港口陆海通道引的堤海水吹填施工技术研究与应用.doc

港口陆海通道引堤海水吹填施工技术研究与应用 [摘要] 本文结合港口海域地质情况和吹填技术，对陆海通道引堤的结构及吹填施工技术进行了分析与研究，为港口及同类地区的建设运用海水吹填施工技术具有参考意义。 [关键词] 陆海通道；海水吹填；固结计算；特种堤坝结构 1．概述 港口位于 入海口，是 的入海通道之一，一般水深达 米以上，可直通太平洋国际主航道。港口的开发将填补 到 1000多公里海岸线上没有大型深水港口的空白，形成以 港为中心，以 港为南翼，以 为北翼，以各港口为延伸的 港口布局。经过院士级专家组近二十年的科学论证，将建设10万吨级通用散货码头、20万吨级浮动码头、10万吨级原油码头、25万吨级原油单点系泊等港口工程。港口核心工程—人工岛建在离海岸约13公里的岛上，依托人工岛建设10～30万吨码头40多座。连接临港工业区和人工岛码头的陆海通道总长12.6 km，其中滩涂海水吹填筑引堤长6 km，高 米，堤顶宽 米，设计四车道。 黄海浅域淤泥平均厚度近10m，每平方公里海域淤泥储量达1000万m3，吹填筑堤造陆淤泥储量丰富。陆海通道吹填 km3，坝体占地面积 万m2。一期10 km2临港工业区围堰已通过海水吹填成功建成。 采用水力吹填功效高、成本低、质量好。海水吹填技术的应用与研究将对今后沿海港口、工业区及其他同类地区的建设开发具有十分重要的意义。 2.吹填施工发展与技术原理 2.1吹填施工发展 吹填与江湖河海相伴，最早源于港航交通疏浚，近来吹填施工技术广泛应用于水资源堤防工程、农田水利建设、水利水电建设、港航疏浚工程、环境保护工程及其他如新建海滩机场、高速公路路基、海底采矿等领域。 1869年荷兰开创出吹填法施工，采用吸扬式挖泥船开挖苏伊士运河，二十年后，1889年中国利用国外设备，首先在上海使用挖泥船及吹填技术。1921年上海造船厂首先在国内制造出“海震”号链斗式挖泥船。新中国成立后，于20世纪50年代开始内陆长江、珠江、黑龙江的航道疏浚和吹填筑堤。90年代从国内市场走向中东、东南亚、中美、非洲等20个国家的国际市场。目前我国年疏浚吹填能力3亿m3，在全世界处于第五位。 本世纪初在荷兰代尔夫特科技大学（Delft University of Technology）为 式中γ‘—泥浆初始浮重度，kN/m3; i-每一节点的编号，i=0、1、2、…、N； H-吹填土厚度，m。 每一节点经过时间t后的残余超孔隙水压力为两种情况。 ①当吹填筑堤身的堤基为排水地基时： ②当吹填筑堤身的堤基为非排水地基时： 上列式中 —排水地基与非排水地基的残余超孔隙水压力，kPa； —吹填土底层的超孔隙水压力，kPa，； —固结系数； —由试验得出的参数。 对于非排水地基即可；对于排水地基，即可。 （2）i 点时间t的有效应力为 （3）i 点时间t的有效应力为 上列式中 —时间t后i点的超孔隙水压力，kPa； -试验得出的两个非线性参数。 （4）i 分层经时间t后的土层厚为 （5）时间t后的吹填总土层厚为 （6）时间t后的沉降量为 （7）时间t后的固结度为 式中—最终沉降量，m。 特殊情况下，可采用真空预压加固方法来加速吹填高含水量泥浆固结计算。实质上就是负压下的固结，其解析解仍可用太沙基、比奥固结理论求解。本文暂省略。 4.滩涂海水吹填筑堤可行性分析 吹填淤泥造陆能否成功，取决于吹填泥浆能否在预定的时间内落淤、固结，并达到可进行地基处理的初始状态，这是由原状海相淤泥的物质组成及物理力学性质等吹填特性所决定的。 原则上要在施工前对沙源进行详细的取样分析，在取沙过程中也要定期或根据实际情况安排取样分析。 港口区海域海相淤泥物质组成表 名称 砂粒 ?0.075 粉粒 0.075~0.005 粘粒 0.005~0.002 胶粒 ?0.002 高岭石 伊利石 绿泥石 蒙脱石 方解石 石英 长石 有机质 含量（%） 18.0 21.2 22.4 38.4 27.3 33.4 14.5 19.4 5.4 3.4 海相淤泥的相关物理力学性质 名称 W (%) γ (kN/m3) e WI (%) WP (%) II IP α1-2 (MPa-1) ES (MPa) Φ (0) C (kPa) Cμ （cm2/s） 指标 72.1 15.7 2.03 52.5 25.8 1.57 28 1.8 2.5 5.0 8.8 - 港口区海域淤泥质土为无塑性的砂土（SP），湿土用手搓捻时的感觉有砂粒的感觉，粗细均匀，级配不良，土块的干强度缺乏胶结性，松散不结块，无塑性，饱和含水量时呈流体态。植物残体含量少。 自宋朝范仲淹在南通近海（港口域区）筑堤防潮，近代张謇围垦造田，近期港口10 km2临港工业区围堰通过海水吹填建成。水力吹填功效高、成本低、