工程系列心得之填海造地工程设计理念、重点、难点与关键点

发布于 2021-01-25 07:47

题记:20年来,因工作原因先后涉猎了填海造地、海域清淤疏浚、软基处理、码头、护岸、水闸、生态水系、智慧水利、PPP、产城融合一体化开发建设等多项水利、水运工程设计、规划和管理工作,为了更好地对过去多年的工作情况进行回顾总结,总结经验与教训,浓缩理论与纲要,以企对相关类型项目能有系统性地思考、总结与提升,并拟择闲进行工程系列篇心得体会总结。前已谈及工程系列篇心得之城乡供水一体化设计理念、重点与难点,今之就结合漳州市古雷港口陆域和加工物流区填海造地工程再谈谈心得系列篇之填海造地工程设计理念、重点、难点与关键点。


1 前言
填海造地是指把原有的海域、湖区或河岸转变为陆地。对于山多平地少的沿海城市,填海造地是一个为市区发展制造平地的有效方法。不少沿海大城市,例如东京、香港、澳门及深圳,均采用该法制造平地。现笔者就结合多年来负责或参与设计、管理及调研的国内一些填海造地项目谈谈对填海造地工程的一些看法和认识,重点结合本人2007-2009年期间从投标阶段、可研阶段、初步设计阶段直至施工图设计阶段作为项目负责人负责的漳州市古雷港口陆域和加工物流区填海造地工程谈谈填海造地工程设计理念、重点、难点与关键点,与诸位学习、交流与分享。

2 漳州市古雷港口陆域和加工物流区填海造地工程
该工程位于福建省最南端、东山湾东侧—漳州市古雷港口经济开发区内,系近岸滩涂围填工程,主要包括围堤和隔堤、陆域形成等工程内容,工程造地面积约3.14Km2,围堤总长约5.13Km,隔堤总长约5Km,吹填总量约2200万m3
漳州市古雷港口陆域和加工物流区填海造地工程


    

  现场施工照片

对项目所在地区建设条件的认识与设计理念

对与填海造地工程,土(砂)、石方回填量大,工序复杂、施工交叉干扰大,设计应对所在地区的建设条件进行了深入研究,认为气象、水文、地质、回填所用的材料及外部协作条件对本工程的建设影响较大,这些建设条件与设计方案之间存在着一定的联系,主要表现在:
3.1 设计方案的确定应充分考虑水文、气象、地质条件的影响
  本工程的主要施工内容为围堤、吹填砂的施工,受水文、气象条件的影响较大,如围堤顶高程的确定就与该区域的设计高水位有着直接的关系,因此高潮位的资料准确与否和系列的长短直接影响到设计高水位的计算正确与否,而设计高水位的取值则决定了围堤顶高程的确定;另外一个问题则是场区内大面积的软基处理,需要施打塑料排水板,其高程的确定则需要根据每天潮位的变化情况和施工效率来确定,在满足工作效率的前提下尽可能降低其高程,可节省工程投资;施工顺序的安排则更大程度地依赖于水文、气象资料,因此必须在充分掌握该地区的水文、气象资料的前提下,结合工程的实际情况,提出合理可行的施工组织设计;另外一个重要因素则是工程地质条件对设计方案的选取相当重要,本工程中的围堤结构形式需要充分考虑到工程地质条件,在大面积的滩涂上进行回填造地必须做到方案在技术上既安全可靠,在造价上又要经济合理。
现场调研
3.2 充分利用进港航道及港区内港池航道的清淤疏浚物最大限度地满足设计方案经济、合理的要求
该工程的一个突出特点则是大面积的回填造地,因此回填料的选择至关重要。现场查勘及调研资料表明,该区域进港航道及港区内港池航道有大量的泥砂疏浚物,经过清挖后最大程度地利用到场区的回填工程中去,可较大程度地解决回填料的需求。在方案设计过程中需充分考虑到这一实际情况,除了少部分必须采用外购土石方作为结构层的需要外,均采用就近航道、港池砂开挖吹填的方案,以节省工程投资。
料场调研
3.3 充分了解工程区域的现状条件,制定合理可行的设计方案
3.4 良好的外部协作条件为工程的顺利实施提供有力的保障
工程的交通、供电、通信、给水和排水条件以及有关征地征海、拆迁安置等前期工作有序推进是施工顺利开展的基础;这些都必须在工程正式开工前落实,同时通过招标选择综合实力较强的施工队伍;即能为工程的顺利实施提供有力的保障。
4 项目设计重点、难点与关键点

4.1 项目设计特点

本工程为近岸滩涂围填工程,主要包括围堤和隔堤、陆域形成等工程内容。工程需要与进港航道疏浚结合,应采用进港航道及港区内航道疏浚物的土方吹填形成陆域,吹填的工程量大;围堤和隔堤的总长度长、工程量大;工期安排较紧。因此,为了确保工程质量和施工安全,达到经济合理、便于施工的目的。在工程设计中,对关键性的技术问题,必须进行深入的考虑,提出相应的对策措施。

4.2 围填造地填料的选择

本工程吹填的工程量巨大,Ⅰ区回填量达2000多万m3。选择什么填料,不仅关系到地基处理方案和施工进度,并影响整个工程的投资,是一个特别重要的关键性的技术问题。鉴此,设计人员对进港航道疏浚物和港区内港池、航道疏浚物以及工程附近区域的沙源进行了实地考察和调查,掌握了可能用于本工程围填造地填料的基本情况。调查结果表明,进港航道疏浚物和港区内港池、航道疏浚物部分为中砂,大部分为淤泥和淤泥夹细砂。古雷港区外海东山湾的砂量比较丰富,浮头湾的砂储量大。根据上述情况,从加快施工进度、便于地基处理和节约工程投资进行综合考虑后,本工程围填造地填料选用吹填沙。

4.3 地基处理方案的选择

本工程区域存在4~6m的淤泥或淤泥混沙,呈流塑状,强度很低,需要进行处理。在围填造地填料选用吹填沙的情况下,设计选用了插设塑料排水板利用吹填沙自重堆载预压加固软弱地基的方案。该地基处理方案施工方便,费用较低,可减少地基工后残余沉降量。

4.4 围堤和隔堤顶面高程的确定

本工程水工建筑物包括围堤和隔堤。根据港区规划,围堤一部分兼作临时护岸,一部分即为将来的永久护岸。围填造地区布置五道隔堤。隔堤顶面均布置施工道路。围堤和隔堤顶面高程的确定是本工程关键性技术问题之一,因为顶面高程定高了势必会增加工程的投资;反之,如果定低了则满足不了施工期挡潮、挡浪或挡泥水的要求。因此,必须根据工程区域的水文地质条件和围堤、隔堤的功能要求和吹填砂顶面初始高程等因素,通过计算分析,确定合理的围堤和隔堤顶面高程。
4.5 减少吹填流失量的对策措施
如何减少吹填流失量,是本工程的关键性技术问题之一。本工程的陆域采用吹填清淤疏浚物形成,为了减少吹填流失量,以减少对临近海域的污染、提高清淤疏浚物的利用率、缩短工期和减少工程费用,可采取如下的工程措施:
(1)合理选择疏浚吹填船舶设备,使吹填的沙水含沙率较高,可加快沙颗粒的沉淀。
(2)合理安排各分块的吹填顺序,合理进行排水口的布置,尽量加长输泥管出口至最后的排水出口的泥沙水流路径,使泥沙颗粒能充分的沉淀。
(3)在排水口内侧适当位置设置拦泥沙设施,以拦截泥沙颗粒。
5 心得与感悟
笔者曾先后负责或考察了福建厦门、漳州、莆田、福州、天津、曹妃甸等多个填海造地工程设计、建设与管理工作,在众多或亲身经历,或考察调研,或资料查询、学习的过程中,一路走来,对填海造地工程技术的感受颇多,现结语如下:
首先,让我们深刻感受到填海造地是沿海地区加速经济发展的重大举措
感受到了前些年填海造地的蓬勃发展;现如今,摊开地图,不难发现,大江南北,从大连到海南,全国沿海地区在加速经济发展的过程中,都不约而同地对填海造地这一做法高度重视,并如火如荼地进行着各项规模宏大的填海造地项目;多年来,从南到北多地成功实例的实地考察之行,笔者深刻地感受到,填海造地是沿海地区加速经济发展的重大举措,但同时应注意有序开发,规范开发。
其次,感受到的是需迫切寻找高屋建瓴的战略定位,才能解决高标准规划问题
在城区及产业规划过程中,应强调高标准规划。规划的高标准,首先带来自上而下的政策扶持效应,继而产生自从今往后的实践效应,造福子孙后代。各成功城市高屋建瓴的战略定位,对其规划建设产生的巨大推动力。
再次,我们感受到了大规模填海造地先围后填、分期实施、滚动开发、路堤结合,主干先行,以及自上而下高标准、严要求、大气磅礴的战略眼光和及时跟进的配套设施是港区成功开发建设的共同点
我们深刻感受到沿海填海造地受风浪、水文、潮汐、地形地貌、区域地质以及料源情况、运距、人力、物力以及自上而下领导决策层的高瞻远瞩、魄力与胆识对工程建设成效、工期、成本的深远影响,其中大规模填海造地先围后填、分期实施、滚动开发、路堤结合,主干先行,以及自上而下高标准、严要求、大气磅礴的战略眼光和及时跟进的配套设施是港区成功开发建设的共同点,而吹填料的选择根据料源供应情况、运距情况等不同,多采用吹(回)填海砂、港池、航道等疏浚料几为不二选择;围堤结构则多为充填袋装砂或回填海砂+双棱体结构并结合区域水文波浪、潮汐条件辅以必要的抛理、干砌块石或扭王字块、四脚空心方块、栅栏板等人工块体护面等结构形式,挡浪墙多为浆砌块石结构,软基处理则根据地质软弱土层厚度情况不同采用插打塑料排水板固结排水或抛石挤淤、换填块石等几种形式,大面积较厚软基处理经济合理的方案则多为堆载预压或真空预压排水固结方案。
最后,我们也深切体会到只有更周密务实地做好前期工作,才能带来高效率建设
千里之行,始于足下。对纷繁复杂,牵一发而动全身的填海造地项目,只有做好更周密的前期工作,科学研究、充分论证、精心设计、规范作业,不无的放矢、胡上、莽上,才能带来安全、高效、经济、合理的建设。

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