浅议填海工程中阻水围堰得设计及施工.doc

浅议坡面阻水措施在海堤围堰工程中的应用

【摘要】本文以深港西部通道、厦门机场、深圳后海湾等填海工程为实例，对海堤围堰的设计与施工中坡面阻水措施的应用进行了分析与探讨。
【关键词】填海工程 海堤围堰 坡面阻水措施
1概述
适应沿海地区经济发展对用地的需求，近年来大面积填海工程陆续上马。在填海工程中，修筑海隔堤或围堰是首要的，因为它可以有效地解决填海工程中的如下问题：（1）围隔填海区域，切断施工区与外海的水力联系，给填海施工创造干作业的条件，防止填筑材料被潮汐海浪的冲掏；（2）创造施工环境及条件，提供施工临时道路及场区分块，有利于施工技术组织；（3）将施工区域与临近海域隔离，防止填海工程施工对周边海域的污染。
海堤围堰的一个重要功能就是切断填海区域与相邻海域的水力联系，这就要求海堤、围堰具有隔水功能。因海堤、围堰的填筑施工受海浪、潮汐影响，且海底通常有深厚的淤泥层，采用均质粘土坝结构形式的堰体隔水无法实施，通常采用抛石挤淤等方法形成围堰、海堤。抛石堤身中空隙大，无法起到隔水功能，须在海堤、围堰中设置阻水措施。目前，抛石海堤、围堰中常采用的阻水措施主要有以下2种：
（1）心墙止水措施，即在堤身中形成防渗墙，达到止水的目的。例如，广东台山市铜鼓电厂进水明渠取水口的海堤止水采用的是在堤身中形成旋喷桩止水帷幕；广东大亚湾核电站围堰止水采用在堤身中机械冲槽灌注水泥膨润土混合浆，形成柔性防水帷幕等。心墙止水措施往往花费代价大，工程造价高，工序交叉，影响工程进度，因而在地基为深厚淤泥层的大面积填海工程中较少使用。
（2）坡面阻水措施，即用袋装粘性土、土工膜等隔水材料在海堤、围堰的坡面形成阻水体，达到隔水防渗目的的措施。因坡面阻水技术具有工法简单、阻水效果好、建设成本低等优点，被广泛用于广东、福建等沿海地区。
坡面阻水措施按阻水体铺设位置不同，可分为外设型与内设型，本文通过深港西部通道、厦门机场、深圳后海湾等填海工程实例，对这两种坡面阻水措施的应用进行分析与探讨。
实践证明，阻水措施的工程量及投资在大面积填海工程的总量中所占比重虽不大，但其技术方案的采用及施工，对填海工程的总进度、工程质量影响都很大，应予以充分的重视。

2 外设型坡面阻水措施的应用
外设型坡面阻水措施是采用隔水材料在海堤、围堰的迎水坡面形成阻水体，达到隔水防渗目的的措施，这措施在深港西部通道工程中大规模地采用。
深港西部通道工程位于深圳湾蛇口东角头北侧的浅海区域，工程规划填海1.3万平方公里，是目前国内较大规模的填海造陆工程，该工程为国家重点工程，它的建设对深圳、香港两地的交流与经济发展有着重要意义，其工程布置见图一。

图一 西部通道工程海堤围堰平面示意图
填海区域原始地形为渔民蚝田及蟹养殖场，水深2.67～5.61m，工程所在的区域受海洋潮汐作用影响较大，潮汐属于不正规的半日潮，在一个月大部分时间内，每日有两个高潮与两个低潮，据施工期间的潮水位观测资料，最低潮水位为-0.71m，最高潮水位为1.69m，潮差2.4m。
填海工程施工首先填筑外海围堰及内隔堤，以利于抽排海水，进行填海区域的软基处理与场坪、道路填筑。围堰海堤的填筑材料为开山土石方，填筑时因受潮汐、海浪的冲刷，淤泥面以上围堰堤身中的细颗粒基本上被海水带走，无法起到阻水的作用，针对海堤围堰漏水问题，经过多方论证，决定采用外设型坡面阻水方案。
2.1外设型阻水围堰的结构
外设型坡面阻水措施主要是将一定强度的复合土工膜铺设在堤面上，以阻隔海水透过围堰。阻水围堰的结构主要由土工膜、压膜墩与压膜砂枕组成，结构简图见图二。

图二 西部通道外设型坡面阻水措施示意图

2.1.1土工膜
土工膜是围堰阻水的主要构造，它从堤顶沿坡面铺设，下端与坡底淤泥相连接，形成围堰坡面的隔水层，防止海水进入围堰海堤内。
土工膜选用我国沿海地区目前常用的防渗土工材料—经编复合土工膜，土工膜阻水特性及规格如下：
（1） 结构：二布二膜，幅宽2～3m
（2） 平均厚度：2.8mm
（3） 单位面积质量：850±80g∕㎡
（4） 经向、纬向断裂强度：45kN∕m
（5） CBR顶破强度：6.5kN
（6） 断裂伸长率：20%～30%
（7） 渗透系数：1.1×10-12㎝∕s
2.1.2压膜墩
压膜墩是顺堤向通长布置的浆砌石墩，其作用是为土工膜与压膜砂枕的固定提供着力点，防止土工膜顺堤坡面滑动。在深港西部通道工程中，采用压膜墩端面尺寸为160×80㎝。
2.1.3 压膜砂枕
为防止海浪、海风冲击破坏土工膜，沿土工膜纵向每间隔4m压一条长砂枕。砂枕直径50cm，每节长度4～6m，砂枕之间用Φ2cm尼龙绳系紧、固定，砂枕应从坡顶延伸至坡底淤泥中，砂枕的构造为土工布袋内包裹砂粒，土工布采用经编涂胶土工布，厚0.5mm，纵向抗拉强度40kN∕m，延伸率25%，渗透性10-1㎝∕s，砂作为压膜砂枕的填充物，不需什么特殊要求，可就地取材，采用海砂。
2.2阻水围堰的施工
抛填开山土石形成围堰海堤后，应及时铺设土工膜，并设置压膜墩及压膜砂枕。因土工膜一部分需要水下铺设，并在铺设过程中受潮汐影响，施工具有一定难度，所以整个铺设过程需要统筹安排，保证施工合理、有序地进行。深港西部通道工程采用的施工工序为：
（1） 堤坡面上铺垫20～30cm粘性土并整平；
（2） 将经编复合土工膜（门幅2～3m）依据堤顶至坡底淤泥内1～2m左右长度剪裁土工膜，两幅土工膜之间相互搭接30～40cm，用温控粘合机粘合；
（3） 陆上与水上船只配合铺设土工膜，并压上砂枕；
（4） 修筑坡顶浆砌石压膜墩，堤坡面上长砂枕用Φ2cm尼龙绳系牢固定。

3 内设型坡面阻水措施的应用
内设型坡面阻水措施是采用隔水材料在海堤、围堰的背水坡面形成阻水体，达到隔水防渗目的。内设型坡面阻水措施在厦门机场填海工程中得到了成功地运用；在深圳后海湾4.2平方公里填海工程的设计中，海堤隔堤阻水措施亦采用此方案。
厦门机场海堤围堰阻水结构设置在海堤的背水侧，阻水材料以袋装粘性土为主，阻水体厚度从坡顶至坡脚为1~3米。实践证明，厦门机场填海等工程采用内设围堰阻水是非常成功的。
根据采用内设阻水措施运用的成功经验，在深圳后海湾4.2平方公里的填海工程设计中，采用了海堤围堰的内设型坡面阻水措施，其典型断面如图三：

图三 内设型坡面阻水措施示意图
设计在被水坡侧先用袋装砂铺设一层垫层整平，再铺设防水土工布，在铺设好的防水土工布上填筑袋装粘土防渗层，防渗层厚度为上部最小水平宽度不小于1米，底部不小于1.5米，内坡的坡率设计为1:1。

4 结束语
总结沿海地区填海工程中的海堤、围堰止水措施的实施情况，得出以下几点体会：
（1）在条件允许的情况下，海堤围堰的隔水采用坡面阻水措施要比心墙止水措施更经济且易于实施，
（2）将复合土工膜应用于海堤围堰阻水的技术具有很好的推广意义，这一技术在深港西部通道工程中得到了大规模的采用，总结设计、施工中的经验，这一新技术具有以下优点：易于实施，施工速度快。传统的搅拌桩、旋喷桩帷幕止水工艺在块石抛填的海堤上施工难度大，甚至无法实施，而采用复合土工膜阻水只需粘合、铺筑等工序，可以快速阻水；因采用土工膜材料单价低，较其它止水措施可大量节省工程造价。
（3） 由于潮汐变化，围堰内外的水位差是不断变化的，有时围堰外水位高于围堰内水位，有时围堰内水位高于围堰外水位，同时由于潮汐、海浪的淘刷外侧坡脚，影响阻水效果。此时，采用内设型坡面阻水措施具有明显优点。首先，内设型坡面阻水体位于海堤内侧，海浪潮汐对其影响较小，便于施工，施工质量更易于控制，阻水效果更好。其次，因海浪潮汐对内设型阻水体影响较小，从而阻水体易于稳定，阻水体结构简单，节省了阻水措施的造价。

[参考文献]：
1、《深圳市深港西部通道工程施工图设计》，深圳市勘察研究院，2002.7；
2、《厦门国际机场填海软基处理工程施工图设计》，武汉大学设计院，1994.8；
3、《深圳市后海湾软基处理施工图设计》，深圳市勘察测绘院，2003.8；
4、石亮民，“大亚湾核电站防水帷幕工程施工总结”

-8-