论文部分内容阅读
为解决城市发展的空间制约问题、有效彰显海滨城市特色，2005年市委、市政府作出了战略重心东移，快速突破制约瓶颈，加快连云新城建设的重大战略决策，启动实施“填海造城”工程，而工程中的关键步骤是围海筑堤，该步骤的重点是筑堤软基处理。连云新城围堰一期工程已基本结束，施工方案取得了决定性的胜利，作为技术人员，有义务将该项技术进行推广。因此，为我市沿海开发建设奉献自己的一份力量，现将连云新城建建设的围堰筑堤技术加以总结，以供其它类似工程提供借鉴。
1 基本情况
连云新城的规划总体目标是充分合理地利用潮间带滩涂资源，解决连云港市城市发展迫切需要解决的空间制约问题，规划区位于临洪河口至西墅渔港之间，规划总面积49km2，基本沿着-1.40m（国家85高程系，下同）左右等深线新围海堤，全长11.5km。该区地貌类型为水下淤泥质浅滩，水下地形自西南向东北略微倾斜，泥面标高-1.60～-1.20m，淤泥深平均约10.5m，场区揭露的地层均为第四系松散堆积物，自上而下共分为6个工程地质层，解决新海堤软基处理是连云新城实施最关键的步骤，是关系到防波堤及后方陆地吹填实施的关键工序，也是工程基础设施投资的主要部分。
2 堤基处理方案选择
（1）垫层法。是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材，价格便宜，施工工艺较为简单，该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。
（2）堤身自重挤淤法。是通过逐步加高的堤身自重将处于流塑态的淤泥或淤泥质土外挤，并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加，从而提高地基抗剪强度的方法。在挤淤过程中为了不致产生不均匀沉陷，应放缓堤坡、减慢堤身填筑速度，分期加高。其优点可节约投资；缺点是施工期长。此法适合于地基呈流塑态的淤泥或淤泥质土，且工期不太紧的情况下采用。
（3）爆破挤淤法。是利用炸药爆炸的力量将石料置换淤泥的动力地基处理方法。爆炸挤淤填石是在抛石体外缘一定距离和深度的淤泥质软基中投放炸药群。起爆瞬间在淤泥中形成空腔，抛石体随之坍塌充填空腔形成“石舌”，达到置换淤泥的目的。经多次推进爆破，即达到最终置换要求。该方法显著优点是非常适合浅滩作业条件，抛石和埋药、起爆可全部在陆上施工完成，不存在挖泥和弃土问题，不需要大型施工机械设备和复杂的施工工艺，施工速度较快、投资省、见效快，软基处理深度可达到10～30m，落底效果好，成堤和陆域吹填时的整体稳定性强。
（4）排水预压固结法。该法主要对天然地基设置竖向排水通道，然后利用建筑物重量分级逐渐加载，使土体中孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时土体强度逐步提高，主要解决沉降问题和稳定问题。目前竖向排水通道一般采用砂桩、砂井、塑料排水板等，塑料排水板材料是最常用最经济材料，也适合于海堤的地基处理。该工法部分在水上施工，受风浪等自然条件影响较大，对工期也会带来不利影响。
（5）密实法。密实法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。适用于河流冲种层，滨海沉积层黄土、粉土、泥炭、杂填土等各种地基，适用于高饱和度的粉土与软塑～流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程，同时应在设计前通过现场试验确定其适用性和处理效果。但对饱和软土的加固效果，必须给予排水的出路。
通过对以上几种新围海堤软土地基处理方案作用原理及适用范围的介绍，其中垫层法、密实法一般需要干施工作业条件，堤身自重挤淤法、排水预压固结法要求工期不紧的项目，另外垫层法、密实法及堤身自重挤淤法处理的软土层较浅。连云新城新围海堤软土地基处理方案采用了爆破挤淤填石法，目前，软土堤基施工基本结束，区内正在分区分期吹填，整个新区正处于强势开发阶段。
3 围堤软基处理方案实施——爆破挤淤填石法
3.1 围堤断面布置
通过上述方案比选，连云新城新围海堤地基处理采用爆破挤淤填石法。整个新城新围海堤全长11.5km，由于斜坡式海堤通常建在土质较差的地基上，堤基处理深度根据海淤泥质土层厚度确定，结合当地港工建设经验，本项目海堤采用抛石斜坡堤，堤身分二期实施。一期海堤顶高程3.6m，顶宽6.0m，外坡1：1.5～1：2.5，内坡1：1，外坡护面结构为预制安装混凝土四脚空心方块，内坡设置防渗倒滤层，结构为理坡+一层土工布+1.0m厚袋装泥压坡，堤心为爆填10～100kg块石，一期海堤起到吹填土围堰的作用。待内部区域吹填、地基加固完成后再施工二期海堤，用10～100kg块石补齐堤身，达到设计断面，最后再实施外侧防冲护面。
3.2 爆破挤淤填石法筑堤施工
（1）爆破器材的选用
本工程为水下爆破，其炸药宜选用抗水性好的炸药，如乳化炸药或硝铵类炸药，本工程采用散装乳化炸药，主要是考虑炸药的防水，而且乳化炸药在药包加工过程中不易散落；防水药包可用化纤编织袋保护的一层或多层塑料袋制作；传引爆器材宜选用导爆索和导爆管等非电器材，采用两厂同发、同批号的并联电雷管起爆。
（2）围堤施工工艺
本工程围堤爆破挤淤填石法施工工艺采用堤头爆填、靠海侧爆填和爆夯。
⑴堤头爆破。按一次爆破推进10m计，堤顶宽度为5m，堤头处超抛宽度为7～10m，超抛高度1.5～2.5m，在抛填堤脚1.5～2.0m处埋设药包，药包可采用海上船机作业，或陆上布药机作业，埋药深度约为处理淤泥层厚度的一半位置，一次爆破后抛石体坍塌挤淤向前推进，经多次推进爆破后，完成全部堤头爆填，堤头爆破施工工艺的海堤前后断面见图1（图中尺寸单位均为米，以下同）。
⑵侧爆。侧爆是在堤头爆填形成抛石堤的靠海侧进行，一次侧爆填筑长度可取20～50m，埋药位置在泥石交界面外1.5～2.0m处，埋药深度与堤头爆填相同，使抛石体海侧堤脚基本落底，侧爆施工工艺的海堤前后断面见图2。
⑶爆夯。爆夯是在靠海侧爆填抛石堤的边坡上进行，在两侧泥石交界面上布设小药量的爆夯药包，一侧布设长度也取20～30m，最终形成设计抛石断面，爆夯施工工艺的海堤前后断面见图3。
（4）施工时需要注意事项
在连云新城围堤施工过程中，经监测、分析、计算等，总结施工过程中需要注意以下事项：①爆填布药线应尽量靠近爆填石塌坍石体即石舌的前缘，以保证石体充填爆炸空腔形成石舌的效应。如果面布药线距石舌前缘太远，将不利石舌形成；过近，则抛填的乱石将影响埋深装药，一般取距石舌前缘线外1～2m；②平面上分区段爆夯时，相邻两次爆夯的尾、首排药包应重复在同一断面上，以保证搭接段的夯实效果；③当石层表面出现明显爆坑时需补抛整平，如果补抛厚度大于50cm且范围大于一个布药网格时，应采用减半药量的药包在原位补爆一次。
4 结语
目前，连云新城围堤一期工程已经实施完毕，内部区域正处于吹填预压期，据施工期沉降观测资料分析，一期围堤沉降量在10～20cm，均控制在设计允许范围内而且未出现一处塌坍，则本工程实施方案技术是可行的；另，围海造地总投资约70亿，经济技术指标为30万元/亩，而连云港市港口商业开发土地出让价均在100万元/亩，则本项目在经济上也是可行的。本工程围海堤堤基处理因采用爆破挤淤填石法，保证新区开发的顺利实施，为江苏沿海开发战略的实施开了先机，同时也为其他沿海城市围海造地的软基处理、港工建设的软基处理以及沿海水利工程的围堰软基处理等提供了很好的借鉴。
1 基本情况
连云新城的规划总体目标是充分合理地利用潮间带滩涂资源，解决连云港市城市发展迫切需要解决的空间制约问题，规划区位于临洪河口至西墅渔港之间，规划总面积49km2，基本沿着-1.40m（国家85高程系，下同）左右等深线新围海堤，全长11.5km。该区地貌类型为水下淤泥质浅滩，水下地形自西南向东北略微倾斜，泥面标高-1.60～-1.20m，淤泥深平均约10.5m，场区揭露的地层均为第四系松散堆积物，自上而下共分为6个工程地质层，解决新海堤软基处理是连云新城实施最关键的步骤，是关系到防波堤及后方陆地吹填实施的关键工序，也是工程基础设施投资的主要部分。
2 堤基处理方案选择
（1）垫层法。是把靠近堤防基底的不能满足设计要求的软土挖除，代以人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层。可以就地取材，价格便宜，施工工艺较为简单，该法在软土埋深较浅、开挖方量不太大的场地较常采用。
（2）堤身自重挤淤法。是通过逐步加高的堤身自重将处于流塑态的淤泥或淤泥质土外挤，并在堤身自重作用下使淤泥或淤泥质土中的孔隙水应力充分消散和有效应力增加，从而提高地基抗剪强度的方法。在挤淤过程中为了不致产生不均匀沉陷，应放缓堤坡、减慢堤身填筑速度，分期加高。其优点可节约投资；缺点是施工期长。此法适合于地基呈流塑态的淤泥或淤泥质土，且工期不太紧的情况下采用。
（3）爆破挤淤法。是利用炸药爆炸的力量将石料置换淤泥的动力地基处理方法。爆炸挤淤填石是在抛石体外缘一定距离和深度的淤泥质软基中投放炸药群。起爆瞬间在淤泥中形成空腔，抛石体随之坍塌充填空腔形成“石舌”，达到置换淤泥的目的。经多次推进爆破，即达到最终置换要求。该方法显著优点是非常适合浅滩作业条件，抛石和埋药、起爆可全部在陆上施工完成，不存在挖泥和弃土问题，不需要大型施工机械设备和复杂的施工工艺，施工速度较快、投资省、见效快，软基处理深度可达到10～30m，落底效果好，成堤和陆域吹填时的整体稳定性强。
（4）排水预压固结法。该法主要对天然地基设置竖向排水通道，然后利用建筑物重量分级逐渐加载，使土体中孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时土体强度逐步提高，主要解决沉降问题和稳定问题。目前竖向排水通道一般采用砂桩、砂井、塑料排水板等，塑料排水板材料是最常用最经济材料，也适合于海堤的地基处理。该工法部分在水上施工，受风浪等自然条件影响较大，对工期也会带来不利影响。
（5）密实法。密实法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。适用于河流冲种层，滨海沉积层黄土、粉土、泥炭、杂填土等各种地基，适用于高饱和度的粉土与软塑～流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程，同时应在设计前通过现场试验确定其适用性和处理效果。但对饱和软土的加固效果，必须给予排水的出路。
通过对以上几种新围海堤软土地基处理方案作用原理及适用范围的介绍，其中垫层法、密实法一般需要干施工作业条件，堤身自重挤淤法、排水预压固结法要求工期不紧的项目，另外垫层法、密实法及堤身自重挤淤法处理的软土层较浅。连云新城新围海堤软土地基处理方案采用了爆破挤淤填石法，目前，软土堤基施工基本结束，区内正在分区分期吹填，整个新区正处于强势开发阶段。
3 围堤软基处理方案实施——爆破挤淤填石法
3.1 围堤断面布置
通过上述方案比选，连云新城新围海堤地基处理采用爆破挤淤填石法。整个新城新围海堤全长11.5km，由于斜坡式海堤通常建在土质较差的地基上，堤基处理深度根据海淤泥质土层厚度确定，结合当地港工建设经验，本项目海堤采用抛石斜坡堤，堤身分二期实施。一期海堤顶高程3.6m，顶宽6.0m，外坡1：1.5～1：2.5，内坡1：1，外坡护面结构为预制安装混凝土四脚空心方块，内坡设置防渗倒滤层，结构为理坡+一层土工布+1.0m厚袋装泥压坡，堤心为爆填10～100kg块石，一期海堤起到吹填土围堰的作用。待内部区域吹填、地基加固完成后再施工二期海堤，用10～100kg块石补齐堤身，达到设计断面，最后再实施外侧防冲护面。
3.2 爆破挤淤填石法筑堤施工
（1）爆破器材的选用
本工程为水下爆破，其炸药宜选用抗水性好的炸药，如乳化炸药或硝铵类炸药，本工程采用散装乳化炸药，主要是考虑炸药的防水，而且乳化炸药在药包加工过程中不易散落；防水药包可用化纤编织袋保护的一层或多层塑料袋制作；传引爆器材宜选用导爆索和导爆管等非电器材，采用两厂同发、同批号的并联电雷管起爆。
（2）围堤施工工艺
本工程围堤爆破挤淤填石法施工工艺采用堤头爆填、靠海侧爆填和爆夯。
⑴堤头爆破。按一次爆破推进10m计，堤顶宽度为5m，堤头处超抛宽度为7～10m，超抛高度1.5～2.5m，在抛填堤脚1.5～2.0m处埋设药包，药包可采用海上船机作业，或陆上布药机作业，埋药深度约为处理淤泥层厚度的一半位置，一次爆破后抛石体坍塌挤淤向前推进，经多次推进爆破后，完成全部堤头爆填，堤头爆破施工工艺的海堤前后断面见图1（图中尺寸单位均为米，以下同）。
⑵侧爆。侧爆是在堤头爆填形成抛石堤的靠海侧进行，一次侧爆填筑长度可取20～50m，埋药位置在泥石交界面外1.5～2.0m处，埋药深度与堤头爆填相同，使抛石体海侧堤脚基本落底，侧爆施工工艺的海堤前后断面见图2。
⑶爆夯。爆夯是在靠海侧爆填抛石堤的边坡上进行，在两侧泥石交界面上布设小药量的爆夯药包，一侧布设长度也取20～30m，最终形成设计抛石断面，爆夯施工工艺的海堤前后断面见图3。
（4）施工时需要注意事项
在连云新城围堤施工过程中，经监测、分析、计算等，总结施工过程中需要注意以下事项：①爆填布药线应尽量靠近爆填石塌坍石体即石舌的前缘，以保证石体充填爆炸空腔形成石舌的效应。如果面布药线距石舌前缘太远，将不利石舌形成；过近，则抛填的乱石将影响埋深装药，一般取距石舌前缘线外1～2m；②平面上分区段爆夯时，相邻两次爆夯的尾、首排药包应重复在同一断面上，以保证搭接段的夯实效果；③当石层表面出现明显爆坑时需补抛整平，如果补抛厚度大于50cm且范围大于一个布药网格时，应采用减半药量的药包在原位补爆一次。
4 结语
目前，连云新城围堤一期工程已经实施完毕，内部区域正处于吹填预压期，据施工期沉降观测资料分析，一期围堤沉降量在10～20cm，均控制在设计允许范围内而且未出现一处塌坍，则本工程实施方案技术是可行的；另，围海造地总投资约70亿，经济技术指标为30万元/亩，而连云港市港口商业开发土地出让价均在100万元/亩，则本项目在经济上也是可行的。本工程围海堤堤基处理因采用爆破挤淤填石法，保证新区开发的顺利实施，为江苏沿海开发战略的实施开了先机，同时也为其他沿海城市围海造地的软基处理、港工建设的软基处理以及沿海水利工程的围堰软基处理等提供了很好的借鉴。