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1、土工大砂袋围堰施工质量控制-以厦门港海沧港区20#22#泊位陆域形成一期工程为例许国富 李刚摘要：以海沧港围堰施工为实例，通过对施工前期影响围堰质量的因素及建成后围堰出现问题的分析，提出对围堰施工的质量控制方案及围堰维护的技术、工艺。关键词：质量控制，潮流，围堰，长期防护The Quality Control for cofferdam what were filling the big geotubes with sand-Taking the case of first-stage land-formation for 20#22# berth in HaiCang Harbor in X
2、iaMenXU Guo-fu, LI GangAbstract: Taking the case of cofferdam construct in HaiCang Harbor, we analyze the elements what affecting the quality in preparations for construction and the problems what appearing after the cofferdam building up, to make the scheme of quality control for the cofferdam cons
3、truction an make the techniques for the cofferdam safeguard.Keywords: Quality control, current, cofferdam, long-term safeguard1 工程概述厦门港海沧港区2022泊位陆域形成一期工程包括围堰、疏浚及吹填造地工程项目。其中围堰工程以方位划分为东、西、南三条围堰，北向靠原干砌石海堤。（图1 围堰结构；图2 围堰施工布置图）1.1 结构设计方案海沧港区临时围堰设计均采用大型充填袋装砂方案，工程施工为水上抛填袋装砂袋作两侧反压平台，堤心采用下部抛砂上部为充填袋的组合结构，外侧迎浪
4、面采用模袋砂护面结构，倒滤结构采用土工布倒滤层，软基处理采用打设塑料排水板和铺设土工格栅、软体排。围堰具体结构详见图1。图1 围堰典型断面结构图1.2 围堰施工质量的影响因素1.2.1 潮差海沧港围堰工程位于九龙江口开阔水域地带，纳潮面积大，潮差直接受海洋控制，最高超过6m，故此次围堰施工作业分水上抛填和陆上填筑两项，施工难度增大，并且须候潮作业，潮水涨落幅度大对围堰整体结构冲刷严重。1.2.2 潮流施工区域位于河口湾开阔地带，区域河道发育有潮滩、潮流沙脊，并在河道中间形成潮成三角洲，低潮时出露，故潮流过水多集中在河道两侧。而此次围堰施工中西围堰必然截断河流北部过水通道（见图2 围堰施工布置图
5、），使西南围堰角形成“岬角”，不仅施工难度增大，施工后期围堰维护也同样受到冲击。1.2.3 地质因素九龙江河口为潮优型河口，地区沉积受海相和陆相相互控制，表层少量砂质为陆相河流沉积，但下部淤泥较厚，表现为淤泥混砂，软塑性，并由于潮水涨落幅度大，滩涂发育完整，靠岸红树林茂盛。在软塑性土质上进行围堰施工，对围堰基础方面施工要求严格，必须在基础方面严抓质量控制，否则后期围堰施工容易发生圆弧滑动、围堰主体位移及坍塌情况出现。2 施工过程质量控制2.1 建立质量控制模型根据围堰施工前区域的水深分布图（图2 所示），可以看出围堰西侧部分将原潮流通道截断，对水上施工、排水口施工（原排水口之一设计位于此通道部
6、位）、合拢口施工将产生难以预料的困难。在仔细研究设计文件的同时，构建贯穿整个工程施工的质量控制模型。首先在施工前，我们必须充分考虑围堰重点施工部位及重点监测区域，如图3 围堰施工重点监测段示意，做到有预料性的施工对整体施工质量有长远的影响，而实时的控制是对施工过程中的质量监督，是保证围堰工程质量的重要环节。2.2 围堰基础施工控制由于围堰整体上属于斜坡式结构，自北向南逐渐由陆上施工转变为水上施工，难度也逐渐增大，但对于质量控制有着较为深刻的意义。围堰基础施工中必须严控质量的施工环节主要为：排水板插打、土工格栅搭接和保证充填砂袋反滤层完整。在过去有过的项目中，因此三项造成的围堰位移、塌陷及圆弧滑
7、动情况都有出现，而此次围堰地质条件为较厚的淤泥埋深，围堰保修期需要承受2年期限，围堰基础施工是重中之重，特别是在图3中我们有预先估计的重点监测地段，施工前期要受到潮流的冲刷及排水口通水，更容易因淤泥滑动造成围堰位移。图2 围堰施工布置图 图3 围堰施工重点监测段示意2.3 合拢口施工围堰合拢口封堵是整个围堰施工的关键，必须根据工程的工况，水文气象条件，选择合适的合拢时机，认真制定合拢方案，做好龙口合拢前的准备工作（大型充填砂袋做围堰基础施工），以及思想、技术、物资和人员组织准备。一旦具备合拢条件（选用高潮时段）立即封堵吹砂到顶，封堵完成后，低潮时即进行修整、插打排水板和充填大砂袋加固施工，用最
8、短的时间护好合拢口，减小水流对龙口泥砂的冲刷，避免龙口被冲垮。2.4 排水口设置原设计排水口为2组各10根直径为1.35m的砼管，管底高程分别为+2.0m及+4.0m。管口无阀门，吹填区的水与海水相通，目的是保持吹填区与外海的水头差不大于2.0m，保证围堰的安全。由于合拢口封堵后，涨退潮时，潮水全部在排水口处进出，每天两个潮水的来回冲刷，加上排水口处基础薄弱，无法承受水流的不断冲刷，使内外排水口处不断冲深塌陷，排水管不断被冲垮冲走见图4。经此教训证明，围堰不宜设开口式的排水管。经分析研究，我们确定在西围堰北端重新建立吹填区闸箱式排水口（图5 新排水口设置及新排水口照片）。排水口用闸箱来调节集水
9、标高及控制出水，且排水口出水口设置活动挡板，只允许吹填区的水流出，不允许外海水进入吹填区。管底高程为+4.3m。因此吹填区内的水位始终保持在+4.5m水位左右。此排水口建成后，即刻封堵原排水口，保障围堰的安全。 图4 设计开放性排水口及潮水冲刷后坍塌照片 图5 新设置排水口位置及闸箱式排水口外侧照片3 围堰建成后出现的问题本围堰工程经过近10个月的修筑，于2008年1月25日建成。建成后的围堰主体外侧直接面对开阔性河口水面，潮流被截断后改道，直接将西南围堰角暴露在潮流控制之下，形成“岬角”，导致围堰被冲刷、掏蚀加剧。并且影响围堰质量安全的主要外在因素有：1）日光暴晒。厦门位于亚热带气候区域，常
10、年日晒强烈，并且围堰顶部模袋砂护面为黑色土工布质地，非常吸热，赤脚烫感明显。模袋砂护面经由日光暴晒，加上受到两侧模袋砂护面向外张力，表层布面容易开裂（见图6a）。2）波浪、潮流掏蚀。围堰主体外侧直接面对开阔性河口水面，并且九龙江口一日两次涨落潮且潮差大，特别是厦门地区以东南方向风为主，常年平均风力达4级以上，如果遇到大潮，波浪甚至会卷蚀至围堰顶部，对围堰整体结构造成极大的破坏（见图6b）。3）台风影响。据有关资料统计，以厦门为中心，半径500km的范围内，平均每年遭遇台风4次（12级以上），台风对海堤的破坏能力无容置疑，台风引发的风浪直接冲击堤岸，将会对砂袋围堰造成毁灭性打击，并且如果遇到天文
11、大潮，被波浪卷入围堰内侧，很可能造成溃堤。见图6c，0808#台风影响对围堰的破坏状况（直接影响风力达7-9级）。4）杂物破坏。围堰建成后，围堰南侧成为潮、径流过水通道，由上游飘下的杂物同样对围堰造成很大的破坏，一旦围堰外侧砂袋被杂物割破，波浪就会对围堰主体缓慢掏蚀，造成砂料大量流失、围堰外部边坡渐陡，围堰主体上层向外偏移等。见图6d，杂物在潮流和波浪的作用下对围堰大砂袋的破坏状况。4 对建成后围堰出现问题的质量控制措施4.1 吹填护堤方案本临时围堰工程功能之一为吹填造地。考虑西南围堰外边坡受潮流、波浪冲击破坏性大，稳定堰内侧地基将会增加围堰的安全系数。因此次疏浚区淤泥含量大，闸箱式排水口的集
12、淤功能显著，致使在自东向西吹填过程中，吹填区西侧堆积有大量淤泥，特别是西南区，淤泥的易流动性及围堰外侧的潮流、波浪冲击会使该处围堰出现塌坡、位移及圆弧滑动等险情。故此，我们制定了沿围堰内侧吹填条状砂堰（即在围堰内再形成一道条状砂堰）及吹填区“分块截淤”吹填的护堤方案。事实证明，堰内侧地基稳定可有效减小围堰圆弧滑动和位移的机率，西、南围堰在经历数次台风影响及长时间大潮波浪冲击、掏蚀，其外边坡坡比甚至达到1：1以上，甚至出现围堰主体上层未被掏蚀的大砂袋发生向外偏移，但经观测，西、南围堰整体位移仍处于稳定范围之内。a dc 图6 建成后围堰质量出现问题受到的影响因素图片（a：日光暴晒；b：波浪掏蚀；
13、c：台风撕扯；d：杂物破坏）吹填区“分块截淤”吹填的护堤思路，是吹填形成条状砂带通过调整吹填管线布设将吹填区及吹填形成的淤泥分成若干小区块，将吹填区及吹填形成的淤泥分区集合，降低了易流动的淤泥对围堰的威胁。4.2 人工临时修补方案临时围堰遭受了日光暴晒、波浪和潮流掏蚀、台风影响、杂物破坏等影响围堰质量安全的外在因素影响，出现围堰堰体模袋及大砂袋破损、砂料流失增大，坡度也变陡峻。在围堰护面结构加强方案尚未确定之前，我们需要及时对围堰进行临时维护。采用了人工垒小砂包袋及其表层缝制抗紫外线土工布的方式对围堰进行临时防护，一定程度上减小了波浪对围堰的破坏作用，并且具有就地取料和人力方便等特点，短时间内
14、可提高围堰安全强度（有效的防护渡过0808#“凤凰”台风影响），但由于小砂包袋体积小易被冲刷和容易腐烂决定了不能成为围堰的有效防护方案。4.3 围堰大砂袋维修方案 因临时围堰受到外部杂物破坏及台风可能再次袭击的影响，围堰安全仍然存在安全隐患。经与业主、监理及设计单位协商，必须尽快确定临时围堰的长期防护方案或措施。但临时围堰经受波浪、潮流长时间的掏蚀，堰体砂料流失严重、坡度也变得陡峻，在实施围堰外侧干砌块石护面或抛理块石等护面结构加强方案之前，需再次用充填大砂袋或模袋按原设计断面对受损严重区域修补，围堰上层加固利用抗紫外线模袋砂护面。4.4围堰护面结构加强方案一般情况下，直接面对开阔海面的围堰设
15、计应为砼结构或块石结构方案，永久性或半永久性围堰应为干砌石护面或抛理块石护面，或在其上加抛大型砼块体。土工材料围堰是临时的，其寿命有严格时间限制，并非常容易被海浪掏蚀造成砂料流失、坡度变陡。此次临时围堰设计保修期限2年是按围堰建成后即在其外围修筑岸壁形成防护（土工袋布设计使用期寿命2年且不受外部条件直接影响）考虑的，由于岸壁未建导致临时围堰后期维护工程量非常大甚至无效。所以我们向业主、监理及设计单位提出在严格按照原围堰设计基础上，应充分考虑码头主体工程近期内无法实施、因潮流改道对西南围堰形成“岬角”效应、杂物割破围堰主体砂袋造成砂料流失及台风等不可抗力对围堰造成的破坏现状等因素，要求对围堰进行
16、结构加强的方案设计。经协商，已初步制定出围堰护面结构加强方案，即西围堰将作为护岸使用，护面结构按永久性结构标准设计，南围堰考虑半永久性结构标准设计，初步制定的方案是干砌石护面和抛理大块石及网笼块石方案。5 小结（1）施工前充分考虑潮流、波浪等自然因素，确立应对方案，对围堰施工质量控制有前馈性准备，确定施工难点，加强对施工难点的质量监控。（2）施工过程中进行实时质量控制，特别的在围堰施工中对潮流、波浪冲刷严重部位严抓质量控制。（3）充分考虑设计的基础上，总结正对潮流通道的排水口溃堤的经验教训，根据现场潮汐条件，大胆改变原设计方案，设置闸箱式排水口，保护围堰安全。实例证明，临海围堰不适宜设置开放式排水通道。（4）根据围堰遭受的破坏程度及影
