华南沿海地区围海造陆及地基处理

华南沿海地区围海造陆及地基处理郑鹏一;邓龙照【摘要】介绍华南沿海不同区域的围海造陆工程实例，并通过对围海造陆工程不同陆域形成方案中地基处理效果、施工难度、投资以及工期的对比分析，探讨适用于华南地区的围海造陆方案，最终提出不同区域技术较合理、工期合适且投资较省的推荐方案，为华南沿海地区类似的造陆工程设计、施工等提供参考.【期刊名称】《水运工程》【年(卷)，期】2012(000)005【总页数】6页(P141-146)【关键词】华南地区;围海造陆;陆域回填;地基处理【作者】郑鹏一;邓龙照【作者单位】中交第二航务工程勘察设计院有限公司广州分公司，广东广州511442;中交第二航务工程勘察设计院有限公司广州分公司，广东广州511442【正文语种】中文【中图分类】U656.1+3进入21世纪,随着中国经济快速持续增长，中国正掀起新一轮大规模的围海造地热潮浒多地方通过围填海造地来建设工业开发区、滨海旅游区、新城镇和大型基础设施，以缓解城镇用地紧张和招商引资发展用地不足的矛盾，实现耕地占补平衡。这一阶段围填海造地波及的区域比较广,尤其是经济发展速度相对较快的华南地区，包括广东、广西以及海南，均在积极推行围填海工程［1-2］。本文介绍华南沿海不同区域不同类型围海造陆工程，通过对工程实例中不同陆域形成方案的地基处理加固效果、施工难度、投资及工期等进行对比分析及陆域回填、地基处理的分析比选，归纳提出适应于不同区域、技术合理、工期合适且投资较省的推荐方案，为华南乃至全国沿海地区类似的围海造陆工程提供经验参考。1.1珠海港高栏港区集装箱码头陆域形成工程该工程位于珠海市高栏港区南顺岸。工程区域东侧为已投入使用的环岛西路，北侧为集装箱码头一期工程，南侧为海巡基地消防码头。港区陆域总面积为59.0x104m2,原地面高程约为-1.0m,港区设计高程5.0m,故整个陆域需要围海造陆。根据建设前期对当地及周边回填料的调查得知，可以用来填海的回填料主要有海砂与开山混合料，两种回填料储量均较为丰富,适合该工程回填使用。但根据本工程地质情况分析,天然地基表层分布有厚15m左右的淤泥层，如采用开山混合料进行回填，将对后期地基处理带来不利影响。因此本工程考虑利用海砂（当地俗称“牛皮砂’）作为造陆的回填料,采取施工效率较高的吹填工艺成陆。回填顶高程为4.3m。该工程陆域主要为集装箱码头堆场，必须对天然地基表层的淤泥进行加固处理才能满足未来工艺荷载对工后、差异沉降的要求。考虑到该工程使用荷载相对较大，地基处理主要采用施工速度较快，加固效果较好的真空联合堆载预压方案。交工后地基表层承载力要求不小于150kPa。该工程陆域形成工期为12个月,投资约3亿元人民币。1.2珠海港南水作业区煤炭码头陆域形成工程该工程位于珠海港高栏港区北港池北侧岸线上，处于高栏岛与南水岛形成的海湾内。工程区域西侧为拟建的珠海港干散货码头，北侧为拟建的进港道路,港区总面积为59.0x104m2。原地面高程约为-1.0m,港区设计高程6.0m,故整个陆域同样需要围海造陆。该工程可以用来填海的回填料主要有海砂与港池疏浚土两种，其中港池疏浚产生大量疏浚土，用于回填既可以节约购买回填料的费用，也可以减少疏浚土外抛的费用。但考虑到该工程为专业的煤炭码头，堆场煤炭堆货较高，使用荷载较大，最大值可达144kPa,使用荷载作用下天然地基沉降较大。而且工程疏浚土以淤泥为主，如回填大量疏浚土势必增加后期地基处理的费用、施工难度以及整体工期。因此本工程回填料仍选择海砂，并同意采取施工效率较高的吹填工艺成陆。回填顶高程为2.8m。该工程港区陆域面积较大，且使用荷载也相对较大,地基处理同样采用施工速度较快，加固效果较好的真空联合堆载预压方案。煤炭堆场堆、取料机基础对工后、差异沉降要求较高，需在真空联合堆载预压后采用水泥搅拌桩复合地基进行二次处理。该工程陆域形成工期为10个月,投资约1.5亿元人民币。1.3东莞玖龙纸业公司散杂货码头陆域形成工程该工程位于东莞市虎门港麻涌港区新沙南作业区内，珠江狮子洋深水航道东侧岸段。工程区域北侧为拟建的海昌公司散杂货码头，西侧为拟建深赤湾公司码头工程，东侧为在建的作业区中路。港区陆域总面积约36.8x104m2。原地面高程介于-0.2-2.2m,均低于港区陆域设计高程4.4m,需填海造陆。根据对麻涌港区周边工程回填料的了解，适合本工程回填的主要有海砂与港池疏浚土两种。其中港池航道疏浚后产生大量以淤泥混砂为主的疏浚土，回填既可以节约购买回填料的费用，也可以减少疏浚土外抛的费用。与珠海地区不同的是东莞麻涌地区天然地基表层分布的淤泥混砂层厚度不大，而且原泥面高程较高,地面设计高程也相对较低，因此即使利用以淤泥为主的疏浚土进行回填,回填土的厚度也相对较薄，对后期地基处理的施工难度、工期以及投资均影响较小。因此该工程回填料考虑以疏浚土为主。为了满足后期地基处理工期的需要，回填疏浚土后仍需回填1.3m的海砂作为施工垫层。回填疏浚土顶高程为3.0m,回填海砂顶高程为4.3m。该工程港区陆域堆货种类较多,包括散货堆场、集装箱堆场及废纸堆场,使用荷载均相对较大，而且天然地基表层已回填一定厚度的淤泥质疏浚土,因此必须对该部分回填土以及天然地基表层的淤泥混砂层进行地基加固处理。地基处理可考虑堆载预压与真空联合堆载预压两种方案，在初步设计的方案比选中，考虑到麻涌地区海砂价格较高，如采用堆载预压费用相对较高而且工期较长，因此地基处理也采用了真空联合堆载预压方案。该工程陆域形成工期为10个月,投资约9000万元。1.4海南洋浦神头港区填海工程该工程位于海南岛的西北部儋州辖属海岸线上，洋浦港神头港区北部，已建中石化海南炼化30万吨级原油码头北部。该工程为单一的填海造地工程，陆域形成面积为94.6x104m2o该工程回填料主要来自后方山体（丘陵）地带，根据调查,工程范围附近的部分山体（丘陵）表层覆盖层为红勃土混砂，部分山体（丘陵）表层覆盖层为细砂。细砂为好的陆域形成填料，红勃土遇水易软化，因此在考虑陆域形成设计时应充分考虑综合利用回填料，若砂料足够，原则上施工水位2.0m以下回填砂，施工水位2.0m以上回填红勃土混砂。该工程填海区域与后方陆地相接，陆域回填施工工艺采用施工速度较快的陆上推填工艺。其中陆上推填可在干地和湿地两种环境下进行施工。干地施工是指先将场地内的水排干后再进行回填。干地施工过程中对海域的污染较小,适用于面积小、可在短期内完成回填的工程。由于该工程回填面积大、工期长场地内水位受外海影响较大，如果要实施干地施工，需要用分隔围堰将场地分为很多小区块分开进行抽排水和回填施工，同时围堰也需要进行防渗帷幕处理，代价较高，故该工程不适宜采用干地施工方式。湿地施工是指直接在水面上进行回填施工。该工程回填面高出高水位近2m,适合采用湿地施工。但湿地施工会对周边一定范围内的水域造成影响，因此采用湿地施工时，需采用措施控制泥水的污染。根据地质情况分析，该工程范围内天然地基表层为珊瑚碎屑，再往下为粉质勃土、细砂等土层，无软土分布，因此可不对天然地基进行处理。本次地基处理的对象是场地内回填土处理的主要目的是减小回填土的压缩性、提高地基承载力。根据沉降计算结果，回填过程中勃土浸水部分的厚度较小,所产生的沉降在要求范围内，大面积区域可不进行控制沉降的专项处理。未浸水部分的回填土较为松散，需要进行密实处理，使地基承载力满足要求。该工程地基处理主要采用强夯方案。考虑到强夯会对水工结构物整体稳定产生影响,拟建围堤、围堰前沿线后方25m范围及已建围堰前沿线后方15m范围内考虑在回填过程中对回填料进行分层碾压。该填海工程陆域形成工期为10个月,投资约1.2亿元人民币。1.5北海市邮轮码头工程该工程位于广西北海石步岭港区、冠头岭国家森林公园西侧海岸。工程区域西侧为拟建的公共客运码头，东侧为已投入运营的散杂货码头，南侧为拟建的进港大道。港区陆域总面积41.9x104m2,原地面高程约为-2.5m,港区设计高程7.0m,故整个陆域需要围海造陆。适合该工程回填的主要有海砂以及港池的疏浚土，其中回填疏浚土既可以节约购买回填料的费用，也可以减少疏浚土外抛的费用。但本工程疏浚土以淤泥为主，且陆域回填平均厚度较大，部分区域回填疏浚土厚度近10.0m,如采用疏浚土进行回填虽节省了陆域回填的费用,但会大大增加后期地基处理的费用。根据调查，北海地区海砂价格相对较低，且储量丰富，因此该工程回填料采用海砂,采取施工效率较高的吹填工艺成陆。回填顶高程为5.0m。根据该工程地质资料分析,回填土以下为7~8m厚的淤泥质土，压缩性较大，虽上部回填有较厚的砂层，但仍需对该层土进行加固处理，减小使用期工后沉降。考虑该工程为主要用于旅游观光性质的邮轮码头工程，陆域面积虽较大,但大部分区域为客运广场、港区道路以及预留的房地产用地等，使用荷载主要为人群及行车荷载，相对较小，其中预留的房地产用地只成陆，近期不进行处理，因此地基处理面积较小，考虑采用施工工艺简单的堆载预压方案。堆载预压厚度为3.0m。该工程陆域形成工期为12个月，投资约为4300万元。1.6北海铁山港区3#~4#泊位陆域形成工程该工程位于北海铁山港区北侧的沿海区域,工程区域西南侧为已投入使用的1#~2#泊位，其他边界以及陆域范围内均为滨海滩涂，港区陆域总面积约为56.4x104m2o原地面高程3.2~-1.3m,均低于港区地面设计高程7.5m,需在填海造陆。本工程陆域面积大，造陆所需回填料的数量较大，回填料的选择对工程造价以及后续地基处理方案有较大影响。如吹填含泥量较大的疏浚土，虽然工程造价有很大程度上的减少,但后期地基处理需选择工期较长的排水固结方案，而且由于该工程陆域布置有矿石堆场，使用荷载相对较大，地基虽经加固处理但仍会出现较大工后沉降，堆场使用期的维护、维修工作也较多。根据该工程地质资料分析,天然地基土层以中、粗砂以及粉质勃土为主，无软土层分布,回填土若采用工程性质好的填料，可大大减少地基处理费用和缩短工期,因此回填料采用海砂，采取施工效率较高的吹填工艺成陆。回填顶高程为7.2m。该工程后方陆域通过吹填中、粗砂成陆，天然地基情况相对良好，地基处理主要考虑加固回填砂。地基处理方案主要考虑采用造价相对低,工期相对短，加固效果明显的强夯法。为避免强夯破坏结构物，靠近护岸的区域采用振冲密实法。地基处理后交工面地基承载力要求不小于120kPa。该工程陆域形成工期为8个月，投资约为2000万元。1.7惠州巽寮湾小完山旅游项目填海工程拟建场地位于惠州市惠东县巽寮镇,工程区域东南侧为市政道路以及农田，西南侧为水产养殖区域。工程陆域范围内现为水域，原地面高程-0.5~4.0m,低于地面设计高程5.0m,需填海成陆。根据对地质情况分析，天然地基中以淤泥质细砂以及粉质勃土为主，无软土分布，地质情况良好,回填土宜采用工程性质好的填料，以减少地基处理的费用。适合该工程回填的主要有开山土与海砂两种。根据对现场的调查,工程区域附近砂源较少,若采用海砂为回填料，材料价格高，供应较难保证。开山土石主要通过开山获取，可开采的山体距离本工程区域较近，供应有保证，且工程性质较好,因此该工程回填料采用开山土。地基处理主要考虑对回填的开山土进行处理。地基处理方案主要考虑采用造价相对低,工期相对短，加固效果明显的强夯法。为避免强夯破坏结构物,靠近护岸的区域采用分层碾压法对回填土进行处理。地基处理后交工面地基承载力要求不小于120kPa。该工程陆域形成工期为6个月，投资约为2500万元。8中电投揭阳物流中心码头陆域形成工程该工程位于广东省惠来县沟疏村与赤澳村之间、神泉湾东侧，距西北向惠来县城约18km。根据对地形资料分析，港区后方地势较高，地面高程为2.5~10.2m,部分场地高于地面设计高程，需进行开挖处理。港区前方现为水域，地面高程为-4.9~-10.3m,低于地面设计高程,需填海造陆。地质勘察资料揭示本工程天然地基由上至下主要为砾质勃性土、粉细砂、粉质勃土及风化岩。仅个别钻孔显示有厚度较小的淤泥质粉质勃土，地质条件较为良好。回填土适合采用工程性质好的填料。陆上挖方土工程性质较好，考虑用于回填,既可以降低回填费用，也可节约弃土处理费用。但陆上挖方土不能完全满足回填需求,不足的填方可以通过外购或者利用本工程疏浚土中的砂性土。具体的陆域形成方案为:原地面高程高于交工高程的区域开挖场地至交工高程,然后在交工面进行碾压处理。原地面低于交工高程但高于施工水位的区域，排干场地积水后回填挖方土，回填过程中分层碾压。原地面高程低于施工水位的区域，利用疏浚土中的砂性土进行回填,不足部分考虑外购中、细砂。考虑到回填较大，施工工艺采用效率较高的吹填工艺。吹填砂至高程4.0m后，陆域上推填陆域后方挖方土至交工高程。回填挖方土过程中进行分层碾压。该工程陆域形成工期为8个月，投资约为8000万元。2.1回填料不同地区工程实例分析结果表明，华南地区填海的回填料主要有海砂、开山土以及港池疏浚土3种。1）根据土颗粒粒径大小，砂主要分为粉砂、细砂、中砂、粗砂等，其中珠三角地区（包括广州、东莞、深圳、珠海、中山、江门等）以及海口地区的海砂主要为中、细砂，特别需要强调珠海、新会以及江门等地可用于回填的海砂含泥量较高，为15%~20%,回填后表层承载力较低。广西北部湾地区（北海、防城港地区）可用于回填的海砂主要为中、粗砂以及中、细砂，含泥量较低,工程性质较好。2）粤东惠州、揭阳以及海南西部沿海等地海砂储量较少，可用于回填的材料主要以开山土为主。开山土以碎石土、砂质勃土为主,勃粒含量较少,工程性质较好，回填后承载力较高。3）考虑到沿海工程每年的工程用砂数量较大,工程性质较好的海砂的供应远远满足不了建设需要，因此近年来疏浚土也成为了填海造陆的主要材料。但由于珠三角地区疏浚土主要以淤泥为主，强度较低，回填后仍需回填1.0~1.5m后的海砂作为后期施工的工程垫层。2.2回填工艺根据以上不同地区工程实例分析,华南地区围海造陆的回填施工主要采用水上吹填、水上抛填及陆上推填3种工艺。各种施工工艺特点如下：1）吹填工艺:可实现挖掘、输送、排出及填料处理等工序的连续作业，成陆速度较快,工程费用也较低，适用于沿海区域较大面积的填海工程。2）水上抛填:适用于各种填料，但施工连续性差、由于施工工期受到天气、潮位影响较大,工期较长且水上施工费用较高，适用于沿海区域水域开阔、水位较深及面积较小的填海工程。3）陆上推填:适用于含水率相对较小的填料。陆上推填的施工速度较快,工程费用较低。适用于水深较浅、与海岸相接的填海工程。2.3地基处理工艺根据以上不同地区工程实例分析，华南地区围海造陆后地基处理工艺主要采用排水固结法、强夯法、振冲法以及复合地基法等。各种地基处理方法的技术特点如下：1）排水固结法。排水固结法根据不同的施压方式分为堆载预压和真空预压，是大面积地基处理中应用最广的方法之一。加固原理是利用土石本省的自重荷载或真空压力对地基进行等载或超载预压，通过预先打设的排水通道（塑料排水板或砂井）,使软土层发生排水固结，达到减小使用期的工后沉降、降低含水率、增大土体强度以及提高地基承载能力的目的。该方法加固对象主要适用于含水率较高、压缩性较大的淤泥质土地基。2）强夯法。强夯法施工工艺简单，也是大面积地基处理应用比较广泛的一种方案。加固原理是将很重的锤（质量一般为10-20t）起吊到很高的高度后自由落下，使其很大的势能转变成冲击能量,在土中产生巨大的冲击波和动应力，如此反复多次夯击地面,使深层饱和勃性土液化,土体产生裂隙，在孔隙水排出后土体迅速固结,随后被破坏的土结构触变恢复，使土的强度和变形模量显著增大，达到加固地基的目的。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与勃性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。3）振冲法。根据施工工艺又分为不加填料振冲和加填料振冲。其中加填料振冲方法加固原理是利用振冲器水冲成孔，分批量以砂石骨料形成桩体,桩体与原地基构成复合地基，减少地基使用期的工后沉降和差异沉降。该方法适用于处理砂土、粉土、粉质勃土、素填土和杂填土等地基。不加填料的振冲法加固机理是利用振冲器和水冲过程，使砂土结构重新排列挤密而不必另加砂石填料的方法，仅适用于勃粒含量不大于10%的中砂、粗砂地基。2.4围海造地及地基处理综合方案通过对华南地区不同工程实例的分析以及对不同回填料、回填工艺以及回填后的地基处理方案的归纳比较可知，围海造地是一项系统性的工程。首先要根据填海区域周边实际情况选择合适的回填