双排管桩丁坝在保滩促淤工程中的应用

口 尹利民 王培元

　　胜利油田孤东海堤位于山东省东营市河口区东北、渤海湾西南部的黄河三角洲滩海海域，全长17km，建于1985～1987年，围海造陆76km²，是孤东油田海油陆采的海上屏障。由于修建海堤后人为改变了海域的边界条件，加上自上世纪90年代以来黄河人海泥沙量的持续减少，孤东海堤堤前海域水深迅速增加，在孤东海堤桩号K10+000处，已经由建堤时的0.5m增至现在的5.0m左右。根据1998~2003年的海域测量结果，该海域海底年平均蚀退0.30m，并且没有减缓的趋势。单纯依靠加固大堤本身的做法已很难保障海堤的安全。在这种背景下，自2003年以来，结合已建的进海路一人工岛采油工程，孤东海堤的保滩促淤先导试验工程投入建设，至2004年8月已建成双排管桩丁坝600m，为以后保滩促淤工程中丁坝或潜堤结构断面提供了一种新的选择，同时也为进海路一人工岛采油模式中的进海路提供了一种新的结构形式。

一、双排管桩丁坝的平面布置与结构特征 　　1.平面布置 　　双排管桩丁坝位于孤东海堤桩号K10+000处，沿东偏南20度方向向海中延伸，主要作用是将顺岸潮流挑向外海，使之远离海堤堤脚，保护孤东东大堤桩号K7+600～K10+000段海堤堤前滩地免遭蚀退。与已建KD401进海路和KD22临探路共同构成对孤东海堤东大堤(海堤桩号K0+000～K10+000)堤前滩地的保护。平面布置如图1所示。 　　2.结构特征 　　双排管桩丁坝的关键构件是PHC预应力高强钢筋混凝土成品管桩，外径0.5m，壁厚0.1m，桩长15m，混凝土强度等级为C80，抗冻等级为
	图1 平面布置示意图

F150。丁坝的具体结构如下：①管桩丁坝设双排管桩，双排桩之间中心距为5.5m，同排桩间的纵向净间距为0.3m，管桩顶面高程为1.0m，联系梁顶面高程为1.30m，底高程为-14.0m，埋人海底9m。②两管桩间设计为抛填毛石填充，毛石顶面高程为0.75m。丁坝迎浪面和背浪面均有抛石，迎浪面抛石顶面高程为-2.0m，顶面宽度为4m，边坡比为1:3，抛石顶面设有两层扭工字块，背浪面设计抛石宽度为5m，抛石厚度为1.0m。③管桩堤内部抛石至设计标高后，进行管桩的横向连接和纵向连接，纵向连接的钢筋混凝土联系梁的断面尺寸为70cm×35cm，横向连接的钢筋混凝土联系梁的断面尺寸为30cm×35cm，横向连接每隔一根桩设—联系梁。结构断面如图2所示。

图2　结构断面示意图

　　二、工程施工

　　由于该处水深，适合水上设备运输，因而采用全水上设备施工，首先将抛石沿岸边抛填，形成临时码头，作为管桩等其他材料存放场所，在沿临时码头边缘打管桩形成封闭区，作为水上打桩设备紧急避风安全停靠区，拼组水上打桩设备下水，打桩船定位，运输船运装，水上浮吊插桩打桩，移船定位，循环上述过程连续打桩作业。已打好的工作段，挖掘机将抛石装船，运至施工点进行管桩内外侧抛石，已完成抛石段，进行扭工字块的摆放和管桩纵横联系梁施工。

　　根据工程内容，将该工程划分为四个部分：管桩工程、抛石工程、联系梁工程和扭工字块工程。本文主要介绍管桩工程和联系梁工程的具体施工方法。

　　1.管桩工程

　　管桩插打的方法为：拼组一艘定位船，用于桩位确定，定位船定位后，在与船体固定的定位架内打人钢管桩，用于船体牢固定位，在钢管桩顶上焊接管桩导向架，此方案可使钢筋混凝土定位梁不受风浪限制，用一台10t高架浮吊做插桩用，将端部已上好送桩器的管桩吊起，准确插入已定位好的定位船桩位内；用另一台10t浮吊吊起振动锤，将振动锤的夹具夹住桩顶已连接好的夹板，启动振动锤，进行管桩振动下沉，直至达到设计高程。

　　2.联系梁工程

　　对已经抛填好的坝段应马上转入管桩纵横联系梁的施工。由于该工程受海水影响大，施工安排要根据海潮的规律安排施工，因而要采用短线突击法施工，在退潮时，快速将在码头拼好的模板支立固定，置于在岸上绑扎好的钢筋骨架，经过搭接或焊接后，进行混凝土浇筑，采用一次一层浇筑成型法施工，用插入式振捣器振捣，按规范要求振捣密实。拆模后要注意养护。

　　三、双排管桩丁坝的优缺点及改进方向

　　1.优势分析

　　由于管桩丁坝的双排管桩长度达到15m，人土深度达9m，丁坝的根基稳固，并且通过纵横联系梁联结为一体，使丁坝的管桩与抛石形成为一个整体，能够有效地抵御风暴潮的袭击，从而使坝体免遭损坏。坝体建成以后，丁坝两侧会形成海流，海流使丁坝两侧形成槽沟，会使坝体沉降或倾斜，甚至倒塌，但双排管桩丁坝的人土深度很深，稳定性好，且两侧又设有抛石和扭工体保护，可有效抵御海流的冲刷作用，保证坝体的稳定。

　　2.缺点及改进方向

　　双排管桩丁坝是胜利油田采用的一种新型结构形式，以前尚无设计和施工经验，因此难免存在问题。具体有以下几个方面：①双排管桩丁坝的造价高，造价达3000元/m，比同种情况下基础护面类、抛石类、混凝土异形块体类和插板类结构的丁坝造价高3-5倍。为降低造价，设计中可加大管桩之间的纵向间距，在两根管桩之间加设钢筋混凝土挡板，这种做法是不改变丁坝的人土深度，对整个坝体稳定性影响不大，但可大幅度降低造价。②双排管桩丁坝的纵横向联系梁为现浇钢筋混凝土梁，在海上施工不但受到潮水涨落影响，而且时常面临风暴潮的袭击，施工困难，工程和人身安全受到很大威胁，同时也严重影响工程进度。因此，联系梁应改为预制装配式，减少海上现场作业时间，提高联系梁的质量。③管桩刚刚打人后，短时间内尚未达到稳定状态，若遇到风暴潮时会发生倾斜、沉降等现象，因此在管桩打入后，联系梁开始前应对管桩进行临时连接，并及时进行内外侧抛石，以防风暴潮破坏在建工程。

　　3.与其他结构断面的综合比较

　　丁坝断面结构形式多种多样，它们在施工难易程度、投资额、路面宽度、沉降大小、适应水深范围、投产后维护费用等方面是有很大不同的。双排管桩丁坝与其他结构丁坝的比较情况见表1。

表1　不同结构形式丁坝比较

　　四、结语

　　从已建成的600m双排管桩丁坝的使用效果来看，它不仅能够抵御风暴潮的袭击，消浪效果明显，而且建成后沉降量非常小，至于保滩促淤效果，由于目前长度只有600m，且建成时间较短，效果尚不明显，但从KD401进海路和KD22临探路的促淤效果及数物模试验结果推断，随着丁坝长度的增加和建成时间的推移，应该有良好的促淤效果。　■

(作者单位：尹利民为胜利油田新邦建设开发有限责任公司，王培元为中石化胜利油田有限公司孤东采油厂)
责任编辑 侯亚东