南沙九章群礁人工岛设计、施工方案

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南海三沙人工岛筑岛施工技术方案南海三沙市九章人工岛设计施工技术策划思奇58

1南海三沙人工岛筑岛施工技术方案摘要人工岛是人类出于各种目的，在海上建成的陆地化工作和生活空间，是人们利用海洋空间资源的重要手段。一般而言，狭义的人工岛指在海中填筑而成的陆地,而广义的人工岛则包括桩式和漂浮式等能在海域中形成一定使用场地的各种海上建筑物.人工岛拥有着巨大的开发潜力,与其它填海方式相比较,人工岛对岸线、海域等方面的环境影响较少,因而成为目前世界用海的流行趋势，但与此同时人工岛在具体的设计、施工过程中面临着各方面的因素,涉及多种学科，复杂的自然条件约束使得至今对于人工岛的设计及相应的施工尚无一个可循的规范。我国南海拥有337处岛屿和浅海礁盘，由于本国未进行自主人工开发建设,一部分已经被越南、菲律宾、马来西亚、文莱等国家非法侵占，其余岛礁如果不尽快开发建设，势必为人鱼肉。为了在这些礁盘上构筑人工岛，需要开展设计方案、施工准备、施工组织和施工建设等工作。本方案针对南海三沙市九章裙礁的自然条件，以服务实际设计、施工项目、达成南沙开发任务、早日实现强化海防、利用海洋的目标而编制，为日后的人工岛设计、施工提供有益的参考.作者简介：作者系国家级软科学专家、技术经济学研究员、工程师，已经为三沙市海岛开发施工提供多项技术方案，被多家施工单位采纳.关键词：人工岛;浅海；离岸；施工；技术；方案58

2南海三沙人工岛筑岛施工技术方案第一章绪论1.1工程背景南海面积近360万平方公里。世界上面积超过300万平方公里的海只有3个，南海排在南太平洋的珊瑚海和印度洋的阿拉伯海之后，是世界第三大海.在南海,共有337个属于中国的岛礁和沙洲，其中西沙群岛有80多个岛礁、沙洲，中沙群岛有27个岛礁和沙洲,南沙群岛总共有230多个岛礁和沙洲。这些岛礁中,中国台湾控制了太平岛，越南非法占据、控制了29个、菲律宾非法占据、控制了9个、马来西亚非法占据、控制了5个。不加快南海岛礁建设，就不能实际控制南海海域和资源，丧失这部分国家主权。下图标注了南海诸国对我国领海主张权利并实际占领的态势.南海岛礁分布图58

3南海三沙人工岛筑岛施工技术方案各国实际占领我国岛礁态势图被越南占领的南威岛上的越军机场58

4南海三沙人工岛筑岛施工技术方案越军在我南威岛上操演被越军占领的弹叉岛58

5南海三沙人工岛筑岛施工技术方案菲律宾在我中业岛上修建的机场由于历史的原因，我国在南海的岛礁建设比较迟缓，收复西沙群岛的永兴岛后,只建设了简易机场和码头,建设力度远远不够维护南海三沙市的主权。西沙永兴岛鸟瞰58

6南海三沙人工岛筑岛施工技术方案南海我国实际控制的最大岛屿—-西沙永兴岛码头我国海军南沙守备部队的三代“高脚屋”58

7南海三沙人工岛筑岛施工技术方案越南在我南沙海域开采石油资源的钻井平台鉴于我国南海的领土、领海被外国侵占，南海资源被外国掠夺，我国必须加快南海岛礁建设，将适于建设人工岛的小岛、礁盘和沙洲构筑成人工岛，用于军事设施、资源开采设施、渔业捕捞与加工生产设施、旅游设施的基础条件。三沙市南沙群岛的九章裙礁位于南沙群岛中心海域，战略地位十分重要.九章群礁位置图58

8南海三沙人工岛筑岛施工技术方案九章群礁礁盘分布图 九章群礁,南沙群岛岛礁之一,是南沙西北部第五列环礁,南临南华水道。北纬9度42分—10度00分，东经114度15分—40分范围内。位于郑和群礁之南16海里，我国渔民向称九章，又称狗障头（是指此处很多礁滩，连狗进去也撞头之意)，1983年中国政府公布九章群礁为标准名称.九章群礁是众多珊瑚礁组成的足形环礁.边缘按顺时针顺序依次是：景宏岛、南门礁、西门礁 、东门礁、安乐礁、长线礁、主权礁、牛轭礁、染青东礁、染青沙洲、龙虾礁、扁参礁、漳溪礁、屈原礁、琼礁、赤瓜礁、鬼喊礁、华礁、吉阳礁等.礁湖水深50余米。小礁湖和锚地均多。但难避强风。环礁外水深2000-3000米。在这个大环礁中，洲,岛，礁，门分布如下：岛：景宏岛(越南非法侵占)，赤瓜礁岛;洲：染青沙洲(越南非法侵占)，鬼喊沙洲，琼礁沙洲；礁：鬼喊礁（越南非法侵占），赤瓜礁,牛轭礁,屈原礁,琼礁(越南非法侵占），漳溪礁，扁参礁,龙虾礁,染青东礁,主权礁,长线礁，安乐礁，东门礁，西门礁，南门礁，吉阳礁，华礁；　　门：东门,西门，南门; 58

9南海三沙人工岛筑岛施工技术方案针对越南的非法侵占，我国必须加快九章群礁的整体开发建设，一次冲破美国、越南、菲律宾对中国的繁琐。鉴于九章群礁的特殊地质构造，应该在九章群礁海域有一个大的动作，把16处礁盘、3处沙洲和两座岛屿连成一片,筑就一座700平方公里的大型人工岛,即使建设期30年，也是一件功德无量的好事。人类建设人工岛历史悠久,特别是二十世纪以来,随着工业化发展，日本、美国、西欧等发达国家建设了一系列人工岛。20世纪60年代末至70年代中期国外一些国家先后建造一批卵石、砂袋围坝式人工岛.到80年代末.加拿大、美、日等国又建成了一批现代化的钢筋混凝土人工岛和钢结构人工岛。比较著名的有日本神户人工岛海港、新大村海上飞机场，加拿大波弗特海Tarsiut人工岛,俄罗斯的穆卢凯人工岛、阿联酋的棕榈岛等等.我国于70年代末逐步兴起了对人工岛的研究与建设，建成了张巨河人工岛、辽河油田的辽海葵花一号等一批人工岛。进入21世纪后，我国又兴建了曹妃甸人工岛、长兴岛人工岛等大型工业用人工岛。此外，韩国、日本、东南亚等地区也展开了大规模的造岛运动。人工岛拥有着巨大的开发潜力，与其它填海方式相比较，人工岛对岸线、海域等方面的环境影响较少，因而成为目前世界用海的流行趋势，但与此同时人工岛在具体的设计、施工过程中面临着各方面的因素，涉及多种学科，复杂的自然条件约束使得至今对于人工岛的设计及相应的施工尚无一个可循的规范。本施工技术方案以服务于南海三沙筑岛工程建设为目的,根据在不同水文地质条件下所建造的不同形式的人工岛作出具体研究、分析，并结合具体的国内外工程案例归纳人工岛施工技术的特点，为日后的人工岛施工提供有益的参考。1.2人工岛筑岛工程的现状人工岛是人类出于各种目的，在海上建成的陆地化工作和生活空间，一般而言，狭义的人工岛指在海中填筑而成的陆地，而广义的人工岛则包括桩式和漂浮式等能在海域中形成一定使用场地的各种海上建筑物。58

10南海三沙人工岛筑岛施工技术方案人工岛作为人类利用海洋资源的重要手段，在多领域内发挥着巨大的效益。人工岛可作为工业生产用地,如在海上建造能源基地、海洋油气田勘探、开采平台；可作为交通运输场所，如建造海上机场、港口、桥梁、隧道等；可作为储藏场地，如建造海上石油储备基地、危险品仓库等；可作为娱乐场所，如建造临海公园、绿地、游艇基地、垂钓场、人工海滨等；可作为废弃物处理场，如工业垃圾可用来填海造田……,此外人工岛还可用于农业用地，甚至还可对其进行综合利用,建造海上城市等等。人工岛的建设历史可以追溯至史前时期的苏格兰和爱尔兰，在中国明代嘉靖年间也有相应的文字记载，古代人工岛规模较小，通常是为满足渔业、盐业和军事的需要。目前通常所说的人工岛大都指现代人工岛，20世纪60年代末至70年代中期国外一些国家先后建造一批卵石、砂袋围坝式人工岛。到80年代末。加拿大、美、日等国又建成了一批现代化的钢筋混凝土人工岛和钢结构人工岛。比较著名的有日本神户人工岛海港、新大村海上飞机场，加拿大波弗特海Tarsiut人工岛，俄罗斯的穆卢凯人工岛、阿联酋的棕榈岛等等,根据地质、地基、水文以及经济发展的考虑,不同的海域,人工岛的结构亦不同，如在有结冰期的海域，采用抗冰性能较好地结构。至今，加拿大、美、日等国在人工岛的建设方面都累积了较丰富的经验,能确保人工岛的安全可靠性和经济合理性。我国于70年代末逐步兴起了对人工岛的研究与建设，建设了如大港油田的张巨河人工岛、辽河油田的辽海葵花一号等一批成功的工程实例，这些人工岛的研究与建设抓住了我国沿海海域的特点，结合我国实际的社会生产能力，上述的案例为我国在人工岛领域累积了宝贵的经验，这将为我国在海洋事业的开发提供强有力的保障。人工岛的种类繁多，按用途有勘探人工岛、生产人工岛,按水深有浅海人工岛、离岸人工岛、深海人工岛，按人工岛的工程形式又可分为自然护坡人工岛、砂袋或块石护坡人工岛、斜面保护板堤坡人工岛、船壳圈闭人工岛、浮体圈闭人工岛、钢板桩圈闭人工岛、沉井式人工岛、沉箱式人工岛……表一人工岛的分类按用途勘探人工岛、生产人工岛、中转人工岛按水域浅海（极浅海)人工岛、离岸人工岛、深海人工岛58

11南海三沙人工岛筑岛施工技术方案按工程形式自然护坡人工岛、砂袋或块石护坡人工岛、斜面保护板堤坡人工岛、船壳圈闭人工岛、浮体圈闭人工岛、钢板桩圈闭人工岛、沉井式人工岛、沉箱式人工岛……表二世界著名人工岛国家人工岛案例用途中国张巨河人工岛、辽海葵花一号石油生产平台日本神户人工岛，大阪海上人工岛海上机场、工业生产基地美国哈伯岛（西雅图）迈阿密岛海运码头加拿大圣母岛人工岛博览展会阿联酋棕榈岛、世界岛海上城市………………下图是日本大阪的关西空港机场人工岛下图是美国西雅图哈伯港人工岛58

12南海三沙人工岛筑岛施工技术方案下图是阿联酋迪拜棕榈岛人工岛的建筑方法一般有先抛填后护岸和先围海后填筑两种施工方法.先抛填后护岸适用于掩蔽较好的海域,用驳船运送土石料在海上直接抛填，最后修建护岸设施.先围海后填筑适用于风浪较大的海域。先将人工岛所需水域用堤坝圈围起来，留必要的缺口,以便驳船运送土石料进行抛填或用挖泥船进行水力吹填.第二章九章群礁人工岛的设计本设计依照九章群礁的足形布局,采取分两步走的设计思路。第一步，在景宏岛(越南非法侵占)、赤瓜礁岛两个岛屿，染青沙洲（越南非法侵占）、鬼喊沙洲、琼礁沙洲三处沙洲和赤瓜礁、牛轭礁、58

13南海三沙人工岛筑岛施工技术方案染青东礁、长线礁、东门礁，西门礁，南门礁、安乐礁、樟溪礁等大型礁盘单独构筑成人工岛，形成岛屿功能，达到通航、居住、补给、海洋工程作业的实用水平。第二步，在前段人工岛基础上，将礁群的外缘连接起来，由外向内，由浅向深，把礁群的海水排干，各礁盘连成一体，形成700平方公里的人工岛。在这个新的“陆地”上，组织海洋渔业、石油天然气加工工业、城郊农业、旅游业等产业和驻军、市政机关、医疗卫生、文化教育、社区服务等社会组织。人口可以达到20万人，成为中国最南端的县级市.第三章人工岛的施工3.1影响人工岛的因素58

14南海三沙人工岛筑岛施工技术方案人工岛拥有着巨大的开发潜力，与其它填海方式相比较,人工岛对岸线、海域等方面的环境影响较少，因而成为目前世界用海的流行趋势，但与此同时人工岛在具体的设计、施工过程中面临着各方面的因素，涉及多种学科,复杂的自然条件约束使得至今对于人工岛的设计及相应的施工尚无一个可循的规范。通过科学的分析手段，把握事物的主要因素和次要因素,在严谨的理论及实验的基础上，确定人工岛的位置及相应的施工手段，在这一过程中需要考虑的因素有以下几点。首先多数人工岛的建造都基于建岛的实际用途需要，是作为海上石油生产用地、海上工业基地、还是储藏仓库等等。人工岛的建设需要大量的人力、物力、以及专用设备的投入，是一项颇具规模的工程,这其中经济因素对人工岛方案的确定占有绝对的主导地位,岛上原材料的可用性、人工岛离市场的距离等等在很大程度上将决定人工岛工程的造价，因此在综合评估，经济、法律和其他各种因素被应用于确定有开发潜力的区域之后，工程因素才在人工岛的选址、设计以及施工过程中起到作用。工程因素在人工岛的选址、设计以及施工过程中发挥着重要的作用，其中建岛处的地质和地基条件是研究的首要因素。一座人工岛需要大量的填料,这些填料将给海底增加巨大的负荷，在一定程度上将对当地的海域地质状况产生影响,如海底淤泥的液化等，会对人工岛的建设带来负面影响，因此填料源的位置和填海地的土质就显得尤为重要,为了确保海底泥沙底层岩石能承受这种负荷,保障人工岛长期的稳定性，需要进行广泛、深入的研究。通常的情况下，通过了解建岛处的地基资料（海底沉积物的厚度、基岩的结构、岛址下面岩石断层和滑面的位置等），并先使海底在一段时间内承受一定的负荷，让海底的物质加固，放置一定的压载物（如沉箱）观察海底的稳定状况，上述的手段将有助于我们确定人工岛的具体位置及相应的施工措施.58

15南海三沙人工岛筑岛施工技术方案此外，人工岛的建设还需考虑到诸如波浪、潮位、潮流、水深、填海地以及护岸的可利用条件、风、海冰等等因素,这些因素将在不同的方面影响人工岛的设计与施工，比如风和波浪的因素，如果风和浪太恶劣，则可耽误港口的工作；恶劣天气的时间延长，则会耽误人工岛的建造，在某些情况下，天气的状况将决定人工岛的建造次序，以便当工程开始后对现场施工人员提供某种程度的保护.在恶劣天气持续时间较长的海域，需要一些专门的和造价较高的建设设备.极端的天气状况在很大程度上支配着人工岛的设计，同样也影响着相应的人工岛施工。其他的因素:比如安全性的考虑，为使运输原材料工业产品等更加经济，人工岛最好比较接近于船舶航道。然而,人工岛附近的频繁的船舶交通，增加了船舶搁浅的机会，甚至有可能撞坏人工岛的放浪系统，这将造成岛屿附近船舶的交通问题。又比如人工岛附近盛行海雾或者其他的一些气象现象，也将影响人工岛附近的航道。此外，人工岛建筑材料的来源地点等也将影响人工岛的计划位置,因为建造人工岛将使用大量的沙、石、水泥和钢材,所以，为了人工岛的建造在经济上可行，这些材料的来源必须尽量靠近人工岛的建筑位置。一般而言,人工岛的位置大多选在靠近海岸，水深不超过20米,掩蔽良好，附近有足够土石材料的海域,但随着实际用途的需要，人工岛正向着深海区域不断地深入,在这过程中人工岛面临的自然坏境便得更加严峻，在位置的选择及相应的施工也变得更加的苛刻,但只要通过科学的分析、实地的现场勘探,合理理论设计和相应的研究实验，我们最终能得到一个合理有序的工程方案，为后期的施工过程提供极大的利处。3。2人工岛设计原理人工岛的设计，涉及工程进度、成本、实用性，因此尽管有许多可选择的方式，但适合南海礁盘的筑岛工程涉及必须采取多种多种设计方法结合起来进行。A．南海礁盘的构造特性58

16南海三沙人工岛筑岛施工技术方案在诸多南海礁盘的中心，有一个面积从10—35平方公里的泻湖,有些泻湖呈封闭的环状，而有些则呈半环形的半封闭状.再经过若干年，随着珊瑚礁的堆积，那些半封闭的泻湖也许就被珊瑚礁完全封闭了。在泻湖的外缘,有一条高于湖底的珊瑚礁发育，阻挡了海潮和洋流对礁盘的冲击,给泻湖和未来的人工岛很好的庇护。B．向泻湖中吹砂由运砂船运到工地海域的海砂，经泥漿泵的压力从船舱抽到输送管道中，再从搭到泻湖的喷砂嘴喷入(卸入）泻湖中。泻湖中的海沙填充物堆积成山，再由推土机摊平压实.一个由海砂堆积的人工岛雏形就完成了。在填充物堆积起来的砂丘上可以浇筑防浪构件、码头沉箱,用履带式起重机或浮吊船将沉箱安置在经过水下爆破、平整的海床上，排列整齐，形成码头岸线。其他不需要垂直海岸的地段,则以自然缓坡入海,并用土工布制作的砂管带压住岸坡，在潮迹线以下堆放几层防浪水泥砌块。在岸边构筑防浪墙。全岛筑好前还要做好雨水管、沟。岛上的建筑物需要打桩至海床深度,一般建筑物的层数不宜过高，以减轻“地层”58

17南海三沙人工岛筑岛施工技术方案压力。岛上修筑永久机场时，需要在跑道下进行爆破清理，并抛石包逐层填充，使跑道具有足够的承受力。3。3人工岛施工的特点人工岛的种类繁多，每一座人工岛的建设都将根据其特定的自然状况（海流、岛址水深、离岸距离等）、实际需要采取相应的施工方法,每座人工岛的施工建设都有着其特殊之处,但其中也包含着通同的施工技术。人工岛的建筑方法一般有先抛填后护岸和先围海后填筑两种施工方法。在工程施工中主要把人工岛分为浅海人工岛与离岸人工岛两大类,浅海地区所建造的人工岛的施工形式大多为先抛填后护岸，通过挖泥船及管道从海底吸取砂石在海中填筑人工岛的岛身，随后进行岛堤防护.离岸人工岛的施工形式几乎全部为先护岸后填筑,施工过程主要有工序打桩、地基处理（铺排）、抛石、防护以及吹填.58

18南海三沙人工岛筑岛施工技术方案先抛填后护岸适用于掩蔽较好的海域,用驳船运送土石料在海上直接抛填，最后修建护岸设施。先围海后填筑适用于风浪较大的海域.先将人工岛所需水域用堤坝圈围起来,留必要的缺口,以便驳船运送土石料进行抛填或用挖泥船进行水力吹填.3.3人工岛的施工在工程施工中主要把人工岛分为浅海人工岛与离岸人工岛两大类,本文也将从这两大方面进行研究与分析.3.3.1远海人工岛远海人工岛的海域地质、水文条件差异很大，有深海岛屿扩建时围堰深度大、施工成本高的问题，也有浅海人工岛的水深浅(0-5m），施工船舶难以靠近的问题。一般而言，浅海海域淤泥厚、海床坡度极缓，不利于施工船舶进入,影响施工速度，且礁盘、海沙属于粉砂地基，承载能力较低，海底扰动现象大量存在，海底极不稳定，起伏规模和高差也各有不同,岛体的基础应适应这一特点。浅海地区海底土质启动流速较小,潮流流速较大，在海流和波浪的联合作用下,对海底有较强的冲蚀能力，可将人工岛底部以及附近的海床泥沙大量冲刷带走，使其基础掏空,危及人工岛的安全。南海地区的人工岛受到东南亚季风影响，潮差大，风暴潮频率高。水深变化较大，海上施工受到极大限制。此外处于地震区的人工岛，由于地震惯性力及人工岛内填土的巨大推力,可能造成人工岛失事。尤其是砂土或轻亚粘土的地基,地震时，可能产生液化。其他坏境条件。在了解远海地区人工岛的地质、海域及其他的环境条件后，接下来我们将对在南海区建造的人工岛作出分类,从人工岛形式的不同作出相应的分析。针对南海海域的状况,参照国内外人工岛的建造经验，南海人工岛以充填式为主。充填式人工岛又分为以牺牲海滩为前提的A自然边坡式人工岛、B砂袋护坡式人工岛、C围壁式或沉箱式人工岛等.A自然边坡式人工岛关键词：有环形泻湖,可向泻湖内先抛填，然后做护岸工程。（1）自然边坡式人工岛的特点自然边坡式人工岛一般在58

19南海三沙人工岛筑岛施工技术方案南海大型礁盘、且具备环形、半月形泻湖的构造上进行，这类礁盘的水线以下坡度为1:15至1:20，水线上的坡度为1：3至1:10.这种礁盘的结构特点,在礁盘周围造成缓坡，使波浪在斜坡的礁盘外上破碎，已减低海浪对建设后的人工岛的冲蚀和风暴潮的冲击力.（2)自然边坡式人工岛的施工自然边坡式人工岛,这种岛需要大量的填充物,通常建于附近土源充足的地方.而在南海，不具备临近取的填充物的条件，因此需要大量从大陆沿海取砂，经过长距离运输将填充物运至筑岛工地。建造方法简单,人工岛填料通过浮式管道直接填筑.由于有泻湖周边的礁盘围堵，填料不致大量损失,具体的实际损失量与细粒的大小分量有关。含有大量的细沙或粉砂的填料在建造过程时会受到大的损失，特别是当岛的高程接近吃水线且发生风暴时。由于这些损失，人工岛需要额外的建造时间。为减少填方的损失，在建造过程中，使用各种材料和技术放置过滤布会有良好的结果.在人工岛填筑的过程中，需要注意以下几点。①、根据土质、数量来决定填筑点的范围和容量大小。尽量靠近人工岛的施工地点，降低工程费用。②、注重泄水口、排泥管线的布置，已达到调节人工岛施工场内水位，控制土方流失和施工面平整的目的。③、施工过程中，作业区要有一定的水域面积和水深，以便于船只出入和转头,节省施工工期。④、过驳船的布置不影响其他船只航行，不妨碍其他水上作业,不影响环境。如果人工岛施工区域的填料较差，天气条件恶劣，致使填料大量流失，填筑效率低下。为了加快填筑的速率，可采用在礁盘上加高临时护坡，根据相应的情况增大水上边坡。并在其上方铺设一层反滤布,在反滤布的顶、底两端加以锚固，上面再压一层铁链网，铁链网上再铺一两层绳网。用这种方法可以减少后期的填筑量，绳网结构不但对固定滤布很有效，在消浪和爬坡上也很有效。（3)总结自然边坡式人工岛适合在填充材料挖掘方便的浅海和礁盘使用，用过驳船就近挖吹沙填海，在填筑岛身的过程中注意工程施工的合理性与环保性，可采用反滤布等加快填筑效率。58

20南海三沙人工岛筑岛施工技术方案B砂袋护坡式人工岛关键词：当地使用填料不足,岛址所处水深相对较深,先围海后填筑。（1）砂袋护坡式人工岛的特点自然边坡式人工岛需要大量的填充材料，在当地使用填料不足、岛址所处水深较大的情况下,需要节约填料,采用砂袋或石笼护坡以增陡边坡。砂袋护坡式人工岛的堤坡远比自然边坡式人工岛陡,都在1:3左右，为减少填方，对较陡边坡人工岛采用砂袋或石笼护坡，用砂袋筑岛壁具有对内档土、对外抗冲刷的作用。“石笼”是在钢丝网内填砂袋以代替块石。经试验证明:3吨的砂袋与6吨的砂袋对水深小于8m的水域的波浪具有足够的短期防护能力。同样岛高的填筑量约相当于自然边坡式的1/2至1/3。(2）砂袋护坡式人工岛的施工在砂袋护坡式人工岛的具体施工过程如下，在测量定位之后对地基进行处理，根据软土厚度的不同制定相应的处理方法,处理的方法有抛石挤淤法、沙井水加固法、置换法、铺垫土工布法等.在基础底面处理后，用开底自卸泥船沿岛周用砾石铺基床。其在铺基床时，先粗抛，后细抛。开底自卸泥船一次抛填量较大,在开底自卸泥船完成粗抛后，可用翻石船对地基进行细抛，待砾石基床处理完毕，再将砂袋铺在砾石形成的基床上，直至稍高于海平面.按人工岛的设计规模和形状在建岛处筑一岩石围堤,而后围堤中的内部填料用挖泥船挖掘，用敞舱驳船运送，再用船上的抓斗和索铲填入岛内.（3）总结砂袋护坡式人工岛最大限度地利用了当地现有材料，所填充的人工岛易扩大和拆除,适应性强，工期短，成本低。但其需要严格的维护,耐久性差，在施工期间易损坏。C围壁式人工岛58

21南海三沙人工岛筑岛施工技术方案上述填充式的人工岛，大都数只进行了较简单的土工设计，工作年限一般在几年以内。但随着向复杂海域的不断深入以及对人工岛安全性要求的不断提高，上述形式的人工岛施工过程中需要的土方量增大，劳动力消耗增多，施工期长，造价也急剧上升，质量亦难得到保证。因此，对更加现代化的人工岛的需求已迫在眉睫，围壁或沉井式人工岛就是近期发展起来的一种适合于浅海地区的先进的人工岛形式。充填砂类材料建造的人工岛,由于水面波浪的冲蚀影响了护坡的形成，并增加了充填材料的用量，使得造价大幅攀升.为解决这一情况，国内外作了大量的实验研究，经过十几年的实际应用，目前在水下进行围堤、顶部预制岛壁结构是浅海水域中最适合的人工岛建筑形式。（1）围壁式人工岛的组成围壁式人工岛，是一种适合于海床面积大,软地基地区的人工岛形式.其由主体结构、内部结构、基础、上部结构组成.围壁式人工岛主体结构:它的外形类似∏的旋转体，直径大小根据工艺条件和实际需求情况来确定。主体结构由若干个单体组成，如对于一个直径80m的围壁式人工岛，其主体分为48个单体，每个具有腹腔的单体自重约260吨。内部结构：它由底部反滤层（卵石）、中间填土层、上部地面层构成。填土层可用专用设备就地取材，节省投资.基础：由抛石层和环形钢筋混凝土基础梁组成。可用水下不分散混凝土捣制基础梁。上部结构:它是圆形防浪板,迎浪面高、背浪面低。防浪板在地上分块预制，现场组装.（2)围壁式人工岛的优点58

22南海三沙人工岛筑岛施工技术方案从经济和技术观点来分析,此种类型的人工岛具有以下的优点。能提供比较大的生产场地。待岛体就位后，岛内圆形平台可作为施工场地，提供必要的海上作业平台；主体结构的单体陆上预制，减少海上隐蔽工程量；单体制成封闭形壳体,可浮、可沉；海床面积大，能充分利用软地基的力学性能;利用主体结构外侧斜面改变海冰作用形式,抗冰性能好；结构对称、重心低，抗震性能好；就地回填砂土,缩短工期，节省资金.(3）围壁式人工岛的施工围壁式人工岛主体结构的单体在干船坞或者近岸码头上制作。基础工程与单体组块的制作可同时进行。基础工程完工后，将预制好的组块拖航或者吊装驳运到人工岛建设场地，在组块内充水或充砂下沉到基础梁上就位。在组块之间、组块与基础梁之间浇注不分散混凝土，把各部分连成一个整体。待内部结构填土后，组装上部结构。内部结构施工时，先清除海底表面腐殖质或淤泥,接着铺设卵石反滤层、回填砂土、砂土层到设计标高后按陆上方法处理填土层及地面层，在此基础上就能安装各种设备。主体结构的基础工程施工时，先用挖泥船挖掉粉砂土层,接着抛石、找平，用水下不分散混凝土灌缝，然后将预制的基础梁的钢筋龙骨及模板下水就位，再用水下不分散混凝土浇注基础梁。一个直径80m的围壁式人工岛,组块预制、基础工程、组块运输及下沉安装、回填土、上部结构安装等工程量，可在12个月内完成.（4）总结该类型的人工岛,采用模块化的设计以及施工手段,充分发挥了陆地的优势,可节省大量的工程时间及工程费用，其施工方便、安全可靠、经济实用。D沉井人工岛(1）沉井式人工岛的适用性沉井式人工岛的结构形式能够较好地适应不同水深条件、不同的环境气候、不同的海底地基土工状态的海域,其结构合理、施工方便、安全可靠、经济实用.（2）沉井式人工岛的组成沉井式人工岛一般由沉井、吊箱涵、四周的填筑砂体等组成。沉井壁多为钢和钢筋混泥土混合结构。许多研究成果表明：采用钢板—58

23南海三沙人工岛筑岛施工技术方案混凝土—钢板的三明治式组合截面具有较高的强度及延性，是较理想的抗低温外墙结构。在水深条件、环境气候、海底地基土工状态都比较苛刻的海域也可以采用桩基沉井式人工岛结构型式,沉井下沉完成后，在沉井墙壁内侧施工钻孔灌注桩，也可以在沉井的墙壁内施工钻孔灌注桩.沉井式人工岛一般采用圆形结构，和同条件的矩形人工岛相比,圆形人工岛的直径仅为矩形人工岛长边距离的四分之一,且圆形人工岛所受到的波浪、水流阻力以及局部冲刷程度都要远远小于矩形人工岛,对海域环境影响相对较小，具有明显的优点.沉井式人工岛(3）沉井式人工岛的施工沉井式人工岛采用分段施工的形式，先将预制好的沉井浮运到现场后逐段沉放。浮运时，底节钢沉井可放在驳船上浮运,也可在水中直接拖运至人工岛位置处。定位后在井壁中灌水下沉,下沉至一定标高时，沉井在悬浮状态下进行接高,接高完成后继续加水下沉,待底节沉井着床时，于水面上进行现浇混凝土沉井接高,然后在井内吸泥下沉至设计标高,将沉井底部清理干净，进行封底混凝土施工，再抽水并在每段沉井内构筑斜板支撑结构，最后在顶上施工钢筋混凝土盖板.一般情况下，采用沉井式人工岛时的施工流程为：准备→沉井预制→拖运→沉井就位,下沉→防冲刷工程→内部结构→索塔→吊箱涵.沉井式人工岛作为一种较新颖的人工岛形式,在许多方面采用了先进的施工手段，实现了经济性和技术性的完美统一。58

24南海三沙人工岛筑岛施工技术方案表三浅海人工岛的施工人工岛类型牺牲海滩式或自然边坡式人工岛砂袋护坡式人工岛围壁式人工岛沉箱式人工岛等适用条件有足够的填料.地使用填料不足，岛址所处水深相对较深。海床面积大,软地基地区.可以较好地适应不同水深条件、不同的环境气候、不同的海底地基土工状态的海域。设计需求大都数适用年限较短,几年以内，临时性工程。大都数适用年限较短，几年以内，临时性工程。适用年限相对较久，安全性较高,以勘探石油、生产基地为主。适用年限相对较久,安全性较高，以开采石油、生产基地为主.施工方法绝大部分为先抛填后护岸，建造方法简单，适用挖泥船管道直接填筑。大部分为先护岸后抛填,对地基作处理，建筑围堤，之后进行吹填。路域建造结构单体,之后拖航就位，海上施工.路域建造结构单体，之后拖航就位，海上施工。工程特点人工岛长而平缓，附近有足够的填料，先抛填后护岸。58

25南海三沙人工岛筑岛施工技术方案最大限度地利用了当地现有材料，所填充的人工岛易扩大和拆除，适应性强,工期短，成本低。但其需要严格的维护，耐久性差，在施工期间易损坏.采用模块化的设计以及施工手段，充分发挥了陆地的优势，可节省大量的工程时间及工程费用，其施工方便、安全可靠、经济实用.较新颖的人工岛形式,采用了先进的施工手段,实现了经济性和技术性的完美统一，其施工方便、安全可靠、经济实用.3。3.2离岸人工岛的施工离岸海上人工岛通常建造在水深20—50m，与大陆的交通通常依靠海上交通和直升机航空联系，目的是利用远岸海洋空间。这种人工岛主要应用于建造军事设施、石油开采或独立的综合性海洋产业生产基地。离岸海上人工岛的地质、海域状况：①、离岸远无遮掩孤岛，受风浪影响大,交通组织及交通安全成为施工中要考虑的重要内容。②、气候恶劣，在中纬度地区常年受台风、季风影响，高纬度常受海冰影响，施工船舶及人员经常要撤离现场，全年施工时期较短。③、潮差大、涨潮急，施工中要考虑防冲刷、防潮水措施。④、施工区域情况复杂，水陆状态都有，高潮时全部淹没、低潮时部分露滩，施工时要考虑水上、陆上两种不同的施工方案。⑤、离岸人工岛资源紧缺，需要大量适合外海施工的大型船舶。离岸人工岛的施工形式通常为先围堤后吹填，其工程根据设计要求，主要有以下的施工工序打桩、地基处理（铺排）、抛石、防护以及吹填。在施工过程中由于离岸人工岛远离路域，在缺乏依托的外海、天气等自然条件及外部环境恶劣的情况下组织大规模的围堤施工，其综合施工组织管理难度很大。整个工程施工总体部署特别重要,针对人工岛种种的特殊情况，应采取相应的措施。设立海上平台，为便于现场管理以及工作人员休息，在人工岛附近布置海上平台作为水上指挥及应急中心，与陆上后方总部通过无线电及水上交通紧密联系，减少人员往返，提高作业效率.58

26南海三沙人工岛筑岛施工技术方案开设两个或两个以上的作业面，打桩、铺排等工序的施工进度直接制约后续施工,先期的施工过程中应投入相应的设备及早完成;在打桩、铺排完成后，现场可进一步分为多个大作业面，从多个方向，按水深的不同同时进行充砂管袋结构、抛石、倒滤层施工组、护面块体安装作业.在建筑岛堤的同时，吹填、大型充砂管袋以及防护组的作业逐步进行。选择合适的船机设备和工艺,在岛壁(抛石堤身)形成过程中，离岸人工岛因受天气、海域的影响、抛石资源的缺乏、作业面狭小等诸多因素影响,抛石的效率可能比较低.这种情况下，尽量采用效率较高的船机设备，如采用集运输、抛卸于一身的海吊船直接运输、抛卸,这大大提高单位作业面工作效率，比较适合于离岸人工岛的施工要求。此外，在人工岛的建设中，可在率先完成的岛侧建设诸如钢栈桥的临时码头。用于石料、护面块体和各种材料的卸货，解决离岸人工岛因地面标高造成的船舶作业时间短、工作效率不高等困难。相对于浅海人工岛来说，离岸人工岛的自然环境更为恶劣、工程条件也更加苛刻，对于施工技术的要求也更加严格，对于离岸人工岛的具体施工技术本文将在第三章作出详尽的分析。3.3。3深海人工岛（展望）目前的人工岛工程的水域水深一般在10到20m之间,只有极少数的人工岛施工水域达到水深40余米.在人工岛的施工建设中，每向大海多延伸1米，意味着工程的造价及相应的施工难度将大幅度的攀升，但随着经济发展的需要,毫无疑问人们将不断向深海迈进，勘探深海石油、开采锰矿、可燃冰，开辟海上交通枢纽，构建浮动型城市等等,由此造成的人们对人工岛的适用性要求越来越高，需要人工岛能够以更灵活、更实用的方式投入到生产、生活之中，于是在这种背景下，深海人工岛的概念也呼之欲出。深海在国际上的定义一般指在水深1000以上的海域，但在实际的工程施工中人工岛的岛身基础不可能达到如此的深度,所以在工程实用中在大陆架以外海域的人工岛就可称作为深海人工岛。深海人工岛由于所处坏境的特性,其为漂浮式的海体结构较适合，以下是深海人工岛设计结构的一种构想。58

27南海三沙人工岛筑岛施工技术方案深海人工岛侧视图深海人工岛俯视图此构想的灵感来源于钓鱼用具的自重型浮标，该浮标为长筒型结构，投入水中利用浮标材质不均产生的重心偏差立于水面。上述的深海人工岛的设想原理也基于此，钢圆柱充水重心下移浮起，为海上岛面提供足够的支撑,考虑到岛体的稳定性,该岛深入大洋的深度约在50—100m左右，该深度的海流波长稳定,能量仅为海面波浪的1/3，能使之适应较恶劣的气候环境.此外，基础部分的下端设计为桁架，不仅为海流的通过提供了空间，而且将减低工程的造价。该种人工岛施工方法大致如下，在路域制造桁架钢桶,由拖船运抵指定海域注水下沉，尔后在进行海上岛面施工，原始平台完成后通过柔性连接将各个岛的单元组合，形成大面积的海上岛体结构。当然，深海人工岛只是在初步的设想中，在实际的运用之前还需经过一系列科学严谨的理论、实验论证。58

28南海三沙人工岛筑岛施工技术方案第四章人工岛施工技术的综合分析人工岛的施工不同于路域上的工程施工，也不同于一般的海堤、码头施工，在人工岛的施工过程中必须考虑包括经济、人员组织等多方面的因素，在具体的施工过程中也需要针对人工岛自身的特性（自然条件、施工设备等）采用相应的施工技术。接下来本文将着重对在人工岛施工中运用的技术进行综合性的分析。4.1沉井式人工岛的施工技术沉井式人工岛的结构形式能够较好地适应不同水深条件、不同的环境气候、不同的海底地基土工状态的海域，其结构合理、施工方便、安全可靠、经济实用，目前已成为浅海人工岛的主流形式。针对沉井式人工岛的施工，有以下几部分。4。1。1沉井的施工A沉井的制造:沉井可整体或分段制造，两相比较，整体制造占用场地极大,且整体拖运、整体下沉都是一件比较困难的事,而分段制造和分段拖运相对要方便很多，在水上拼装后整体下沉，也要比前者优越,但分段制造要求各沉井对接接头设计合理，易接、易脱，使用绝对可靠.B沉井的海上拖运:在影响沉井运动和受力的诸多因素中，拖速起主导作用，其次为波浪和水流.沉井在船台建造，然后把沉井由水上拖运到现场。鉴于人工岛沉井外形较大，且临近现场的水域水深较浅。沉井底部距水底的水深较小,为使沉井安全地拖运到目的地，要合理的选择拖航速度，以免发生沉井触底现象。58

29南海三沙人工岛筑岛施工技术方案围堰用沉井运输C沉井的下沉：单个沉井的下沉要采取相应措施，防止因某个沉井下沉后其座底被冲刷，而直接影响到邻近沉井的地基，使邻井发生偏移等质量事故.D沉井的整体拼装:整个人工岛沉井拼装成整体的方法,国外有经验介绍在沉井分段制造、现场拼装下沉后，用两条预应力钢缆束将各沉井捆在一起形成围壁。两条钢缆束由沉井内部穿过，沿环向分上下两层布置。钢缆的预应力由设于沉井膈舱内的液压千斤顶系统施加。在设计中我们不妨可以吸取上述经验，将沉井联成整体，保证所有的沉井结构拼装成一个整体，使之具有足够的整体性.从沉井的海上拖航以及下沉过程进行引申,我们将进一步分析在人工岛施工中经常运用到的海上拖航技术以及人工岛的均匀沉降技术。沉井式人工岛的施工58

30南海三沙人工岛筑岛施工技术方案4.1.2海上拖航技术沉井式人工岛、围壁式人工岛和其他种类的人工岛在诸如沉井、箱筒等大结构构件的海上运输，无论国内还是国外按海上固定式平台来送行,其过程总是非常棘手.对一定形状的大浮体，在海上拖航本身就是一个较新的问题.这里将介绍两种新颖的拖航施工技术,气垫拖航技术与压气浮航技术。A气垫拖航：气垫技术的发展相对来说是比较快的，随着柔性围裙的出现和发展，进一步促进了垫升性的理论变化和发展。气垫技术的基本原理是利用布置在钢沉箱顶部的风机向气垫内吹送高压气体，当气垫内的压力达到一定值后，由此产生的上托力使得沉箱升离地面，达到一定的飞升高度,从而减小与地表的摩擦力,有效地减小拖航阻力.气垫拖航技术在人工岛的应用：①、拖航路线经过海滩-潮间带—浅海地带，且路途中无河道。②、没有适当的水深（涨潮时).③、用诸如泥撬的设备拖航阻力太大，而采用气垫技术之后，拖航阻力大大减小，通过性能大幅度提高。B压气浮舱技术：压气浮舱技术是滩海地区大型构造的运移的一项新技术。它是气垫原理与水中拖航相结合的一项新工艺技术。压气浮舱在有一定水深的情况下，不仅具有气垫垫升拖航的浅水通过性能，还具有造价低。耗能少、对环境污染小等特点。压气浮舱技术其原理是用风机向钢制沉箱内充高压空气，使沉箱内腔内产生一定压力，这个压力作用于钢制沉箱的大顶结构上产生一个上托力，在上托力的作用下可使吃水线减少，以适应浅海地区的水深限制，并解决拖航阻力过大的困难。58

31南海三沙人工岛筑岛施工技术方案人工岛压气浮航原理图压气拖航技术应用于大型物件，水深不能满足要求的状况。除了上述的新技术手段,在拖航的过程中，我们要利用潮汐并尽量用浅吃水船舶来拖航，这样一来将大大降低拖航的时间与成本。4.1.3人工岛的均匀沉降技术分析浅海地区工程地质条件对人工岛的施工建设影响较大,特别的在潮差大、风暴潮频繁的地区对人工岛岛体的稳定性对工程显得尤为重要。目前国内外对大型构筑物的促沉方法有：充水、下挖、自然下沉等，对于人工岛工程中应用的沉箱,有时也采用自内侧下挖与降水配合的方法，各类方法的适用性如下表：表四各类沉降技术适用性表方法适用性费用情况难易程度对地基扰动冲水淤泥、粉土地基高高大下沉人及设备能进入淤泥粉土或更硬的地基高高大自然下沉淤泥或较软的地基高低小58

32南海三沙人工岛筑岛施工技术方案通过比较与技术分析，人工岛均匀沉降技术采用的方式自然下沉较合适，自然下沉(重力下沉）方法，岛壁对原地基扰动小，因此地表层与岛体结构粘合性较好，能有效地封住外部海水的渗透，有利于均匀下沉，有利于保证内部干场作用。人工岛沉降技术的应用,人工岛沉箱拖航到位后,使岛壁靠自重下沉和加水,加载促沉.同时在岛壁沉箱内浇注水下不分散混凝土。由于重量的增加，使其进一步下沉。沉至设计位置后，打桩并与岛壁连接,然后浇注上部混凝土和回填岛心的填料。人工岛岛壁因某些原因影响，会造成沉降的不均匀性，因此在沉降过程中采取一定的纠斜措施。总体来说沉降技术的合理利用对人工岛的施工来讲是经济、有效、简单的方法。4.2离岸人工岛的施工离岸人工岛的施工形式通常为先围堤后吹填,其工程根据设计要求，主要有以下的施工工序打桩、地基处理（铺排）、抛石、防护以及吹填。4.2。1打桩打桩作为离岸人工岛的第一道施工工序，其目的是防冲刷保护岛壁基础。离岸人工岛的打桩有别于陆上的打桩工序。在离岸人工岛的建设过程中，桩柱不仅是作为基础，它是重要的主体结构，在离岸人工岛的施工中占有很重要的地位。人工岛施工过程中所采用的桩一般在专设的预制场制作。预制场在安排生产计划时应根据用桩的先后顺序，分类提前安排生产，保证在打桩的过程中不会因为缺桩而导致作业停工。但也不宜过早提前生产或制桩速度过快，只要在制桩总数上有一定的富余，以防止施工中因基桩损失而影响工程进度。待预制桩制成后，通过水上驳船装运至施工现场。在打桩前，对打桩地点作出精确测量,施工基线最好与工地控制网相衔接，以此建立坐标系统。在具体的工程上选用何种的打桩方法，需要根据工程的地理位置、地形、水位、风浪、地质等自然条件,以及工程规模、机械设备、材料、动力供应情况，工期长短等进行详细的调查研究和技术经济比较来选定合适的打桩方法.离岸人工岛的桩基作业一般采用打桩船打桩。若海上施工地点风大浪高，打桩船有效作业时间很少,有条件时可以考虑采用海上自升式施工平台打桩，这样可以避免风浪的不利影响。58

33南海三沙人工岛筑岛施工技术方案海上打桩在打桩的过程中应考虑到以下几方面.要考虑到所有的桩位都能施打，考虑到水位、水深和风、浪、流的影响，考虑到工程的分段,对土壤变形的影响，尽量减少对海底稳定的影响，尽量减少打桩船移架、改架、移锚的次数,考虑到施工水域船舶锚缆的布置。打桩的手法：通过在振动锤下连接一定长度的桩，将桩打入泥面以下。为保证桩的质量，在船上可将桩锁好拼成3—5个一组，以减少水上锁口接头数量。打桩设备要具备一定抗风浪能力,一般宜选用2000吨以上的大型船舶。大型船舶在该区域风力达到6—58

34南海三沙人工岛筑岛施工技术方案7级时候仍可以择机施工，而1000吨左右船舶因其抗风浪能力和适应外海施工能力差等原因,像打桩这类需精确定位的工作在风力6级左右时已无法正常作业.为提高效率，可组建双吊机打桩船(3000吨)的同时，双吊机船吊机可有120吨和65吨。双吊机船进场后很快发挥功能，120吨负责打桩,65吨负责拼桩，因120吨吊机作业半径达40m以上，移一次船可施工70根左右。双吊机船工作效率很高，最高日施工达100多根；为尽快提供铺排作业面，还采用航工桩七突击打桩，桩七因其打桩架固定，移动很不方便，对锁口、人土深度控制均存在一定缺陷，不如履带吊打桩效率高。4.2。2地基处理(铺排）在软土地上修建岛堤,需要进行基础处理,改善基础的剪切特性、改善压缩特性、改善透水性能、改善动力特性、改善特殊土的不良地基特性，最终以便基床能均匀地承受上部荷载的压力，满足工程设计的要求。地基处理的方法多种多样，根据海底土的厚度不同，处理的方法有抛石挤淤法、沙井排水加固法、置换法、土工布法等等。表五常用软基加固方法软基加固的主要方法适用土质情况适用建筑物情况换填法换填砂垫层换填软土厚度一般不大于4m码头防波堤等土工织物（包括格栅.网络)垫层法一般软土地基，增加抗滑稳定性,匀化地基沉降适应变形能力强的防波堤等建筑物爆破排淤填石法适于有下卧硬层的厚度一般为4～12m的淤泥.淤泥质土适用于防波堤。护岸等建筑物。对软土较深厚工程，需经试验才能确定施工抛石挤淤淤泥或流泥厚度一般小于3m排水固结法堆(加)载预压法设置排水砂垫层淤泥。淤泥质土等浅层软土加固。最大固结排水距离一般小于5m58

35南海三沙人工岛筑岛施工技术方案码头后方堆场。仓库。利用软土人工造陆.人工岛.油罐。道路,以及工民建等建筑物地基加固。真空预压及真空预压联合堆载预压尤其适于超软土地基加固设置竖向排水体较深厚的淤泥.淤泥质土。冲填土等饱和粘土地基，但不适于泥炭土真空预压法设置竖向排水体适用土质同堆载预压法,还需具备能形成(包括采取密封措施)稳定的负压边界条件真空预压联合堆载预压法设置竖向排水体适用情况同真空预压,用于设计荷载大于80kPa的情况轻型真空井点法渗透系数1×10-4～1×10—7cm/s的土层加固基坑边坡.基坑降水强夯法松软的碎石土。砂土。低饱和度的粉土和粘性土码头堆场。道路及其他港工及工民建地基振冲法振冲置换法抗剪强度不宜小于30kPa的粘性土.粉土和人工填土地基堆场道路及其他港工及工民建地基振冲密实法砂土。低塑性粉土地基深层搅拌法淤泥.淤泥质土和含水量较高且地基承载力不大于12kPa的粘性土地基水(海）上重力式水工建筑物地基及陆上港工及工民建地基选择合适的基床处理方法将大大节省人工岛工程施工的时间与造价,此处，本文将着重介绍在离岸人工岛基床处理过程中采用的一种较新的技术——铺土工布法。铺土工布法又称铺排，我国于20世纪80年代采用此种技术,目前应用广泛，土工布法能够快速有效的处理海底软土基床，增加抗滑稳定性，匀化地基沉降。在土工布法需要采用一种重要的施工材料——软体排.软体排是土工布与不同形式压载材料（砂肋或者联锁块）连接在一起,采用专业铺排船铺设的护底材料，其作用是形成水平防护，在护底位置采用软体排防止冲刷,在堤身下减少不均匀沉降。58

36南海三沙人工岛筑岛施工技术方案软体排施工关键是控制好排头位置和保证横向搭接长度。在堤身下采用编织土工布砂肋排，护底部分为具备一定防冲刷能力、采用机织土工布联锁块的软体排.在加固面积很大时,为加快加固进度、减少搭接区加固效果差的结合带，在允许的情况下分区的面积应尽可能大。铺排施工铺排施工的另一个关键是铺排船选择。比如在长江口航道工程中，从浙江组装的1条由2000吨甲板驳改装的铺排船，因该船甲板、滚筒均比较单薄，无法适应施工需要，随后调用1艘3000吨的平板驳改建的铺排船进行施工。该船通过缩短排头6m范围内的砂肋间距增加砂肋数量，加大排头处重量，使软体排下水后移船时不被拉动，保证排头位置。在此过程中，横向搭接是软体排控制重点，通过在排体两侧设置浮漂，铺设后测量坐标计算排体横向收缩。后续在排体铺设时铺排船的提前量要考虑横向收缩和设计搭接长度，以保证铺设完成后两张排搭接长度满足设计要求。施工中通过在涨落潮不同时期实际排体横向收缩。进行铺排船预留控制。通过铺排后潜水探摸检查，校核浮漂控制精度,以保证排体搭接长度。船舶铺排重点控制排头压载及铺设时机掌握，对排体堤身砂肋排和护底机织排两种材料连接方式进行了改进。将原来搭接改为搭扣连接，一次下排通过合理有效的铺排，确保岛堤建筑的稳定性。铺排施工方便、安全可靠、经济实用，已成为人工岛基床处理的主流施工手段.58

37南海三沙人工岛筑岛施工技术方案4.2.3抛石大部分的离岸人工岛施工是先围堤后吹填的形式,在这个过程中抛石发挥着关键性的作用,抛石构建人工岛的岛堤,而岛堤的建设又为后续的施工提供重要的施工平台与安全保障。在具体的抛石之前，首先确定离岸人工岛的岛壁形式,由岛壁形式决定抛石的施工强度，施工设备。离岸人工岛的岛壁建筑占整个工程项目造价的很大成分，目前应用较广泛的岛堤形式主要有三种，斜坡式、直立式、混合式。每一种岛堤形式都有其适用条件，根据工程的地理位置、地形、水位、风浪、地质等自然条件，以及工程规模、机械设备、材料、动力供应情况，工期长短等进行详细的调查研究和技术经济比较来选定的离岸人工岛岛堤的形式，在确定人工岛岛堤的设计方案后,展开相应的抛石施工.抛石施工的关键在设备选择及施工组织。要结合工程具体情况,根据高、低潮不同部位的水深，选择不同的施工工艺。人工岛工程抛石施工特点是运输距离远、施工区域受风浪影响大、作业区域水深浅以及作业面小、单位作业面工作量大。石料都是通过船舶从路域运输而来，针对运输距离远、受风浪影响大的情况,采用大型运输船舶运输。在水深变化大的区域,水深处可选择工艺较多,水浅处抛卸工艺要防止船舶搁浅。表六各式岛堤的特点岛堤形式优点缺点斜坡式1.堤身与地基接触面积大，地基应力较小，能较好的适应滩地软土地地基条件，地基一般不需要进行特别处理,整体稳定性好.2.消浪效果好,能有效地吸收波能,对强风浪区具有良好的适应性。1.断面大,占地多，所需土料和劳动力较多.2.外坡比较小，波浪爬坡较大.3.干砌块石护坡易遭受风浪破坏，须经常维修。58

38南海三沙人工岛筑岛施工技术方案1.护面结构及施工技术简单，维修容易.直立式1.断面小，占地少，所需土料较省.2.波浪爬高一般较斜坡堤小。3.加固时对原砌石体翻拆可独立进行，受波浪影响小。1.堤身与地基接触面小，地基应力较集中,需要较好的地基。2.波浪对防护墙动力作用强烈，浪花飞溅,防护墙体的薄弱部位容易变形破坏，维修困难，越浪水体易使堤顶和背水坡造成冲刷破坏。3.反射波大，波浪在墙前反射形成的波浪底层流速大，易引起堤脚掏刷.混合式当断面组合适当，可以发挥斜坡堤和直立堤两者的优点。边坡转折处，波浪紊乱，波能较集中,容易变形破坏。水上抛石的具体施工程序:先粗抛、后细抛，抛至施工标高成形。抛石施工中注意的要点：①、导标标位要正确,要勤对标、对准标,以确保基床平面的位置和尺度。②、粗抛与细抛相结合，抛填过程中控制高差。③、抛石应在风、浪、流均较小时进行。抛石和移船的方向应与水流一致。④、抛石前应进行试抛。通过试抛，掌握块石漂流与水深、流速的关系.⑤、勤测水深，防止漏抛或抛填过多.⑥、当用开底式和侧倾式抛石船抛石时,一般应控制在30到90秒内抛下，使抛石的石堆厚度比较均匀。⑦、基床抛石的富余高度应适当，若过大，夯实后基床超高，水下拔除非常困难；若过小，夯实后欠高,尚需补抛、补夯,这些都影响工程的进展。根据实践经验,应掌握宁低勿高的原则，每一层抛石的富余高度控制在抛石层厚度的10％到15%左右。58

39南海三沙人工岛筑岛施工技术方案抛石施工水下抛石的相关设备选择：①、民船运抛是目前常用的抛填方法。它适用于浅水防波堤的抛填和深水防波堤的补抛以及细抛。②、方驳运抛日抛量较大，也是目前较常用的抛填方法。它特别适用于深水防波堤的补抛以及细抛。③、开底泥驳运抛常用于深水防波堤的粗抛填施工，一次抛填量较高。④、自动翻石船运抛常用于深水防波堤的粗抛填施工,但其抛填费用高，一般只在无开底泥驳时才采用它。⑤、吊机—方驳运抛,这是一种补助性补抛方法。它的抛填效率低，只有在用民船或方驳补抛不到施工标高时，才采用此法补抛。在抛填施工时，根据实际情况选用合适的抛填设备，满足施工的工程要求。在抛填过程中，块石在200kg以下时,水上部分一般用方驳—吊机吊盛石网兜，定点吊抛；水下部分用民船或方驳运抛，并尽可能乘高潮多抛,其中以用民船运抛较为经济、方便。块石重200kg以上时，水上、水下部分一般都用方驳—吊机运抛。58

40南海三沙人工岛筑岛施工技术方案在实际的施工过程中，充分利用现有的施工设备,尽可能地提高施工效率.对于灵活运用相关设备,有一良好的工程案例，南通洋口港人工岛在施工过程中,在其南侧露滩处采用运输船过驳到吃水较浅方驳，乘高潮搁滩卸载，低潮采用机械倒运到岛壁；并采用网兜船等，解决作业面小问题。前期采用7000吨方驳陆上推进、开体驳和定位船平板驳抛石，可因受天气、运输船舶资源以及作业面影响,施工效率比较低,日抛填量在1万方以内，难以满足进度要求。现场的施工人员立刻采用相应的补救措施,通过打桩靠平板驳抛石、海吊船抛卸、定位驳靠船直接抛卸、把7000吨方驳作为中转(水上运转为陆上汽车运）陆上推进以及南侧露滩区高潮时运石船乘潮抛卸、低潮采用汽车运输等方法联合作业，保证了抛石进度,高峰期日抛填能力达到3万方以上，月抛填总量40多万方。根据现场情况，合理地选择抛卸设备组合是保证抛石进度的关键，对潮差大、原泥面变化较大的地方尤其重要.在抛石中合理制定施工计划,将为整个人工岛的工程施工带来极大的便利。4。2.4防护离岸人工岛离岸远无遮掩孤岛，受风浪影响大，施工区域情况复杂，水陆状态都有，高潮时全部淹没、波浪、潮流、近岸海流不断侵蚀岛壁,为人工岛带来不少的安全隐患，为此人工岛的防护就显得尤为重要.离岸人工岛与浅海人工岛在防护的解决方法有着大量的共同点，浅海人工岛的防护措施绝大部分可以适用于离岸人工岛的防护，但应用的工程中必须考虑到离岸人工岛所处的自然环境，相对于浅海人工岛而言，离岸人工岛的自然条件更为苛刻,因此在实际的防护措施中，离岸人工岛采用的防护手段的标准较高，其造价也更为昂贵。此处，将着重介绍在离岸人工岛防护中较常用的而在浅海人工岛中不多采用的两项防护措施,在施工过程中用作临时防护的大型充砂管袋以及日后作为永久防护的人工块体护层面.A大型充砂管袋:大型充砂管袋是采用编织或机织布加工成长30—40m、宽10—58

41南海三沙人工岛筑岛施工技术方案50m、厚0.5m左右的大型袋体,利用充砂设备将砂充入袋体形成充砂管袋.其优点可就近取材、工效比较高、成本相对较低；缺点是袋体定位难、自身抗风浪能力差，不适宜在水深、强风浪处使用。在先期岛堤的构筑过程中，可在低潮露滩、风浪较小区域采用充砂管袋做为临时岛壁结构.大型充砂管袋袋体材料原设计采用编织布，因受风浪作用容易破坏，后改为机织布。采用就地吸砂工艺吹砂，方便耐用。充砂管袋施工重点是把握好袋体缝制质量、袋体层厚、袋体充盈度及相邻袋体接头；深水区作业重点是控制好定位。大型充砂袋因自身抗风浪能力较差，施工中要及时进行防护，台风期间更要将防护当作重点进行控制。施工完毕后，可迅速将其撤离，循环利用，环保经济。B人工块体护面：人工块体通过合理的几何外形有效地削减波浪的能量，用于海堤的防护。一般的码头或防波堤的结构形式，原则上都可用于人工岛的岛壁结构。但由于人工岛的建造环境比码头和防波堤更易受风、浪、流等自然条件的影响.因此通常要求人工岛的结构整体性更好、预置装配程度更高、海上特别是水下的工作量更少。而人工块体具有以下的优点：①、孔隙大，透水性强，消能效果好;②、能使波浪在不同角度充分破碎，堤前波浪反射较弱；③、波浪爬高更小，能降低堤顶高程，断面更经济;④、安放后块体嵌合紧密，稳定性强；⑤、块体可以现场预制，施工方便。因此,人工块体较适合于离岸人工岛的防护工程中。常用的人工块体有四角空心块体、栅栏板、扭王字型块体、扭工字型块体、四角块体等。混凝土护面块体的种类较多,根据块体的形状特征，选择合适的模块预制成型。护坡防浪用预制人工砌块58

42南海三沙人工岛筑岛施工技术方案安放人工块体护面层的施工，针对不同形状的人工块体设计安放要案，之后按设计的要案选定安放方法，随机安放或规则安放。决定施工手法后，在抛填层石过程中，为避免因风浪而遭受毁坏，应及时覆盖垫石层，分段由上而下安放人工块体。人工岛的块体安放采用水上施工，一般用吊机—方驳或起重船安放块体，在吊安设备起重能力小时，一钩吊一块；起重能力大时，根据情况可考虑一钩吊数块.安放块体时如需用人力（水下用潜水员）扶正定向，一定要注意安全。如安放扭工字型块体，为避免因偶尔碰及以安块体，自动脱落后突然下落而砸伤人,应禁止直接用人力扶正,宜用带钩的长棍支顶块体的横杆或用插销系扣方法扶正定向。此外，不论如何施工，都要充分利用可作业天数、提高安放效率和降低成本.4.2.5吹填吹填一般指用挖泥船挖泥后，然后通过管线把泥舱中泥水混合物，排放到近海陆地，将近海淤泥填垫，排除淤泥中水份，达到一定标高,使之具有可利用价值。在离岸人工岛的施工过程中，吹填工程根据施工的需要,一般采用从指定地点采砂，砂薄运输，吹砂船通过管线进行吹填筑造岛身.人工岛的建造是一项大型的土方工程，需要大量的填料，这是人工岛在设计过程中需考虑的一项重要的因素.填料可通过船舶从路域转运，但其相对成本较高，所以在建造离岸人工岛的时候，大都会用挖泥船和泥浆泵把海底底部的淤积的泥沙通过水力吹填而形成沉积土，此种手段不仅可以整治人工岛附近的海域，而且可以降低成本，节省材料，经济实用。在离岸人工岛吹填过程中最理想的材料为中粗砂,目前已有一套完备的处理方案，取得了一定的成绩。然而在许多地方,由于砂源的紧缺建设人工岛不得不采用新近沉积的海底软土（粘性土）作为吹填料,由于吹填土是由水力吹填形成的，其成分与分布规律与所吹填的泥砂来源及吹填时的水力条件有着密切的关系。针对海底粘土的相关特性，现在国内外出现了许多适用于吹填土的处理方法，这些方法主要从物理和化学两个方面来改善吹填土的工程性质。海底土的性质具有天然含水量高、空隙比大、压缩性高、抗剪强度低、渗透性悉数小,一般呈软塑到流塑状态。为了改善吹填土的工程质量,提高吹填土的承载力，有效降低吹填土的含水量是关键。58

43南海三沙人工岛筑岛施工技术方案吹填土是否需要处理和采用何种处理方法,取决于吹填土的工程性质中颗粒组成、土层厚度、均匀性和排水固结条件。现在的吹填土处理方法通常可分为两类，一类是物理的方法，通过对土体进行冲击或者使土体内出现压差，以此排出孔隙水，比较典型的有强夯法、推载预压法、真空顶压法等。另一类的处理手段是化学的方法，通过在吹填土中添加外加剂,外加剂与土体中的物质成分发生反应、使土体固结,比较典型的方法有深沉搅拌法、粉喷桩法等。在人工岛的吹填过程中，根据实际情况选取相应的填土方法一满足工程的需要，这是全程施工中重要的一环。除此之外，在吹填工程的后期,倒滤层的施工、龙口的施工也将决定着人工岛工程的顺利竣工.A倒滤层施工：倒滤层施工是后期岛堤围堤的一部分,是围堤工程难点,也是质量控制重点,如施工不好将直接造成吹填砂流失形成质量隐患。倒滤层施工难点是防止土工布在内外水头差作用下被顶破形成通道，铺设后土工布被下拉破损，其自身需要具备一定抗拉能力；容易出现的问题是搭接和水下部分的铺设，通过加大土工布幅宽减少搭接头并用潜水员对水下接头质量进行控制。岛壁施工后，仅有龙口正常进出水，通过岛壁渗透水量很少。在涨落潮时内外水位差很大，在具体工程中实测到的最大水位差有的在0。8m以上，在倒滤层土工布铺设后水位差会产生很大压力，将新铺设土工布整体下拉、接缝部位撕裂、中间部位顶破。处理措施，在土工布外增加压载材料可以很好解决这一问题，施工中逐渐压砂袋,并且在后续工序中靠背砂或吹填过程中及时跟进；最后合拢段，在小潮汛低潮集中吹沙袋完成。B58

44南海三沙人工岛筑岛施工技术方案龙口施工：龙口是围堤工程重要部分,其功能主要是在岛壁形成后内部倒滤层施工过程中为减少内外水头差设置的流水通道，其位置选择与口门宽度特别重要，一般宜选择在受风浪影响比较小和地面比较低的位置，便于排水且流速比较小,而且其滩面标高较高，大潮汛时可以露滩作业,便于铺设龙口软体排，龙口标高逐步抬高；小潮汛时水流流速较小。便于龙口合龙时龙口立堵和大型充填袋的施工，岛壁防护也能够及时跟进,但在龙口处流速相对较大，砂袋铺设较为困难，且容易被流水漂走；合龙时吹填砂施工强度不易保障，故较抛石岛壁结构难度大。因充填袋抗风浪能力较差，保护期容易遭受破坏。为了确保龙口在合龙时的稳定和合龙的顺利进行，应使其纳潮量尽可能的减少，也就是尽可能使人工岛岛内的库存海水量尽可能的减少,从而降低龙口处涨落潮的流速和冲刷。因此在进行外岛壁施工时，尽可能将已施工完毕的泥面标高抬高，这样在合龙时该部分已经形成陆域,并抬高到一定的高度,从而使整个纳潮量已经大大减少，使龙口流水的流速降低，大大缓解了合龙时对龙口冲刷的压力。此外，龙口合龙时间宜选择在风、浪、潮均较小时。如小潮汛期间,非台风季风季节，待库区内吹填已经达到一定高度，龙口流速相对最小，适合合龙时，集中作业装备，进行数天时间的连续施工,完成整个的龙口封堵。吹填施工（一）58

45南海三沙人工岛筑岛施工技术方案吹填施工（二）铺设土工布58

46南海三沙人工岛筑岛施工技术方案铺设土工格栅4.3人工岛的防冲蚀在人工岛在设计与施工的过程中必须注意波浪、潮汐、潮流、近岸海流对人工岛的侵蚀.若缺少必要的防护，则人工岛附近的海流有可能将基础地基上的泥沙和抛石带走，破坏岛的主体结构，从而对人工岛的使用寿命及安全性能造成极坏的影响,也将大大增加日后人工岛的维护费用.针对人工岛的所处环境的特性，必须制定合理的防冲工程措施.4.3。1人工岛防冲蚀的基本要求人工岛防冲蚀的手段很多,首先对于人工岛的防冲蚀基本的要求为：①、在波浪、水流冲刷和渗透压力的作用下，结构能保持稳定而不致破坏。②、在堤内渗流作用下，筑岛填料不致从护坡块石的缝隙中流失,应设置反滤层和过滤层。③、有足够的保护范围，以免坡脚或坡顶遭冲刷后危机堤身安全。④、人工岛的防护工程应尽可能就地取材、施工简单、便于维修，造价经济。4.3。2充填式人工岛对于主要以砾石为填料的充填式人工岛，其防冲蚀护坡的施工技术有.A砂袋加滤布护坡：为防止波浪冲蚀,在护坡上铺合成透水滤布保证填料稳定,在滤布上面波浪冲击区再用砂袋覆盖保护。B58

47南海三沙人工岛筑岛施工技术方案碎石护坡：在护坡上堆放一层乱石、混凝土块等，防止冲蚀滑坡。在岛的顶缘，设置防冰或防浪墙。C巨砾和混凝土块护坡:在原来基石和沉积物之上铺设滤布，滤布之上是两层护面石，以保护内部结构。再嵌装巨型混凝土块以保护人工岛，这种倾斜的砌石护坡,可使流冰遇巨砾而破裂粉碎。D多层塑料滤布护坡：这种护坡是由几层塑料滤布组成。滤布被放置在从海平面至岛顶端的边坡上，用数层钢索栅栏固定。斜坡底部和顶部装有木质和钢制绷绳锚，把滤层的各个端部紧紧固定住。在钢索栅栏上还放置一或两层交叉的钢索网，该网起到附加保护塑料网的作用，使其不错位和破损。4.3。3围壁式、沉井式人工岛结合围壁式、沉井式人工岛的具体情况，防冲蚀可采用下列的施工技术.A抛石防护：选用合适的石料抛填于冲刷区，石块重量可按照设计流速进行计算,是最常用的防护方式。B石笼、石袋防护：石笼是在钢丝网内填砂袋以代替块石，它具有良好的整体性、柔韧性和抗冲性,经试验证明：3吨的砂袋与6吨的砂袋对水深小于8m的水域的波浪具有足够的短期防护能力.C软体沉排防护：先在基床上铺上土工布,再铺上沙肋软体排或混凝土连锁块等压载，软体排尺寸较大，需要专门的施工设备,适用于水浅且基床平坦、防护范围大的地区。D合金钢网石兜或网石箱：与石笼的区别是多个石兜连成整体，具有很大的柔韧性,采用机械吊装投放，整体抗冲性能好，另外采用的合金材料具有强度高，使用寿命长的优点,是一种新型防护保护材料.E异型块体堤头防护：异型块体能有效地削减波浪的冲撞能量，国内曾在黄河用过混凝土四面体、混凝土四脚锥体来保护丁坝堤头;运用异型块体于钱塘江口丁坝堤头冲刷防护已取得初步成功。4。3。4离岸人工岛离岸人工岛通常使用护岸作为防冲蚀的工程措施.人工岛的护岸与普通的护岸作比较,一般的护岸是对原有的天然岸坡通过人工加固进行保护的一项工程措施,而人工岛的护岸则往往是在海中堆筑起来的防止暴潮、洪水泛滥的防潮挡浪建筑物，其设计施工条件更为苛刻，两者都是58

48南海三沙人工岛筑岛施工技术方案保护建筑物免受波浪、潮流侵袭，防止岸坡坍塌的工程措施。A人工岛护岸的形式：对于人工岛的护岸，根据设计条件，考虑到人工岛构造的稳定性，周围海域的影响，工程费用，工期,以及维护等特点,需选择得当。一般人工岛的护岸有以下几种形式.表七人工岛护岸的形式护岸的名称护岸的特征重力式护岸采用沉箱、“L"型预制块、分格式预制块、方形块等预制混泥土构件材料，或者采用现场浇注混泥土材料。板桩式护岸板桩式护岸有钢板桩，若用混泥土板桩等护岸，则有自立板桩护岸，带有支撑物的板桩护岸等。槽式护岸钢板桩、用钢板等做成的槽式构造以及钢板桩式护岸等水密性到,故适用于防止填料的溢出.抛石式护岸抛石式护岸适用于水深较浅的海域，因为护岸主体是由抛石构成，必须采取措施防止填料漏出.为提高其抗浪性能，可在前部设置被覆工程。消波预制件波浪强烈的海区，上述各种构造前面应采用消波工事。临时护岸临时护岸可用木栅、石构架，亦可采用抛石堤坝。若作为永久性构造，可用轻型钢板桩代替木栅，也可用波纹槽。B护岸应满足的要求：①、护岸的顶高程应保证不会因波浪和风暴潮而影响到填筑地的安全和使用.②、结构应稳定,足以抵抗波浪力、土压力等外力。③、结构应保证吹填土等不会流失。④、考虑对周围水域环境的影响，防止在吹填过程中污水的流出等.C护岸的施工：一般的码头或防波堤的结构形式，原则上都可用于人工岛的岛壁结构.但由于人工岛的建造环境比码头和防波堤更易受风、浪、流等自然条件的影响.因此通常要求人工岛的结构整体性更好、预置装配程度更高、海上特别是水下的工作量更少.58

49南海三沙人工岛筑岛施工技术方案人工岛的护岸施工通常是全部水上作业的水上施工。在水上施工期间，应根据水文气象资料分析波浪和海况,按季节合理安排施工。在大浪季节里，为避免浪击损失,又为大浪季节过去后能开创更多的工作面，应根据可能遇到的波浪要素，按经验或通过模拟实验拟定某一水位以下的施工断面。拟定的原则是施工断面要小于设计轮廓线,而且要小到即使受风浪袭击后,施工面也不会崩塌至设计轮廓线之外。如波浪比较小，为避免浪击损失，又争取多完成一些工作量，可缩小流水分段长度，增加分层层数，“步步为营”地进行施工。在大浪前、后的季节，为多开工作面，以充分利用可作业天数,应加大流水分段的长度，减小分层层数，配备足够的船机、劳力和储备充足的石料、护面块体等。此外，根据海况变化，情况好（风、浪、流均较小)时侧重安排迎浪侧的施工,情况差(风、浪、流均较大）时，侧重安排背浪侧的施工.在经济合理的总前提下，所拟定的施工方法应最大限度地增加可作业天数,并充分利用可作业天数和提高作业效率.例如水上吊装混凝土人工块体时宜选用抗浪和起重能力大，吊臂能旋转的大型起重船.波浪较小时，起重船驻位于堤的迎浪侧,波浪大时驻位于堤的背浪侧。起重能力大可一钩吊按数块，吊臂长能旋转，作业范围大,移船次数少，可大幅度提高吊安装效率.为抓住每一个可工作天，每天应收听天气和海况预报,结合施工现场情况作出合理的安排。考虑到海中砂土的渗透性造成的土压，在具体的护岸施工中可采用相应的水密方法，比如在基地部位铺上聚氯乙烯薄膜等不透水材料。此外，考虑到在填筑岛身中填海的方法、填海的效率以及堤体的计划利用等，可设置间壁或者临时性护岸方便人工岛的填筑.4。3.5防护工程施工应用的材料根据冲刷防护的功能要求,在冲刷防护中所采用的材料,反滤层可采用袋装砂、级配石料或软体排，护面结构可采用块石、网络装块石、混凝土联锁块等。A软体排：软体排是以土工织物为基本材料做成大片排体形式的防冲护底结构。目前所用的软体排主要可分为压载软体排和充砂软体排两类。B58

50南海三沙人工岛筑岛施工技术方案砂袋：砂袋用土工织物制作，是一种常见又实用的护底结构。砂袋有不少工程应用的经验，取得了良好的工程效益。C级配石料：级配石料亦是一种理想的反滤材料，关键是应充分考虑施工沉放质量、工艺、稳定性和可操作性，采用合适的施工方式可有效地形成反滤结构层.级配石料施工采用袋装和网络装两种施工工艺进行比较.D反滤材料:软体排是较好的护底反滤结构，且是一种较为经济的护底材料，可以适应基床条件，起到整体防渗保护作用。E压载材料：护面压载材料有块石、土枕、石笼、联锁混凝土板块压载等多种型式。选用的护面材料应具有适应变形能力强、施工快、且与人工岛施工矛盾相对较小的特点，并利于今后对冲刷防护工程的维护。第四章案例分析-—洋口人工岛南通洋口港区人工岛工程位于南通市西太阳沙海域，西距小洋口港约32公里，东南距吕四港近50公里，距最近的陆域海岸线约13公里，是南通港洋口港区航道—码头栈桥—人工岛—陆岛通道系统项目的重要组成部分。人工岛总面积1.44平方公里，岛壁结构总长4688米，为永久性建筑物，结构安全等级为一级，设计使用年限50年，是中国大陆首座外海无遮掩人工岛。图21洋口人工岛的地理位置图22洋口人工岛（效果图）58

51南海三沙人工岛筑岛施工技术方案5.1洋口人工岛的工程概况洋口港位于江苏省南通市如东县海滨辐射沙洲的西太阳沙上，沙洲天然滩面高程—2.5—4.0m（当地理论最低潮面），低潮局部能露滩，高潮全部淹没海中，距离最近的海岸13km，西距小洋口(运河出海船闸)约32km，东南距吕泅港近50km。洋口港的建设是利用西太阳沙以北天然水深达—20到—30m的烂沙洋潮汐通道来建港，烂沙洋潮汐通道北侧有鳓鱼沙、太阳沙的天然掩护，外海的波浪经过沙洲后自然消减，—15m等深线直达外海深水区,但由于深水资源远离大陆，需在西太阳沙洲上就近建筑人工岛作为港区陆域，再通过陆岛通道（接岸引堤、黄海大桥、接岛引堤）与岸相接。西太阳沙人工岛平面形状为圆角矩形，面积1.44平方公里，按使用功能分为3个区域（图23），I区(LNG接收站区)围填面积为30万㎡，II区(油品及化工品区)32万㎡,Ⅲ区（液体化工及予留地）67万㎡,在Ⅱ、Ⅲ区先期形成15万㎡公共通道与陆岛通道相连，I区和先期回填区填至+10m高程，Ⅱ、Ⅲ区暂不回填，岛壁结构总长度为4688．46m，内隔堤总长度3477．09m.5。2洋口人工岛的工程特点自然条件恶劣。人T岛远离大陆，无遮掩开敞式外海作业，潮差大，所处的西太阳沙洲涨潮完全没人海水中，落潮局部（南面)能露滩，最大潮差达8.08m，潮流为急涨幔落型，打桩、铺排、抛石、筑砂袋堤等施工作业均需侯潮,船舶会坐滩。受风、浪、雾、潮水等影响，潮间带施工作业时间非常有限,尤其冬季寒潮和夏季台风对施工船舶和岛壁结构构成严重威胁。工程量大、风险高。在无遮掩的外海，受恶劣自然人工岛工程需各类石料198万立方米，吹填袋装砂84万立方米，安装护面块体8。18万块，吹填1000万立方米，现浇防浪墙砼7万立方米，但堤身石料、护面块体及浇砼的砂石料等需从200海里外的浙江、上海、福建等地长途海运,海上长途运输受风、浪、雾等不确定性因素影响大,材料不能及时到场。在无遮拦的外海，受恶劣自然条件的影响,建设过程中的工程实体将不可避免地遭遇风损、浪损,须合理组织施工，尽量减少损失。58

52南海三沙人工岛筑岛施工技术方案5。3洋口人工岛的施工技术分析5.3.1护底施工洋口人工岛在外海辐射沙洲上施工，地质为粉细砂,启动流速和悬扬流速低，极易液化,随着岛壁施工的进展,原有的冲淤平衡被打破,沿堤流的冲刷对沙洲稳定的影响是关系到工程成败的大问题。针对这种情况，洋口人工岛工程在岛的东北侧岛壁采用软体排（平护)+钢板桩连续墙(立护）的组合护底结构，钢板桩采用打桩船（柴油锤或液压振动锤）成组打设，沿东北岛壁坡脚外围15m打设4850根钢板桩（含补桩），桩问通过榫口连锁并用钢导梁联结形成2683.88延米的板桩墙，钢板桩入土深度12。14m，桩顶位于泥面下20cm;软体排采用连锁块机织针刺复合土工布软体排+机织针刺复合上工布砂肋软体排+堤身针刺复合土工布砂肋软体排，采用专用铺排船铺设。钢板桩立护的设想是在岛外侧冲深发展，钢板桩地下连续墙起到保护桩后的砂土不再受淘刷的挡土作用，从而保护后方陆域的安全.西南岛壁采用堤前机织针刺复合土工布+堤身编织针喇复合土工布软体排护底，深水区用铺排船铺设，浅水区采用低潮人工铺设.在施工的过程中，由于受到3月寒潮与5、6月份的风暴潮，在钢板桩两侧形成了冲沟,并随着潮水沿桩两侧发展成深槽,并延续到东南圆弧段,发展为1条900m长的连续冲沟，最大冲深3。6m，宽度15m。对于冲沟的出现，施工方采用了抛块石,碎石的方法填堵,但效果不佳。分析造成冲沟的原因，是钢板桩打设时的震动导致砂液化被潮水冲走，又因桩间必须连锁，必然有一组钢板桩高于泥面作为下一潮水施工的定位桩，这组桩起到挑流作用，引起周围滩面的冲刷，后续的铺排作业若不能紧跟,会引起冲刷加剧，顺着钢板桩轴线方向发展成冲沟，再进一步延伸到已铺护底软体排的滩面，造成软体排下砂土的淘刷,排体下陷导致已铺排的东南圆弧处排体全部割破。对于冲沟的处理，施工方做了专题研究，提出了快速吹砂回填、快速铺排护滩的处理方案。深水区采用铺排船铺设砂被解决，用380g／㎡编织土工布8m×12m×lm的砂被,冲灌厚度8058

53南海三沙人工岛筑岛施工技术方案cm，由铺排船滑板通过GPS定位落到钢板桩上，潜水员探摸确认完成覆盖后再铺排跟进；东段中部为深浅过渡区，采用在钢板桩上绑浮标、高潮时平板驳定位抛碎石的方法，低潮时挖掘机上滩整平并保证钢板桩顶50cm以上厚度避免再次冲刷露桩；东段及东南圆弧段，低潮露滩,冲沟略浅但长度很长，采用吸、运、吹工艺布置2条吹砂管线进行冲沟回填,考虑到固结沉降及再次冲刷的可能,吹填砂面高于钢板桩lm左右.通过以上分3段分别解决的措施，从7月至9月用了40天时间完成了冲沟回填砂、钢板桩修复、钢导梁安装、软体排和连锁块晡设等滩面恢复工作。这里施工单位首次提出了软体排+钢板桩连续墙的组合护底结构的应用，但由于本地砂质细，启动流速低，对钢板桩施工质量要求高，若出现失锁或脱榫情况又处理不好,极易形成漏砂通道,形成局部沟槽后再割断排布及板桩后侧砂流失的隐患存在，因此护底采用钢板桩维护有效果,但不能太乐观。5.3。2抛石堤施工抛石堤是防波堤工程常用的传统结构,本工程北侧为强浪向，采用抛石堤有许多优点：在护面结构未施工前，抛石堤本身具备一定的风浪防护能力，应用抛石堤可尽快形成防风浪断面；在之前工序钢板桩和护底排完成后，可全线多点由自带吊机的运石船自行抛石作业，快速形成堤身，挡住向南的风浪，为南侧施工提供掩护.缺点主要是附近地区石料来源缺乏,石料由长江口外嵊泗附近海岛采石场采购，运距200海里，石料在恶劣的海况条件下，长距离运输能否及时到现场成为工程最大的制约因素之一。58

54南海三沙人工岛筑岛施工技术方案钢管桩围堰施工洋口人工岛的吹沙施工.5。3。3砂袋筑堤施工人工岛西南外岛壁和内隔堤采用大型充填袋结构，采用“吸、运、吹”工艺现场充灌，但吹填管线和施工船受风、浪、潮流等自然因素影响大，有效工作日非常有限，在护底软体排铺没完、充填袋施工前,先在砂袋外侧提前抛设护底和护面用块石，高稃控制在+3．0m左右,坡顶宽4m左右,形成防护小棱体,起到保护软体排和减少风浪对砂袋棱体的冲击作用.充填袋施工由深水区逐步向浅水区推进,在深水区施工到堤顶高程与浅水区泥面基本一致后，再按阶梯式全断面推进施。58

55南海三沙人工岛筑岛施工技术方案为了解决风损、浪损的问题，施工单位选择运用砂袋堤的技术。砂袋堤的优点在于砂可就地取材，不存在长途运输问题，袋体在陆上加工厂缝制，质量便于控制,现场可快速形成断面。缺点是难以经受风浪，要求做一段护一段，施工原则上按照阶梯形流水作业全断面推进，流水步距尽量短，成形后及时进行块石防护,否则功亏一篑，做的越多可能风损、浪损也越多。5。3。4大水头差倒滤层施工倒滤层分为砂袋堤和抛石堤2种，砂袋堤倒滤层施工原设计全断面铺设1层450g／㎡土工布，后考虑砂袋堤不透水，建义变更，减掉了内侧无纺布,后部回填砂倒滤层,结构不变.抛石堤,仅内侧设倒滤层，第1层为坡比1：1.25的二片石倒滤层；第2层为坡比1：1．5的0.5~8cm碎石倒滤层，碎石倒滤层外覆盖450g／㎡短纤针刺非织造土工布。砂袋堤倒滤层施工顺利，效果好;抛石堤倒滤层的施工始终遭遇由于内、外水头差引起倒滤层破坏的困扰，采取了变缓0。5％坡度、碎石压载、砂袋压载、变更450g／㎡的无纺布为680g／㎡机织复合布。在Ⅰ区倒滤层施工中，由于内外水头差导致外岛壁北侧已建成的抛石堤倒滤层大面积破坏,针对这种情况，所采用的处理措施是修改原设计坡度，将内侧倒滤层坡度放缓0.5％，由1：1．5改为1：2；在无纺布后加铺70～100cm碎石临时反压,紧跟吹砂压坡。取此方案后，初期有较好的效果，但随着施工进展，北围堤合拢、东侧抛石堤断面抬高、I区砂面抬高，水力环境发生变化，内外潮差逐渐增大，产生了土工布下滑的问题，此种压载方法也无法满足要求，于是施工方后采用大的块石压坡顶预留土工布，虽解决了土工布下滑的问题，但也造成土工布受力过大，使土工布产生破损.450g／㎡无纺布抗拉强度太低。根据实际情况最终采取以680g／㎡复合布代替450g／㎡无纺布，并在布上用砂袋反压的解决办法。对Ⅱ区倒滤层的破坏,施工单位采用逐段修复，逐段压砂袋，并且后续工序靠背砂或吹填施工及时跟进；最后合拢段，在小潮汛低潮集中吹砂袋完成的处理措施.5。3。5吹填施工洋口人工岛的吹填采用“吸、运、吹"工艺，从指定的取砂区采砂，砂驳运输，吹砂船通过管线进行吹填，吹砂船布置在受风浪影响较小的岛南侧。岛壁未形成时，吹填施工受风浪影响大，有效作业时间短；随着人工岛岛壁逐步形成,掩护条件有所改善，但岛壁东侧、北侧强浪向仍无法布置吹砂船和管线，从2007年7月至2008年5月，高峰时布置20条吹砂船作业，完成吹填方量1000万立方米。58

56南海三沙人工岛筑岛施工技术方案5。4工程效果从2006年12月开始建设的洋口外海辐射沙洲人工岛工程，克服了石料资源的匮乏、未预料的技术风险和急迫的节点工期要求等困难，筑岛过程巾解决了一系列关键技术问题，如护底钢板桩冲沟、水头差引起的倒滤层破坏、大潮差高纳潮量的龙口合拢、外海无掩护条件下砂袋筑堤等，在遭遇了40年未遇之黄渤海强风暴潮和5次台风的袭击后，2007年7月底初步合围外岛壁，2007年11月中石油LNG区O．3km2吹填完成,2008年3月龙口合拢暨0.15平方公里先期回填区完成，2008年8月I区交工,筑岛成功，获得了各方满意的结果。在远离大陆的南黄海中出现了一座1。44平方公里的新岛屿,目前岛壁沉降、位移及岛壁外侧冲刷趋于稳定,各项后续工程（码头、道路、LNG罐区)陆续开工。第六章结语进入21世纪以来,我国的人工岛建设迅速发展，漳州、南通、厦门、上海、天津各个沿海城市纷纷将人工岛项目提上议程.人工岛拥有着巨大的开发潜力，与其它填海方式相比较，人工岛对岸线、海域等方面的环境影响较少，目前世界用海的流行趋势，目前我国已建成的洋山人工岛、洋口人工岛等已产生了巨大的经济、社会效益。不同于路域以及普通的水上施工，人工岛在具体的设计、施工过程中面临着各方面的因素，涉及多种学科，复杂的自然条件约束使得至今对于人工岛的设计及相应的施工尚无一个可循的规范。本文以服务于南海各个人工岛筑岛工程设计和建设为目的,首先通过对影响人工岛工程的因素的分析，把握人工岛设计施工的主次因素,在满足实际需要的条件下，人工岛的选址需充分掌握附近的自然特性，合理地制定施工方案,这将是决定人工岛工程施工的最重要的要点。随后,本文在此基础上,将种类繁多的人工岛进行分类，对相应水文地质条件下的不同形式的人工岛，在施工过程中所运用的技术进行研究、分析与归纳，并结合具体的工程案例（洋口人工岛）对人工岛的施工技术作出详尽的说明。58

57南海三沙人工岛筑岛施工技术方案人工岛是一项综合性的工程，每座人工岛在具体的施工过程中根据其自身的特性采用相应的技术、甚至需要在某些区域采用新技术。当面临此种状况时，本文的设计思路和施工技术分析或能在一定程度上为南沙开发提供有益的参考。人工岛发展建设方兴未艾,随着复杂环境、深海区域人工岛概念的提出，有关人工岛的施工技术将进一步地发展扩大;伴随着相应施工技术的日益成熟，人们也将实现投向更深的大洋,两者相铺相成推动着人工岛的发展。21世纪是海洋的世纪，在众多的海洋工程中无疑人工岛将成为最为闪耀的明星。参考文献［1]孙百顺，田双珠,张勇，别社安。箱筒型基础在人工岛工程中的应用.水运工程，2007.1。［2］王柳君。极浅海、浅海人工岛设计与施工的几个问题.石油工程建设,1994.5。[3]金明权，吴晓亮，王文辉.国内外人工岛海洋开发综述．复杂油气田,2006。1。[4］刘远，邹颖，张全立。人工岛配套技术的研究与应用.石油工程建设，1994.5。［5］徐伟,段朝静，李明雨。桥隧结合部的沉井式人工岛施工技术研究.建筑施工，2009。2。.［6]李家柽，扬国金.围堰式人工岛设计与建造问题的探讨.石油工程建设，1990。1。［7]刘云刚，李玉珊．桩基沉井式人工岛生存期结构分析．中国海上油气(工程)．1992。4(3）。[8］谢世楞．人工岛设计的进展．海岸工程，1995.1。[9］纪作民，庞玉宝,张宝增。中国浅海石油开发人工岛设计与建造。设计与建造1996.12。［10]王柳君，边启光．浅海钻采人工岛几种岛壁形式的研究．石油工程建设，1990。2。［11]王建平，于海.远离大陆辐射沙洲人工岛建设关键技术的探讨.水运工程,2009.3.58

58南海三沙人工岛筑岛施工技术方案［12］席明军，荣万岭，钱华伟，叶跃平。外海人工岛工程施工技术.中国港湾建设，2009。4。［13]IsaacsonM。Sedimenterosionartificialisland.In:21stLAHRCongress，1985，161—165。［14］JamesGRImperialOilLid.TheConstructionofartificialislandsintheBeaufortSea。OTC，1975.[15]铁血社区图片社以及唐钰小宝、麻山种玉、杀雁吃雁肉等上传的图片。58