汪生福李超超

摘要：施工合同中注明拋石圍堰工程為設(shè)計(jì)施工總價(jià)包干，施工總價(jià)按照2006年簽訂的一期工程中拋石圍堰的長(zhǎng)度及總價(jià)對(duì)比折算。因近幾年人工、材料、機(jī)械設(shè)備等價(jià)格不斷攀漲，如果仍沿用原設(shè)計(jì)施工方案，則該項(xiàng)工程將造成巨額虧損。為此，項(xiàng)目部技術(shù)人員經(jīng)過(guò)對(duì)施工合同、地質(zhì)資料等詳細(xì)分析之后，決定優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案，減小虧損、爭(zhēng)取盈利。

關(guān)鍵詞：拋石；圍堰；設(shè)計(jì)方案；應(yīng)用

Abstract: construction indicated in the contract the ripped-rock cofferdam works for design and construction mentioned price, the construction price according to the signed in 2006 a) construction in the length of the ripped-rock cofferdam and total prices compared to convert. In recent years because of labor, materials, equipments, prices are climbing up, if is still using the original design and construction scheme, the project will cause huge losses. Therefore, the project of construction technology workers after the contract, geological data after detailed analysis, decided to optimization design construction plan, reduce loss, fight for profit.

Key words: the ripped-rock; Cofferdam; Design project; application

中圖分類(lèi)號(hào)：TU473.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1.概述

1.1工程概況

東莞市虎門(mén)港麻涌新沙南作業(yè)區(qū)4#、5#泊位陸域形成及疏浚工程施工內(nèi)容中包含以拋石擠淤形式的圍堰，分西圍堰和北圍堰，總長(zhǎng)約1021.40m。其中西圍堰位于4#、5#泊位碼頭前沿線后方80m，沿一期西圍堰方向向北延伸600.15m；北圍堰位于碼頭區(qū)的北側(cè)，與西圍堰及原防洪堤相連，長(zhǎng)421.25m。詳見(jiàn)表1-1

表1-1 建設(shè)內(nèi)容

本工程具體位置處于新沙南破流水閘與淡水河之間，毗鄰已建新沙南作業(yè)區(qū)2＃、3＃泊位陸域。

2.2設(shè)計(jì)水位

詳見(jiàn)表2-1

表2-1工程設(shè)計(jì)水位

2.3設(shè)計(jì)波浪要素

根據(jù)本工程平面布置情況，對(duì)于西圍堰，NNW～SSW向浪基本正向作用于碼頭，而SSW向浪最大，因此，西圍堰設(shè)計(jì)波浪取SSW向浪；受已建麻涌2#3#泊位碼頭陸域和防洪堤的掩護(hù)，南圍堰、中隔堰和東圍堰可不考慮波浪影響；對(duì)于北圍堰，正向作用的NW向浪最大，設(shè)計(jì)波浪取該向浪。

由于本工程西圍堰前方碼頭待后方陸域形成后會(huì)馬上建設(shè)，故西圍堰設(shè)計(jì)波浪重現(xiàn)期按2年取值；北圍堰雖為臨時(shí)圍堰，但相鄰工程建設(shè)時(shí)間未知，設(shè)計(jì)波浪重現(xiàn)期暫按25年取值。

根據(jù)水文分析結(jié)果，所取設(shè)計(jì)波浪波要素如下表2-2所示。

表2-2 設(shè)計(jì)波浪波要素一覽表

2.4設(shè)計(jì)潮流

根據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)果，港區(qū)碼頭前沿的最大漲、落潮最大流速分別為0.87m/s和0.88m/s。為此，本工程最大設(shè)計(jì)流速值采用0.9m/s。

2.5設(shè)計(jì)荷載

本工程圍堰均屬臨時(shí)性建筑，因此不考慮使用期荷載。施工期主要荷載有運(yùn)輸車(chē)輛，臨時(shí)堆料及施工機(jī)械等，按均布荷載不超過(guò)10kN/m2計(jì)。

3地質(zhì)條件

3.1地形地貌條件

該勘察場(chǎng)區(qū)陸地現(xiàn)主要為香蕉林地，地形較為平坦，水域地形較為平坦。水、陸域區(qū)之間已筑人工混凝土填石堤，堤岸線順直穩(wěn)定。

本區(qū)地貌受蓮花山斷裂帶和東江斷裂帶控制，構(gòu)造帶較為穩(wěn)定，勘察區(qū)屬于珠江三角洲，為沖積平原和殘丘地貌，在本次勘察深度范圍內(nèi)，揭示的基巖為白堊系的沉積巖，上覆土層為第四系全新統(tǒng)河流相沖積層，主要為淤泥類(lèi)土、砂性土和粘性土。

3.2地層巖性及工程特性

（1）第四系新近人工填土層（Qhml）

①1 素填土：灰黃色，濕，稍壓實(shí)，主要成份為粉質(zhì)粘土,混多量中粗砂及碎石。本層平均層厚1.38m，層頂標(biāo)高在2.81～-0.69 m，層底標(biāo)高在1.96～-5.91 m，平均值0.50 m。

標(biāo)貫擊數(shù)平均值N=18.5。

①2雜填土：灰色，飽和，為近期堆積物，主要由細(xì)砂及粘性土、粉砂巖及頁(yè)巖巖屑組成，混淤泥。該層土在該區(qū)分布范圍較廣，平均層厚4.70m。層頂標(biāo)高在2.20～-2.89 m，層底標(biāo)高在1.35～-6.29 m，平均值-3.95m。標(biāo)貫擊數(shù)平均值為N=5.1。

（2）第四系全新統(tǒng)珠江三角洲沖積層（Qhal）

②1淤泥：灰色，飽和，流塑狀態(tài)，局部混少量粉砂。在勘察區(qū)普遍分布，平均層厚6.24m；層底標(biāo)高最大值0.19m,最小-11.70m，平均值為-5.70 m。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)絕大多數(shù)為N＜1。

②2淤泥混砂：灰色，飽和，流～軟塑，含少量腐植物，局部夾粉細(xì)砂或薄層中砂。平均層厚3.16m；層底標(biāo)高最高0.36m，最低-9.63m,平均值為-6.08m。標(biāo)貫擊數(shù)平均值N=1.3。

②3砂混淤泥：灰色，松散，飽和，主要以細(xì)砂為主，混較多淤泥，局部以中粗砂為主。該層呈透鏡體分布，厚度分別為3.20m、0.80m，層底標(biāo)高分別為-7.31m、-10.11m，平均值為-8.71m。標(biāo)貫擊數(shù)平均值為N=9.0。

（3）第四系全新統(tǒng)珠江三角洲沖積層（Qhal）

③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色、灰黑色，飽和，軟塑狀態(tài)，局部夾薄層黑色腐殖質(zhì)。平均層厚為3.11m；層底標(biāo)高最高為-6.59m，最低為-15.80m,平均值為-10.40m。標(biāo)貫擊數(shù)平均值N=3.0。

③2粉細(xì)砂：淺黃色，松散，飽和，混多量貝殼碎屑。標(biāo)貫擊數(shù)平均值N=4.0。

③4粉質(zhì)粘土：灰白色、褐黃色、棕紅雜色，飽和，可塑狀態(tài)。平均層厚為3.07m；層底標(biāo)高最高為-4.11m，最低為-16.50m，平均值為-10.37m。標(biāo)貫擊數(shù)平均值N=10.4。

（4）第四系晚更新統(tǒng)殘積地層（Q3el）

④粉質(zhì)粘土：灰色、局部棕紅、灰白雜色，可塑～硬塑狀態(tài)，濕，遇水產(chǎn)生軟化，為基巖風(fēng)化殘積土。該土層平均層厚為2.32m，層底最高處為-7.34m，最低處為-16.44m，平均值為-11.81m。標(biāo)貫擊數(shù)平均值為N=12.7。

（5） 白堊系基巖（K）

與拋石擠淤?lài)吖こ剃P(guān)系不密切，不做描述。

3.3地震

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）劃分規(guī)定，本區(qū)域抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組均為第一組，建筑的設(shè)計(jì)特征周期為0.35s。

4基槽開(kāi)挖可行性評(píng)價(jià)：

4.1基槽位置上覆土層，各土層性質(zhì)和可挖性如下：

1素填土、①3沖填土：松散，分布不均勻，狀態(tài)中等，為4級(jí)土，可采用一般疏浚設(shè)備疏浚處理。

②1淤泥：灰色，飽和，流塑狀，局部混少量粉砂，狀態(tài)很軟，為2級(jí)土，可采用一般疏浚設(shè)備疏浚處理。

②2淤泥混砂：灰色，飽和，狀態(tài)很軟，為2級(jí)土，可采用一般疏浚設(shè)備疏浚處理。

②3砂混淤泥：灰色，松散，飽和，主要以細(xì)砂為主，混較多淤泥，局部以中粗砂為主。該層呈透鏡體分布，狀態(tài)為極松，為7級(jí)土，采用一般疏浚設(shè)備疏浚處理。

③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，飽和,狀態(tài)軟，為3級(jí)土，可采用一般疏浚設(shè)備疏浚處理。

4.2各土層容許承載力建議值

詳見(jiàn)表4-1

表4-1各土層容許承載力一覽表

4.3上覆土層物理指標(biāo)表

詳見(jiàn)表4-2

表4-2 各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

5水工結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)介

圍堰在陸域形成施工期為吹填圍堰，使用期均為碼頭后方場(chǎng)地的一部分。

根據(jù)本工程地質(zhì)資料，本工程范圍內(nèi)表層為5~8m左右厚的淤泥、淤泥混沙、雜填等軟土層。因其具有含水量高，孔隙比大，壓縮性高，力學(xué)強(qiáng)度低等特性，工程地質(zhì)條件差劣，對(duì)護(hù)岸穩(wěn)定將產(chǎn)生不利影響，通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算，需要進(jìn)行圍堰基礎(chǔ)地基處理。

根據(jù)周邊類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)采用與一期圍堰工程相類(lèi)似的結(jié)構(gòu)方案：開(kāi)挖基槽+拋石擠淤方案，即先開(kāi)挖圍堰基槽位置上層軟土層至一定標(biāo)高，然后拋石擠淤落底。該方案具有施工快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

5.1一期工程圍堰設(shè)計(jì)典型斷面及簡(jiǎn)單介紹

5.1.1西圍堰方案

西圍堰在+0.0m處頂寬為22m，+4.0m處頂寬為8m，袋裝素土結(jié)構(gòu)的底寬6m，頂寬1.6m。第一級(jí)拋石結(jié)構(gòu)內(nèi)外坡坡度均為1：1.5，第二級(jí)拋石結(jié)構(gòu)內(nèi)外坡坡度均為1：1.25，袋裝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外坡坡度均為1：1.5。圍堰堤身采用全棱體拋石堤心結(jié)構(gòu)，采用200～300kg塊石護(hù)面（厚度900mm）。圍堰內(nèi)坡鋪設(shè)二片石+碎石碴+土工布復(fù)合倒濾層。二片石厚度400mm，碎石碴厚度300mm，土工布為400g/m2抗老化無(wú)紡?fù)凉げ?。如下圖5-1所示：

圖5-1西圍堰典型斷面示意圖

5.1.2北圍堰方案

北圍堰在+0.0m處頂寬為22m，+4.0m處頂寬為8m，袋裝素土結(jié)構(gòu)的底寬6m，頂寬1.6m。第一級(jí)拋石結(jié)構(gòu)內(nèi)外坡坡度均為1：1.5，第二級(jí)拋石結(jié)構(gòu)內(nèi)外坡坡度均為1：1.25，袋裝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外坡坡度均為1：1.5。圍堰堤身采用全棱體拋石堤心結(jié)構(gòu)，采用100～150kg塊石護(hù)面（厚度600mm）。圍堰內(nèi)坡鋪設(shè)二片石+碎石碴復(fù)合倒濾層+土工布。二片石厚度400mm，碎石碴厚度300mm，土工布為400g/m2抗老化無(wú)紡?fù)凉げ肌Ｈ缦聢D5-2所示：

圖5-2 北圍堰典型斷面示意圖

5.2本次工程圍堰設(shè)計(jì)典型斷面

5.2.1西圍堰方案

西圍堰在-1.0m處頂寬為25.5m，+4.0m處頂寬為8m，山皮土子堰頂寬1.0m。圍堰外側(cè)山皮土子堰坡度為1:1.2，其余坡度為1:1.5，內(nèi)側(cè)坡度均為1:1。圍堰堤心采用拋填1～1000kg塊石，采用200～300kg塊石護(hù)面（厚度900mm）。圍堰內(nèi)坡鋪設(shè)二片石+碎石碴復(fù)合倒濾層+土工布。二片石厚度400mm，碎石碴厚度300mm，土工布為400g/m2抗老化無(wú)紡?fù)凉げ?。如下圖5-3所示：

圖5-3西圍堰X0+493斷面示意圖

5.2.2北圍堰方案

北圍堰在-1.0m處頂寬為23.5m，+4.0m處頂寬為6m，山皮土子堰頂寬1.0m。圍堰外側(cè)山皮土子堰坡度為1:1.2，其余坡度為1:1.5，內(nèi)側(cè)坡度均為1:1。圍堰堤心采用拋填1～1000kg塊石，圍堰采用200～300kg塊石護(hù)面（厚度900mm）。圍堰內(nèi)坡鋪設(shè)二片石+碎石碴復(fù)合倒濾層+土工布。二片石厚度400mm，碎石碴厚度300mm，土工布為400g/m2抗老化無(wú)紡?fù)凉げ?。如下圖5-4所示：

圖5-4 北圍堰B0+393斷面示意圖

5.3圍堰穩(wěn)定性計(jì)算工可及結(jié)果(均采用簡(jiǎn)化bishop 法)

以下計(jì)算均按照圍堰前為設(shè)計(jì)低水位的最不利情況進(jìn)行校核計(jì)算，結(jié)果詳見(jiàn)表5-1：

表5-1西、北圍堰典型斷面穩(wěn)定性計(jì)算成果表

圍堰 計(jì)算工況 代表性斷面 對(duì)應(yīng)鉆孔 安全系數(shù)

西圍堰 圍堰形成并吹填完成后，前方碼頭基槽開(kāi)挖時(shí) X0+493 S146 1.259

北圍堰 圍堰形成并吹填完成時(shí) B0+393 S259 1.757

*注：當(dāng)后方陸域地基處理方式采用堆載預(yù)壓方式時(shí)需重新復(fù)核圍堰的整體穩(wěn)定性。計(jì)算結(jié)果圖如下圖5-5、5-6：

圖5-5西圍堰 X0+493 斷面圖施工期穩(wěn)定性計(jì)算斷面圖

圖5-6北圍堰 B0+393 斷面圖施工期穩(wěn)定性計(jì)算斷面圖

結(jié)論，新設(shè)計(jì)方案中圍堰的穩(wěn)定性符合要求。

5.4設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用

基槽開(kāi)挖于2011年3月20日開(kāi)工，6月7日竣工驗(yàn)收，拋石圍堰于2011年4月21日開(kāi)工，7月28日竣工驗(yàn)收，通過(guò)施工過(guò)程中的沉降位移觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，拋石圍堰穩(wěn)定并達(dá)到了擠淤的目的，拋石圍堰實(shí)拍圖如下圖5-7所示：

圖5-7完工后的拋石圍堰實(shí)景圖

5.5新方案產(chǎn)生的效益：

經(jīng)過(guò)方案優(yōu)化，該拋石圍堰工程總造價(jià)降低了15.65%，既為公司創(chuàng)造了直接的經(jīng)濟(jì)效益，也為國(guó)家節(jié)省了大量的資源。

5.6結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)和施工方案的不斷優(yōu)化，是降低成本、提高毛利、節(jié)能環(huán)保的重要手段之一。尤其是設(shè)計(jì)施工總承包的工程，更應(yīng)該對(duì)方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化，滿足工程使用性能和安全性能的基礎(chǔ)上尋找最佳設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，組織恰當(dāng)?shù)娜藛T，選配合適的設(shè)備，調(diào)整施工工序，搭配最優(yōu)的施工方案。

通過(guò)對(duì)新方案的實(shí)施，也發(fā)現(xiàn)了一些可以更加優(yōu)化之處，方案沒(méi)有最好，只有更好。只有通過(guò)不斷的總結(jié)，不斷的分析對(duì)比，才能尋到更佳的方案。

參考文獻(xiàn)：

《東莞市虎門(mén)港麻涌新沙南作業(yè)區(qū)2#、3#泊位工程圍堰設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》中交天津港航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司（2007年3月）

《東莞市虎門(mén)港麻涌新沙南作業(yè)區(qū)4#、5#泊位圍堰工程施工圖設(shè)計(jì)總說(shuō)明》中交天津港航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司（2011年5月）

《東莞市虎門(mén)港麻涌新沙南作業(yè)區(qū)4#、5#泊位陸域形成及疏浚工程施工組織設(shè)計(jì)》主編：鐘貴

作者簡(jiǎn)介：

1、姓名：汪生福；出生年月：1975.11.12；畢業(yè)院校：大連理工大學(xué)；單位深圳海勤工程管理有限公司；職務(wù)/職稱(chēng)：總監(jiān)理工程師；工程師職稱(chēng)；專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域：港口航道與海岸工程

2、姓名：李超超；出生年月：1982.09.11；畢業(yè)院校：哈爾濱工程大學(xué) 單位：中交天津航道局有限公司；職務(wù)/職稱(chēng)：東莞項(xiàng)目經(jīng)理部項(xiàng)目經(jīng)理；工程師職稱(chēng)；專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域：港口航道與海岸工程

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。