人工岛施工方案.docx
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人工岛施工方案
人工岛施工方案
一、工程概况
1、工程简介
2、自然条件
（1）气象
多年平均≥6级风的频率为5.72%，6级以上大风冬季最多，春季次之，夏季最少；在各季节里≥6级偏N风，秋、冬季较强，特别是冬季偏N大风占绝对优势；≥6级偏S大风，春季最多。
历年极大风速40.0m/s，风向NW。
（2）水文
1）潮位
①高程关系
②潮位特征值（以下水位值均从当地理论最低潮面起算）
工程海域为正规的半日潮，其（HK1+HO1）/H平方米=0.32
最高高潮位：
3.67m；
最低低潮位：
-0.77m；
平均高潮位：
2.10m；
平均低潮位：
0.61m；
平均潮差：
1.49m；
平均潮面：
1.33m。
在此需要说明：
2003年10月10日~12日，由于强冷空气南下影响，仅低于1992年的特高水位，调查值为3.77m。
③设计水位
设计高水位：
2.46m；
设计低水位：
0.25m；
极端高水位：
3.56m；
极端低水位：
-0.95m。
潮型
测站
垂线平均
垂线最大
涨潮
落潮
涨潮
落潮
流速
流向
流速
流向
流速
流向
流速
流向
（m/s）
（°）
（m/s）
（°）
（m/s）
（°）
（m/s）
（°）
大
潮
V1
0.06
147
0.06
321
0.11
154
0.10
314
V2
0.14
155
0.12
331
0.23
157
0.18
312
V3
0.17
152
0.15
333
0.29
156
0.28
334
V4
0.07
131
0.07
295
0.11
145
0.10
293
V5
0.10
119
0.07
311
0.17
160
0.16
295
V6
0.11
134
0.14
313
0.22
146
0.26
307
V7
0.08
100
0.07
289
0.15
101
0.12
279
V8
0.11
119
0.12
305
0.20
123
0.22
301
V9
0.14
131
0.11
303
0.24
130
0.23
300
小
潮
V1
0.08
107
0.17
310
0.13
93
0.20
315
V2
0.11
164
0.13
308
0.18
164
0.22
324
V3
0.17
137
0.27
342
0.32
140
0.40
343
V4
0.09
116
0.10
290
0.14
111
0.15
296
V5
0.11
108
0.13
297
0.18
81
0.19
305
V6
0.14
119
0.23
299
0.27
129
0.38
305
V7
0.10
103
0.10
252
0.17
107
0.16
252
V8
0.15
104
0.27
286
0.26
105
0.42
289
V9
0.18
123
0.24
290
0.31
120
0.31
294
潮型
测站
垂线平均
垂线最大
涨潮
落潮
涨潮
落潮
流速
流向
流速
流向
流速
流向
流速
流向
（m/s）
（°）
（m/s）
（°）
（m/s）
（°）
（m/s）
（°）
大
潮
L01
0.09
202
0.16
9
0.2
192
0.3
351
L02
0.15
169
0.24
340
0.28
155
0.37
343
L03
0.24
136
0.43
348
0.51
144
0.72
349
L04
0.23
134
0.3
326
0.37
133
0.48
331
L05
0.3
146
0.46
323
0.55
150
0.77
325
L06
0.24
132
0.4
311
0.44
127
0.63
314
L07
0.31
113
0.56
282
0.56
113
0.9
278
L08
0.27
135
0.49
310
0.45
135
0.78
309
L09
0.31
73
0.31
285
0.58
81
0.59
286
L10
0.2
112
0.44
279
0.35
109
0.69
284
L11
0.21
103
0.38
279
0.37
105
0.7
285
L12
0.21
114
0.38
292
0.38
115
0.62
297
小
潮
L01
0.1
195
0.11
345
0.21
190
0.21
351
L02
0.13
153
0.12
7
0.24
159
0.26
336
L03
0.21
178
0.19
360
0.38
154
0.41
351
L04
0.15
152
0.13
311
0.28
144
0.32
330
L05
0.2
136
0.16
302
0.39
133
0.38
313
L06
0.17
151
0.18
303
0.34
135
0.4
311
L07
0.18
119
0.2
277
0.44
106
0.41
281
L08
0.16
151
0.15
309
0.34
136
0.29
313
L09
0.16
68
0.19
285
0.35
80
0.34
290
L10
0.15
116
0.15
297
0.37
122
0.3
294
L11
0.11
120
0.17
266
0.28
86
0.33
270
L12
0.13
113
0.16
298
0.31
116
0.33
299
②余流
余流一般是指实测海流去除周期性潮流后的剩余部分，在一个时期能够反映泥沙的净运移方向。
根据实测资料分析余流在1.0cm/s~7.0cm/s，平均为4.0cm/s。
2010年10月资料显示介于0.4cm/s~4.1cm/s之间，平均值约为1.8cm/s。
从整体来看呈现出一个环流模式，大潮时呈逆时针，小潮时呈顺时针。
二、围堰施工方案
围堰回填料约1000万方，采取水上抛填的施工方式进行，-3.0m以下部位采用开底方驳抛填，-3.0m以上部位采用平板方驳抛填。
石料采用自卸汽车运输至东岛咀，在东岛咀建设驳载码头，石料由驳载码头装船运输至现场抛填，水上平均运距约10km。
待抛石进行至中期，从岸边向海侧打设钢结构上施工便桥，桥轴线平行于陆连桥轴线，桥面宽7.5m，长约2600m，采用钢管桩、贝雷架结构形式。
便桥主要用做以下用途：
1、为围堰上部结构（混泥土、胸墙等）、地基处理材料运输提供施工通道；
2、为后期陆连桥施工提供作业通道和平台；
3、将岸电接口移至岛上，降低地基处理用电成本。
施工便桥位置
打设施工便桥
1、抛填中粗砂垫层，抛填采用自航驳配皮带机进行水上抛填，此抛填方法快捷灵活；
水上抛填中粗砂垫层
2、排水板打设，排水板打设采用专业打板船水上施工，塑料排水板打设与砂垫层抛填的流水步距控制在300m左右，随砂垫层作业面展开施工，塑料排水板打设船由600吨方驳与六台打板架组成，一次定位可打板60（2×30）根（板距1m，正方形布置）；
水上打设塑料排水板
3、土工格栅铺设，铺设采用定位船舶配合人工铺设，土工格栅铺设时两端各需4-6名工人，将事先准备好的砂袋绑扎在格栅上，以便格栅入水后沉底。
最后，当土工格栅端部于滑板边缘齐平时，停止卷排作业，并将土工格栅固定住。
铺设之后立即进行中粗砂抛填压载，避免土工格栅起浮。
4、开山石抛填，采取水上抛填的施工方式进行，-3.0m以下部位采用开底方驳抛填，-3.0m以上部位采用平板方驳抛填，。
开底驳装船抛石
5、护脚及垫层块石抛理，采用平板方驳配挖掘机抛填的施工方式。
抛填前，根据设计图纸计算每延米断面工程量来确定每船块石可抛填延米数，以打水砣或潜水人员水下探摸确定抛填是否合格。
平板方驳水上抛填
6、坡面垫层块石抛理，采用平板方驳配挖掘机趁高潮抛填，低潮理坡的施工方式进行。
待抛填露出水面之后，也可采用以围堰本身为基础修筑块石操作平台，由挖掘机坐平台整理块石形成设计断面结构，由于垫层块石上需安装护面块体，对坡面平整度要求高，可由潜水人员配合挖掘机理坡。
7、二片石垫层及碎石垫层抛理，采取挖掘机坐方驳水上抛填的施工方式抛填，潜水人员整平。
8、护面块体的安装，平台以下部位采用吊机坐方驳的安装方式进行，平台及平台以上部位护面块体安装采取汽车吊陆上吊装的方式进行。
护面块体装船安装
9、现浇挡浪墙及路面结构施工，采取陆上施工的方式进行。
10、局部修整，竣工验收。
三、施工总平面位置及取土情况分析
1、施工总平面布置
施工总平面布置及暂定取土区位置如下图所示，取土区距人工岛最短距离1.5km。
2、土质情况分析
，砂源重点调查区共18个钻孔，平面位置见“施工总平面位置及砂源调查钻孔图”，对取土区有参照意义的为10、11、13、14、18号孔，对人工岛有参照意义的钻孔为17号孔，钻孔情况见下表所示：
取土区参照钻孔情况表
孔号
孔口标高（m）
第①层淤泥质粉质粘土下标高
第②层粉土（8级）下标高
第③层粉质粘土（3级）下标高
10
-16.41
-26.71
-30.81
-34.61
11
-16.15
-27.35
-30.45
-33.15
13
-15.11
-24.51
-29.11
-33.61
14
-15.27
-26.27
-28.97
-33.27
18
-15.10
-26.40
-28.30
-33.90
平均值
-15.61
-26.25
-29.53
-33.71
平均土层厚度
单位（m）
10.64
3.28
4.18
施工总平面位置及砂源调查钻孔图
3、取土情况分析
根据取土区钻孔情况分析，取土区上部均匀分布平均厚度为10.64m的淤泥质粉质粘土，此层土的底标高为-26.25m，加上1.33m的平均潮位，底标高深度已达27.6m，已接近3500m3/h绞吸船的最大挖深（28m），下层的粉土超过了3500m3/h绞吸船的最大挖深，考虑到在挖深允许的情况下，尽可能减少对周围环境的影响，减少取土区面积，按照9m的取土厚度，取土区面积约1423万平方米，可取土量为1.2803亿立方米，能够满足吹填区纳泥量要求，为保证吹填施工顺利完成，考虑一定的富裕量，暂定取土区面积为1500万平方米。
取土情况分析见下表所示：
取土情况分析表
序号
项目
数量
1
平均原泥面标高（m）
-15.61
2
第①层淤泥质粉质粘土下标高（m）
-26.25
3
平均潮位（m）
1.33
4
3500m3/h绞吸船最大挖深（m）
28
5
第①层淤泥质粉质粘土厚度（m）
10.64
6
拟取土厚度
9
7
初步确定取土面积（万m2）
1423
8
拟取土量（万m3）
12803
9
考虑富裕量后确定取土面积（万m2）
1500
四、吹填工程量计算
按照整体圈围吹填，先整体吹填后开挖水系的方案，人工岛圈围边线见“人工岛圈围边线示意图”所示，整体圈围面积为742.08万平方米，原泥面平均深度为-12.45m（当地理论最低潮面），人工岛吹填设计标高+4.5m（围堰设计标高+5.0m），圈围线内容积为12578万立方米。
每断面在圈围边线内围堰量为350平方米，圈围总长度11000米，需减去围堰量为385万立方米，总纳泥量为12193万立方米。
考虑原状土的搅松系数及吹填土的沉降，暂按5%的固结沉降计算，需吹填水下方量为12803万立方米。
人工岛吹填工程量计算表
人工岛圈围面积（万m2）
原泥面深度（m）
设计标高（m）
泥层厚度（m）
圈围线内容积（万m3）
轴线内围堤断面量（m2）
围堤长度（m）
需减去围堤填方量（万m3）
纳泥量
（万m3）
742.08
-12.45
4.5
16.95
12578
350
11000
385
12193
人工岛圈围边线示意图
五、吹填施工方案
本工程计划采用3500m3/h绞吸船吹填施工方案，该工程吹距平均为5km，投入的船舶完全可满足此吹距要求。
1、大型绞吸船施工工艺
绞吸式挖泥船前端有通过耳轴与船体相连可自由俯仰的桥梁，桥梁前端安装绞刀，绞刀内部的水下泵机通过桥梁中管路与机舱内的舱内泵机连接，当泵机内部叶片高速旋转时，管路内产生的真空压力将被绞刀旋转带起的泥浆吸入，再通过与船体连接的排泥管路运至陆地吹填区。
绞吸船机械构造见下图：
绞吸船基本构造图
绞吸船采用钢桩定位扇形横挖法施工，工作时，船体后端的钢桩深插入海底泥中，桥梁以此为轴左右往复摆动，配合绞刀自身旋转进行切泥。
绞吸式挖泥船采用扇形法挖泥工艺，即船体艉部钢桩锚固船体，钢桩台车实现船体施工前移，通过船体前部两侧专用“锚杆”抛设船体前侧施工边锚，通过锚机绞车收放实现船体前部横向摆动，从而实现以船尾锚固钢桩为轴，船首锚机绞动横向摆动形成扇面状的扇形挖泥的施工工艺。
绞吸船挖泥示意图如下：
绞吸船于取土区挖泥时，借助泥泵输送力通过排泥管线将疏浚土输送至吹填区，再经不同陆地管口使疏浚土尽量均匀平整地分布在吹填区内，基本达到设计吹填标高后，停止吹填。
绞吸船施工图片
船舶投入计划及施工进度计划表
序号
投入
船舶
生产率（m3/h）
时利率
日产量（m3）
月产量（万m3）
开始时间
结束时间
施工时间（天）
工程量
（万m3）
备
注
1
1号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/10
2016/10/20
194
651
2
1号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/10
2017/10/20
194
651
3
2号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/10
2016/10/20
194
651
4
2号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/10
2017/10/15
189
634
5
3号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/11
2016/10/20
193
647
6
3号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/11
2017/10/14
187
627
7
4号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/11
2016/10/20
193
647
8
4号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/11
2017/10/14
187
627
9
5号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/12
2016/10/20
192
644
10
5号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/12
2017/10/4
176
590
11
6号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/12
2016/10/20
192
644
12
6号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/12
2017/9/24
166
557
13
7号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/13
2016/10/20
191
641
14
7号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/13
2017/9/12
153
513
15
8号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/13
2016/10/20
191
641
16
8号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/13
2017/8/28
138
463
17
9号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/14
2016/10/20
190
637
18
9号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/14
2017/8/13
122
409
19
10号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/14
2016/10/20
190
637
20
10号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/14
2017/7/29
107
359
21
11号船
2150
65%
33540
100.6
2016/4/15
2016/10/20
189
634
22
11号船
2150
65%
33540
100.6
2017/4/15
2017/7/12
89
299
23
合计
670800
2012.0
12803
六、减少吹填土流失及环保措施
拟建泄水口位置及吹填方向示意图
水门结构形式采用钢箱式，排水管采用直径φ800mm钢管，每座水门根据泄水量布置多根排水管，水门的底标高设在低潮位以上，排水管长根据围堰宽度确定。
吹填时为使吹填区养水、减少流失量，同时防止泥砂外流对环境造成影响，施工开始后，在箱前放0.2m高的闸板，以后随吹填进度及吹填区内的水位情况逐步加高，一直比吹填标高高出20－30cm，直至吹填结束。
吹填开始后在吹填区排水口处设置分隔小区域，并建立防污屏、保证溢流口位置高于吹填泥面高度并布设土工布过滤层等工程措施，使尾水在分隔小区域内变得较为澄清再从溢流口排出。
同时还保持输泥管道接口的严密性，防止泥浆由接口处喷洒，并做好设备的日常检查维修工作。
闸板式水门箱示意图见下图：
2、吹填管线控制
为达到均匀上载和保证吹填的平整度要求，尽可能均匀分布吹填口，并在施工中经常移动支管线。
在吹填区内合理布设管线排泥口，以管线排泥口为中心，本着从远端逐渐向泄水口包围的局面吹填推进，适时调整接、卡管线的长度和间距，调整箱式水门箱泄水口内侧挡板的高度（控制吹填区内泥面标高），降低排放的吹填尾水泥浆浓度。
吹填区内的吹填方向和方法充分与施工排水相结合，最大限度的增加余水在吹填区内的流动路径，形成内循环模式，便于余水在吹填区的沉淀。
吹填后期，吹填区纳泥量减小，余水流经路径变短，大排量余水排放对余水的沉淀效果有不利影响，根据工程进度，适当采取间歇施工的方式，增加余水在吹填区内的沉淀时间，提高余水沉淀效果。
3、防污屏及促淤屏的设置
防污屏及促淤屏的制作安装：
防污屏及促淤屏都是一种防悬浮物污染扩散装置，其基本结构是：
上部分为浮体，中部是由土工布和加强带构成的帘布,下部分是吊在防污屏帘布上的坠物,使帘布在水中呈竖直状态，用以挡住悬浮物扩散。
防污屏（促淤屏）能有效地将施工水域同外界隔离开来，从而防止混浊水的扩散，保护周围水域生态环境免遭破坏。
在吹填区排水口周边相应区域布设促淤屏两道，对泄水口形成包围，以破坏水流的集中，增加过水面积和减小水流流速，提高余水沉淀效果。
水下部分的促淤屏材料选用易降解和不必回收的土工材料，作为一次性使用材料，工程完工后无需取出，水上部分浮体采用塑料、泡沫浮体或木质浮体等做成，便于吹填后清除和二次利用。
在泄水口外侧布设防污屏，将泄水口包围，减少吹填尾水对周边环境的影响。
防污屏由水上塑料浮体、透水土工布和下部坠摆三部分组成。
防污屏长度可根据现场情况确定，本工程排水考虑布设防污屏两道。
防污屏（促淤屏）一般幅宽20m，幅面高2.5m，按照区域大小确定使用幅数，各幅之间用7分钢缆串接，幅间搭接5cm，用手提缝纫机现场缝合。
详见《防污屏（促淤屏）制作示意图》。
防污（促淤）屏制作示意图
类似工地防污（促淤）屏使用实景
4、围堰防渗
本工程围堰整体高度约为17m，结构主要为开山石结构，易发生疏浚土的外渗，施工中应切实做好围堰的倒滤层施工，吹填施工时做好围堰渗漏的日常监测及巡查，发现问题及时修复，避免发生通过围堰渗漏吹填土的情况。
七、地基处理（真空预压）施工方案
建议采用“浅层抽水固结与深层直排式真空预压联合处理”方式进行地基加固。
单块真空预压面积选取30000㎡/块。
浅层排水板间距1m，深度4.5m左右，浅层抽水固结45天后在顶面铺设1m厚中粗砂垫层，之后进行深层排水板打设，排水板间距1m，底标高按照打入原泥面2m深度计算，外露0.6m，单根长度约28.5m。
1、真空预压简介
（1）真空预压的原理
真空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空，使膜内外形成气压差，使粘土层产生固结压力。
即是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法。
真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后打设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力，当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。
在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结以达到地基处理目的。
（2）真空预压施工流程
2、施工总体部署
浅层地基处理面积约733万平米，计划单块真空预压面积选取30000㎡，共分为约245个区，深层地基处理面积约为716万平米，计划单块真空预压面积选取30000㎡，共分为约239个区，以分区为单位组织施工。
序号
项目
单位
工程量
施工强度
工期（天）
备注
浅层抽水固结处理
1
铺设荆芭
m2
7331063
120000
61
投入8个施工队伍，每组20人
2
铺设编织布
m2
7331063
210000
35
投入7个施工队伍，每组12人
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