沙特扎瓦爾港口工程無圍堰吹填施工工藝

呂國平，慈慶玲

（1.中國港灣工程有限責任公司，北京 100027；

2.中交第三航務工程勘察設計院有限公司廈門分公司，廈門 福建 361000）

沙特扎瓦爾港口工程無圍堰吹填施工工藝

呂國平1，慈慶玲2

（1.中國港灣工程有限責任公司，北京 100027；

2.中交第三航務工程勘察設計院有限公司廈門分公司，廈門 福建 361000）

詳細介紹了在沙特扎瓦爾港口工程吹填施工中，進行無圍堰水上吹填，并利用防污帷幕遮擋懸浮細顆粒物以滿足環保要求，在圍堰施工完成后，再進行補吹形成陸域的施工工藝。該工藝經過一年多的工程實踐取得成功，大大延長了可吹填施工時間，并獲得了顯著的經濟效益。

無圍堰；吹填；防污帷幕；環保

1 工程概況

沙特扎瓦爾港口工程項目位于沙特東海岸北部，阿拉伯灣西北角。該工程為 EPC 項目，工作內容包括新建港區內所有基礎設施。其中疏浚吹填工程為主要施工內容之一，合同總疏浚工程量為 4 500 萬 m3，總吹填工程量 3 800 萬 m3，總吹填面積 520 萬 m2，吹填標高+5.0m，全部疏浚吹填施工須在 2010 年年底之前完成，施工工期只有2 a，施工強度大。

2 采用無圍堰吹填工藝的原因

業主要求本工程圍堰必須采用梯形拋石圍堰，同時兼做護岸。但本工程 B2、B3、C 區原始海床標高為-2.5～-6.2m，拋石工程量較大，即使水上和陸上同時拋填，全部圍堰也要到 2009 年底才能初步形成。

若采用常規吹填施工工藝，先進行圍堰施工，再進行圍堰內吹填，則在施工中期必然因圍堰施工進度落后于吹填進度導致疏浚船舶窩工，而在施工后期則會因吹填工期緊張，必須大量增加施工船舶以提高產能，這必然導致施工成本大大增加。

為了最大限度地延長疏浚吹填工程的施工期，降低施工成本，本工程在 B2、B3、C 吹填區采用了無圍堰吹填施工工藝，即先進行無圍堰吹填施工，再形成拋石圍堰，之后再進行圍堰內補吹，形成完整的吹填陸域。

無圍堰吹填施工區域見圖1。

3 自然條件

3.1 吹填區地形和土質情況

吹填區地形比較平緩，自然海床坡降約1∶800，水深 2.5～6.0m。吹填土質為中細砂，為 5~8級土[1]，中砂含量 58.86%，粒徑小于 63 μm 顆粒含量小于5%。

圖1 無圍堰吹填施工區域Fig.1 Non-cofferdam reclamation construction region

3.2 水文情況

1） 波浪：常浪向為 N、NE，小于 0.2 m 浪高累計頻率 70%，浪高超過 2.0m 發生頻率僅為2%。

2） 海流：主要為往復潮流，最大流速0.5 m/s，流向垂直于海岸線。

3） 潮 位 ： 最 高 潮 位 +2.26 m， 最 低 潮 位-0.23m，平均潮位+1.04m。

3.3 風況

常風向為 NNE～NWW，累計頻率 49.5%，平均風速 5.66m/s。最大風速 33.44 m/s，每年 1～3月份為季風期。

3.4 砂源

吹填砂來自附近航道、港池和掉頭圓疏浚土，吹填距離小于 5 km。

4 無圍堰吹填施工工藝

本工程無圍堰吹填施工工藝流程如圖2所示。

圖2 無圍堰吹填施工工藝流程Fig.2 Non-cofferdam reclamation construction technology p rocess

4.1 防污帷幕的布設

4.1.1 布設防污帷幕的原因

本工程合同要求在施工期間吹填區邊界外100m 處懸浮物含量不超過 200mg/L。

由于沒有圍堰的遮擋，吹填施工中將產生大量懸浮物，不但無法滿足合同中環保條款的要求，而且細顆粒物會擴散至圍堰位置，形成軟弱層，對將來的圍堰施工造成影響。為了解決這一問題，本工程在吹填區周圍、圍堰內坡腳線以內設置了防污帷幕。防污帷幕如圖3所示，主要由浮體、防污屏、鐵鏈、混凝土錨塊組成。

圖3 防污帷幕示意圖Fig.3 Sketch of silt curtain

4.1.2 防污屏

為了將懸浮物阻擋在帷幕范圍內，達到環保要求，防污屏應選擇孔徑較小的幕布。本工程采用的防污屏材料參數見表1。

表1 防污屏材料參數Table 1 Silt screenmaterial parameter

4.1.3 浮體

浮體采用自重較輕的膠囊，以便于人工安裝，浮體每根長 12m，浮力 6 kg/m。

4.1.4 混凝土錨塊

為了便于人工安裝，混凝土錨塊不宜過大，本工程錨塊尺寸為 0.2m × 0.2m × 0.2m，每塊重約 20 kg，錨固鉤用 φ10 鋼筋制成。錨塊在防污屏兩側成對拋設，拋設間距6m。

4.1.5 注意事項

1） 防污屏長度根據水深確定，高潮時防污屏底部距海床不超過 0.5m，以確保攔砂效果。

2） 為防止海浪損壞帷幕，帷幕長度不宜過長，通常 500～1 000m 為一段，根據吹填施工安排逐段布設。

3） 帷幕可循環使用，施工過程中應注意保護帷幕。

4.2 帷幕內吹填施工

帷幕布設完成后，從已形成的吹填區開始架設陸地管吹填，也可直接從水上開始吹填。從水上開始吹填時，應從吹填區中線附近開始吹填，同時排泥管口應用一對管線錨固定，吹填方向盡量沿帷幕布設方向，不可垂直帷幕吹填。吹填砂露出水面后即可架設陸地管線，進行正常吹填作業。

帷幕內吹填最重要的是嚴格控制吹填坡腳線不能到達帷幕位置。本工程在前期圍堰內吹填施工時，就對吹填砂水上水下坡比進行了測量計算，分別為 1∶10 和 1∶25。無圍堰吹填施工時，據此按不同水深情況計算排泥管口離帷幕的距離，并嚴格進行控制。同時，施工期間應每天檢查吹填坡腳線，以確保吹填砂不超過帷幕范圍。

吹填時可根據實際情況適當提高吹填標高，以最大限度的增加帷幕內吹填砂方量，并縮短后期補吹工期。

4.3 補吹施工

無圍堰吹填期間，吹填主管線應在適當距離上保留三通，以便補吹施工期間架設支管。

隨著圍堰施工的不斷推進，首先使用推土機將高出設計標高部分推至已形成的吹填陸域與圍堰之間，再對不足部分進行補吹施工。此時應注意與圍堰施工協調一致，補吹方向與圍堰內側土工布鋪設方向相反，避免吹填過程中水流將土工布掀開。同時，補吹應分段進行，土工布鋪設完一段后，補吹應立即進行，避免土工布長時間暴露在外。本工程補吹施工按 500m 一段進行。

5 工藝應用效果

5.1 吹填砂流失情況

控制吹填砂流失是無圍堰吹填施工的重要環節，此前在國內相關工程施工中吹填砂流失較大[1]。 本工程采用了防污帷幕對懸浮砂進行了遮蔽，并且在施工過程中嚴格控制吹填坡腳線不超過帷幕范圍，吹填砂基本無流失，施工中實測帷幕范圍外原始海床地形無變化。

5.2 環保效果

防污帷幕對于本工程環保起到了重要作用，施工期間，肉眼觀測帷幕內水體渾濁，而實測帷幕外側懸浮物含 量最大值 176 mg/L，最小值 52 mg/L， 滿足合同要求的不超過 200 mg/L要求。

5.3 吹填施工期的延長及成本節約效果

無圍堰吹填工藝在本工程得到了成功應用，施工期間未造成疏浚船舶的窩工，延長了吹填實際施工時間8個月，減少了吹填施工設備的投入，大量節省了施工成本，施工質量也受到了咨工和業主的好評。同時在吹填施工過程中，圍堰施工可同時進行，保證了項目整體按期完工。

6 結語

本工程在吹填物為砂土的情況下，無圍堰吹填工藝應用效果良好。施工過程中采用防污帷幕對懸浮物進行遮蔽，可以有效降低帷幕外懸浮物含量，滿足環保要求。

本工藝最關鍵的環節是控制吹填坡腳線不超過帷幕范圍，由于不同項目土質不同，水上水下吹填形成的自然坡比也不同，在其他工程中應用時應對此進行實測，以達到較好的控制效果。

[1]SL 17—90，疏浚工程施工技 術規 范[S]. SL 17—90，Technical Specification for Construction ofDredging [S].

[2] 黎宗耿.青島前灣港區無圍堰吹填砂施工[J]. 水運工程，1991（5）：37-42. LIZong-geng.Non-cofferdam reclamation construction for Qianwan Port A reaofQingdao[J].Port&Waterway Engineering，1991（5）：37-42.

圖7 傳感器預埋安裝示意圖Fig.7 Sensor em bedded installation instruction

6 數據的采集與傳輸

考慮到大橋的施工特點和前期相關配套設施尚不完備，為獲得港珠澳大橋主體混凝土結構從建設期開始，服役期間的耐久性關鍵參數的變化規律，數據的采集與傳輸采用三種方式進行。建設期，由于現場的供電和光纖尚不完備，數據的采集與傳輸主要采用定期的現場人工采集；大橋通車后，為實現實時數據采集與傳輸，數據的采集與傳輸以3G網絡進行遠程無線傳輸，將監測數據傳輸給相關單位，同時，考慮到 3G 網絡的不穩定性（如網絡中斷或沒有信號），為及時獲得耐久性關鍵參數的數據，還利用大橋中鋪設的通信光纖將數據實時傳輸到監控中心。

7 結語

通過預埋耐久性監測傳感器可以真實反映大橋主體混凝土結構的耐久性健康狀況，再輔助以工程配套的暴露實驗以及有針對性的工程檢測，為耐久性再設計提供大量的分析數據。

港珠澳大橋所處的環境嚴酷，面臨的耐久性問題嚴峻，要實現 120 a 設計使用壽命，除科學的設計、精細的施工外，還需對大橋后期的耐久性狀況進行實時監測，獲取大橋主體混凝土結構耐久性關鍵參數，以便采取及時有效的管理維護措施，以保證大橋 120 a設計使用壽命。

參考文獻：

[1] 潘德強，洪定海，鄧恩惠，等.華南海港鋼筋混凝土碼頭銹蝕破壞調查報告[R].廣州：中交四航工程研究院有限公司，1982. PANDe-qiang，HONGDing-hai，DENGEn-hui，etal.Investigation reporton the reinforced concrete corrosion ofseaportwharf in south China[R].Guangzhou：CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co.，Ltd.，1982.

[2] 王勝年，黃君哲，張舉連，等.華南海港碼頭混凝土腐蝕情況的調查與結構耐久性分析[J].水運工程，2000（6）：8-12. WANG Sheng-nian，HUANG Jun-zhe，ZHANG Ju-lian，etal.An investigation of concrete corrosion of seaportwharf in south China and analysisofstructures′durability[J].Port&Waterway Engineering，2000（6）：8-12.

[3] 港珠澳大橋混凝土結構耐久性設計研究 [R].中交四航工程研究院有限公司，清華大學，2011. Design research on concrete structure durability of the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co.，Ltd.，Tsinghua University，2011.

[4]Embedded corrosion instrumentmodel ECI-2 productmanual[M]. Virginia Technologies Inc，2010.

Non-cofferdam reclamation m ethod in Ras A l Khair Port，Saudi Arabia

LVGuo-ping1，CIQing-ling2
（1.China HarbourEngineeringCompany Ltd.，Beijing100027，China；
2.Xiamen Branch of CCCCThird HarborConsultantsCo.，Ltd.，Xiamen，Fujian 361000，China）

This paper describes the details of non-cofferdam reclamation method taken in Ras Al Khair Sea Port Project，SaudiArabia.A siltcurtainwassetup around reclamation area to controlsuspended solid forenvironmental protection.Complementary reclamation was carried out after the cofferdam was built to complete the whole reclamation area.Thisnew method got greatsuccessaftermore than a yearof engineering practice，increased construction period for reclamationworks，and obtained remarkable econom ic benefits.

non-cofferdam； reclamation； silt curtain； environmental protection

U655.4

B

1003-3688（2014）02-0062-04

10.7640/zggw js201402013

2013-06-15

呂國平 （1978 — ），男，山東煙臺市人，工程師，碩士，從事港口及航道工程施工、管理工作。E-mail： gplv@chec.bj.cn