港口大型圍埝工程的施工與監測

王洪余

（天津港建設公司，天津 300456）

1 工程概述

天津南港工業區西港池圍堤工程二標段總長度4 269.5 m，圍堤頂標高5.0 m（1972年大沽高程基準），圍堤頂寬8 m，結構型式為斜坡堤，堤心采用充填袋與拋填塊石相結合的組合堤心結構，護面采用鋼筋混凝土柵欄板，泥面標高-1.7～-2.8 m，圍堤結構安全等級按Ⅲ級建筑物設計。圍堤典型斷面圖見圖1。

本工程有以下幾個方面特點：

圖1 典型斷面圖

（1）施工區域開闊無掩護，屬外海作業，海況條件較差，受風浪影響比較大，施工效率低。

（2）地基軟弱土層厚，施工沉降量大，對加載速率控制嚴。泥面以下有較深的淤泥質粘土和淤泥，處于軟塑狀態，且斷面形式大，荷載高，對施工期間的沉降量及堤頂高程的控制難度比較大。

（3）施工受水位影響比較大，工程船舶需要趕潮水作業，給施工組織帶來一定難度；結構易受潮水沖刷。

（4）現場船機多，干擾大。

（5）工程量大，工期緊，施工強度大。

2 施工工藝

2.1 總體施工順序

先進行砂墊層兩側的袋裝砂和砂墊層施工，然后打設塑料排水板，鋪設土工格柵，驗收合格后，應及時拋填部分護底塊石，以免土工格柵漂浮或損壞。充填砂棱體完成后及時拋填坡腳袋裝碎石，鋪設倒濾層，拋填堤心塊石，拋填塊石墊層，并盡快安裝護面塊體。實現圍堤形成一段，保護一段，確保施工期圍堤安全。施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程

2.2 主要工序的施工工藝

（1）施工測量

擬采用GPS-RTK測量技術和常規測量相結合的方法建立施工平面控制網；采用全站儀、經緯儀和水準儀進行施工細部放樣。主要測量放樣項目包括軸線的放樣、棱體施工的放樣、堤身結構的放樣。

（2）鋪設砂墊層

先進行砂墊層兩側袋裝砂埝施工，采用人工配合機械水上駁船拋填。砂墊層流水段為100 m。海上皮帶船運砂至施工現場，通過傳送帶將砂裝入拋砂自航駁。拋砂船到現場后，根據現場標志及測量人員的指示拋錨定位，位置確定后根據拋砂標志人工配合反鏟定點定量拋填，拋砂人員隨時用水砣檢查砂墊層標高。1個施工段完成后，采用測深儀進行驗收，砂墊層厚度與頂面標高應達到設計要求。

（3）水上打設塑料排水板

在砂墊層鋪設完成后，需水上施打塑料排水板進行地基處理。塑料排水板底標高為-14 m，呈正方形布置，間距1.0 m。在砂墊層拋出100 m經驗收合格后，開始水上打設塑料排水板。塑料排水板為B型，規格質量必須達到設計和規范要求。本工程打設塑料排水板采用專用門機式打設架和20 kW震動錘，套管采用圓鋼管，使用方駁或自航駁作為施工船舶，專用打設船和設備應具備較強抗風浪能力。

（4）鋪設土工格柵

先通過施工船舶上的卷揚機將土工格柵纏卷在滾軸上的無縫鋼管上。用測深水砣檢測水深，皮尺檢測水面到圓筒的長度，兩者作為沉放土工格柵的依據。首先在土工格柵兩端用鉛絲將砂袋與格柵固定，每0.5 m綁扎1個砂袋，砂袋的重量在30 kg左右。縱向砂袋間距為1 m，邊綁砂袋邊沉放，待沉放長度略大于水深與水面到圓筒距離之和時，即格柵端頭已到達泥面。端部固定以后，每間隔1 m綁扎砂袋，橫向砂袋間距也為1 m，沉放3 m后，向后移船3 m，GPS對船位進行實時監控，按綁扎→鋪展→移船→定位的程序進行鋪設。

（5）充填袋棱體

充填袋應采用水力充填法施工，要求袋中充填砂性土。每艘躉船上布置1臺120～250 kW發電機和4～6臺套水力沖挖機組組成充填工作平臺。充灌口直徑30 cm，袖口長露出水面，袖口與袖口間距為4 m。沖填機械選用改進型4PL-250型和6PNL-20型水力沖挖機械，水力沖挖機械置放于躉船上，此機械具有體積小，操作簡單、靈活、方便，集挖、裝、運于一體等優點。

（6）回填堤身塊石

充填袋完成后，鋪設土工布倒濾層和土工格柵，拋填二片石。頂面二片石驗收合格后，及時拋填堤身塊石，防止波浪將小石料沖走。

塊石規格、材質經檢測達到設計和規范要求后方可使用。先選定石料存放場地。利用600～1 000 t的自航駁將石料運至施工現場。受潮水影響，充填袋已經吹填到設計頂標高，大型運料船無法將石料拋填到堤心位置。先將堤心塊石拋填到壓腳平臺位置，再利用鉤機進行二次倒運。每個施工段拋填完后，低水位時利用水準儀驗收斷面。

（7）拋填護腳塊石

土工格柵驗收合格后，及時拋填部分護腳塊石，防止土工格柵被波浪沖壞。

由于駁船鉤機拋填工藝具有拋填速度快，拋石精度高，船舶吃水小等優點，本工程水上拋填施工采用駁船鉤機拋填工藝。運石船定好位后，開始定點定量拋石，拋石順序是：先拋根部，控制好坡肩，然后再補拋坡腳，控制好坡比。拋石時必須勤打水砣，勤報水位，嚴格控制拋石厚度及坡度。每個施工段拋填完后，低水位時利用水準儀驗收斷面。

（8）堤身護坡

①袋裝碎石施工

袋裝碎石用聚丙烯編織布，不得使用已老化或破損的袋體；其碎石袋的質量必須滿足要求，且單位面積質量不小于80 g/m2。

施工順序為：陸上碎石裝袋→袋裝碎石裝船→運至現場→人工碼放。在上層充填袋施工的同時，用袋裝碎石理坡、墊角施工。

②無紡土工布倒濾層施工

鋪設倒濾層施工順序為：土工布加工→運至現場→人工鋪設→壓袋裝碎石。土工布倒濾層在工廠縫合成寬幅后成卷，使用自航駁高潮時運至現場，趕低潮時人工鋪設。

③二片石墊層、塊石護面施工

采用自航駁運輸，挖掘機配合理坡和人工整平的施工方法。將塊石卸于坡面，用挖掘機按設計要求的厚度及坡比拋石，理坡整平后，人工進行細部整平。護面塊石的厚度和坡度用坡比桿控制，坡比桿每5 m設置1排。拋填時要嚴格控制塊石厚度，拋填后設坡比桿，反鏟挖掘機按坡比桿對塊石進行理坡工作。

④柵欄板安裝

構件從預制廠碼頭裝船運輸至施工現場，采用全回轉起重船以及2艘600 t方駁吊機組進行安裝。滿載船舶吃水1.635 m，滿足船舶吃水要求；起吊10 t柵欄板副鉤最大吊距為28.3 m，滿足跨距要求。安裝前，按設計斷面要求拋填塊石墊層，塊石墊層的坡比及表面平整度均應滿足規范要求，經檢測合格后才能安裝柵欄板。柵欄板安裝由起重船趕潮水進行。

3 工程監測

3.1 監測目的

施工過程中，在堤內埋設監測儀器，進行動態觀測。根據觀測結果指導工程施工，控制施工加載速率，保證埝體穩定。同時對監測進行分析，還可以對工后沉降進行預測，保證工程質量能夠滿足設計要求。

3.2 監測實施

（1）表層沉降觀測

在堤心施工時，布設地表沉降板，沉降管外應套保護管進行保護，隨著堤心的加高，沉降桿和沉降保護管同時加高。沉降觀測采用水準測量。觀測頻率為加載過程中每天1次，加載完成后根據觀測結果進行分析，調整觀測頻率。

（2）表層水平位移觀測

采用位移塊進行觀測，在海堤反壓平臺的施工過程中埋設位移塊。每個斷面埋設2個點。水平位移的測量采用全站儀進行。觀測時間和頻率為加載過程中每天1次，加載完成后根據觀測結果進行分析，調整觀測頻率。

3.3 資料整理分析

根據觀測及計算結果，繪制水平位移過程線和總沉降變化過程線、沉降速率變化過程線。根據各測點的表面變形量及變形速率的變化過程，分析判斷其表面變形是處于穩定、趨于穩定還是不穩定狀態。

4 結語

近年來，隨著圍海造陸工程的興起，大型圍埝工程堤心采用充填袋與拋填塊石相結合的組合堤心結構被廣泛應用。此類工程特點為施工區域屬外海作業，受風浪和施工水位影響比較大，施工沉降量大。因此必須采用先進的施工設備和施工技術，組織機械化和專業化施工，同時加強施工期埝體穩定監測，嚴格控制加載速率，才能使工程質量和工期獲得可靠的保證。

[1]交通部第一航務工程局.港口工程施工手冊[M].北京：人民交通出版社，1997.

[2]郭繼業.連云港墟溝港區圍捻施工[J].港口工程，1997，（4）：39-41.