一次冲破美国、越南、菲律宾对中国的繁琐。鉴于九章群礁的特殊地质构造，应该在九章群礁海域有一个大的动作，把 16 处礁盘、3 处沙洲和两座岛屿连成一片，筑就一座 700 平方公里的大型人工岛，即使建设期 30年，也是一件功德无量的好事。人类建设人工岛历史悠久，特别是二十世纪以来，随着工业化发展，日本、美国、西欧等发达国家建设了一系列人工岛。20 世纪 60 年代末至 70 年代中期国外一些国家先后建造一批卵石、砂袋围坝式人工岛。到 80 年代末。加拿大、美、日等国又建成了一批现代化的钢筋混
8、凝土人工岛和钢结构人工岛。比较著名的有日本神户人工岛海港、新大村海上飞机场，加拿大波弗特海 Tarsiut 人工岛，俄罗斯的穆卢凯人工岛、阿联酋的棕榈岛等等。我国于 70 年代末逐步兴起了对人工岛的研究与建设，建成了张巨河人工岛、辽河油田的辽海葵花一号等一批人工岛。进入 21 世纪后，我国又兴建了曹妃甸人工岛、长兴岛人工岛等大型工业用人工岛。此外，韩国、日本、东南亚等地区也展开了大规模的造岛运动。人工岛拥有着巨大的开发潜力，与其它填海方式相比较，人工岛对岸线、海域等方面的环境影响较少，因而成为目前世界用海的流行趋势，但与此同时人工岛在具体的设计、施工过程中面临着各方面的因素，涉及多种学科，复杂
9、的自然条件约束使得至今对于人工岛的设计及相应的施工尚无一个可循的规范。本施工技术方案以服务于南海三沙筑岛工程建设为目的，根据在不同水文地质条件下所建造的不同形式的人工岛作出具体研究、分析，并结合具体的国内外工程案例归纳人工岛施工技术的特点，为日后的人工岛施工提供有益的参考。1.2 人工岛筑岛工程的现状人工岛是人类出于各种目的，在海上建成的陆地化工作和生活空间，一般而言，狭义的人工岛指在海中填筑而成的陆地，而广义的人工岛则包括桩式和漂浮式等能在海域中形成一定使用场地的各种海上建筑物。南海三沙人工岛筑岛施工技术方案10人工岛作为人类利用海洋资源的重要手段，在多领域内发挥着巨大的效益。人工岛可作为工
10、业生产用地，如在海上建造能源基地、海洋油气田勘探、开采平台；可作为交通运输场所，如建造海上机场、港口、桥梁、隧道等；可作为储藏场地，如建造海上石油储备基地、危险品仓库等；可作为娱乐场所，如建造临海公园、绿地、游艇基地、垂钓场、人工海滨等；可作为废弃物处理场，如工业垃圾可用来填海造田，此外人工岛还可用于农业用地，甚至还可对其进行综合利用，建造海上城市等等。人工岛的建设历史可以追溯至史前时期的苏格兰和爱尔兰，在中国明代嘉靖年间也有相应的文字记载，古代人工岛规模较小，通常是为满足渔业、盐业和军事的需要。目前通常所说的人工岛大都指现代人工岛，20 世纪 60 年代末至 70 年代中期国外一些国家先后建
11、造一批卵石、砂袋围坝式人工岛。到 80 年代末。加拿大、美、日等国又建成了一批现代化的钢筋混凝土人工岛和钢结构人工岛。比较著名的有日本神户人工岛海港、新大村海上飞机场，加拿大波弗特海 Tarsiut 人工岛，俄罗斯的穆卢凯人工岛、阿联酋的棕榈岛等等，根据地质、地基、水文以及经济发展的考虑，不同的海域，人工岛的结构亦不同，如在有结冰期的海域，采用抗冰性能较好地结构。至今，加拿大、美、日等国在人工岛的建设方面都累积了较丰富的经验，能确保人工岛的安全可靠性和经济合理性。我国于 70 年代末逐步兴起了对人工岛的研究与建设，建设了如大港油田的张巨河人工岛、辽河油田的辽海葵花一号等一批成功的工程实例，这些
12、人工岛的研究与建设抓住了我国沿海海域的特点，结合我国实际的社会生产能力，上述的案例为我国在人工岛领域累积了宝贵的经验，这将为我国在海洋事业的开发提供强有力的保障。人工岛的种类繁多，按用途有勘探人工岛、生产人工岛，按水深有浅海人工岛、离岸人工岛、深海人工岛，按人工岛的工程形式又可分为自然护坡人工岛、砂袋或块石护坡人工岛、斜面保护板堤坡人工岛、船壳圈闭人工岛、浮体圈闭人工岛、钢板桩圈闭人工岛、沉井式人工岛、沉箱式人工岛南海三沙人工岛筑岛施工技术方案11表一 人工岛的分类按用途勘探人工岛、生产人工岛、中转人工岛按水域浅海（极浅海）人工岛、离岸人工岛、深海人工岛按工程形式自然护坡人工岛、砂袋或块石护坡
13、人工岛、斜面保护板堤坡人工岛、船壳圈闭人工岛、浮体圈闭人工岛、钢板桩圈闭人工岛、沉井式人工岛、沉箱式人工岛表二 世界著名人工岛国家人工岛案例用途中国张巨河人工岛、辽海葵花一号石油生产平台日本神户人工岛，大阪海上人工岛海上机场、工业生产基地美国哈伯岛（西雅图） 迈阿密岛海运码头加拿大圣母岛人工岛博览展会阿联酋棕榈岛、世界岛海上城市下图是日本大阪的关西空港机场人工岛南海三沙人工岛筑岛施工技术方案12下图是美国西雅图哈伯港人工岛下图是阿联酋迪拜棕榈岛人工岛的建筑方法一般有先抛填后护岸和先围海后填筑两种施工方法。先抛填后护岸适用于掩蔽较好的海域，用驳船运送土石料在海上直接抛填，最后修建护岸设施。先围海
14、后填筑适用于风浪较大的海域。先将人工岛所需水域用堤坝圈围起来,留必要的缺口,以便驳船运送土石料进行抛填或用挖泥船进行水力吹填。第二章 九章群礁人工岛的设计南海三沙人工岛筑岛施工技术方案13比例尺1：2000南沙九章群礁人工岛平面图域内总面积700本设计依照九章群礁的足形布局，采取分两步走的设计思路。第一步，在景宏岛(越南非法侵占)、赤瓜礁岛两个岛屿，染青沙洲(越南非法侵占)、鬼喊沙洲、琼礁沙洲三处沙洲和赤瓜礁、牛轭礁、染青东礁、长线礁、东门礁，西门礁，南门礁、安乐礁、樟溪礁等大型礁盘单独构筑成人工岛，形成岛屿功能，达到通航、居住、补给、海洋工程作业的实用水平。第二步，在前段人工岛基础上，将礁群
15、的外缘连接起来，由外向内，由浅向深，把礁群的海水排干，各礁盘连成一体，形成 700 平方公里的人工岛。在这个新的“陆地”上，组织海洋渔业、石油天然气加工工业、城郊农业、旅游业等产业和驻军、市政机关、医疗卫生、文化教育、社区服务等社会组织。人口可以达到 20 万人，成为中国最南端的县级市。南海三沙人工岛筑岛施工技术方案14第三章 人工岛的施工3.1 影响人工岛的因素人工岛拥有着巨大的开发潜力，与其它填海方式相比较，人工岛对岸线、海域等方面的环境影响较少，因而成为目前世界用海的流行趋势，但与此同时人工岛在具体的设计、施工过程中面临着各方面的因素，涉及多种学科，复杂的自然条件约束使得至今对于人工岛的
16、设计及相应的施工尚无一个可循的规范。通过科学的分析手段，把握事物的主要因素和次要因素，在严谨的理论及实验的基础上，确定人工岛的位置及相应的施工手段，在这一过程中需要考虑的因素有以下几点。首先多数人工岛的建造都基于建岛的实际用途需要，是作为海上石油生产用地、海上工业基地、还是储藏仓库等等。人工岛的建设需要大量的人力、物力、以及专用设备的投入，是一项颇具规模的工程，这其中经济因素对人工岛方案的确定占有绝对的主导地位，岛上原材料的可用性、人工岛离市场的距离等等在很大程度上将决定人工岛工程的造价，因此在综合评估，经济、法律和其他各种因素被应用于确定有开发潜力的区域之后，工程因素才在人工岛的选址、设计以及施工过程中起到作用。工程因素在人工岛的选址、设计以及施工过程中发挥着重要的作用，其中建岛处的地质和地基条件是研究的首要因素。一座人工岛需要大量的填料，这些填料将给海底增加巨大的负荷，在一定程度上将对当地的海域地质状况产生影响，如海底淤泥的液化等，会对人工岛的建设带来负面影响，因此填料源的位置和填海地的土质就显得尤为重要，为了确保海底泥沙底层岩石能承受这种负荷，
