第４８卷第３期 ２０１１年６月总第２００期 港工技术 Ｖｏ１．４８ Ｎｏ．３ Ｐｏｒｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｎ．２０１ １ Ｔｏｔａｌ ２００ 人工岛围垦技术的探讨 方子杰 （浙江省围垦技术中心，浙江杭州３１００１４） 摘要：为解决我国沿海地区土地资源短缺制约经济发展的问题，以围垦方式建设人工岛可基本保持海岸的天然原始状态， 有利于保护岸线和滨海湿地资源．使项目用海更具科学性和持续性，体现了目前国际上较先进的用海理念。提出人工岛选 址和规划建设的原则。初步探讨人工岛总平面布置、堤坝护岸结构选型、陆域填筑施工、陆岛交通方式和对海洋生态环境 影响等关键技术问题 关键词：人工岛；围垦；规划建设；关键技术 中图分类号：Ｐ７４８ 文献标志码：Ｂ 文章编号：ｌ００４—９５９２（２０１１）０３—００４７—０４ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｍａｎ－ｍａｄｅ Ｉｓｌａｎｄ Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆａｎｇ Ｚｉｊｉｅ （Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１００１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｎ—ｍａｄｅ ｉｓｌａｎｄ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｒｅｇａｒｄｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｂｅｉｎｇ ｒｅｓｔｉｒｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌａｃｋ ｏｆ ｌａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃｏａｓｔｌａ ａｒｅａ．Ｔｈｅ ｍａｎ—ｍａｄｅ ｉｓｌａｎｄ ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｐｒｅｓｅｒｖｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏａｓｔ，ｐｒｏｔｅｃｔ ｓｈｏｒｅｌｉｎｅ ａｎｄ ｃｏａｓｔｌａ ｗｅｔｌａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｍｏｒｅ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ ａｎｄ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ，ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｍｏｒｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｏｃｅａｎ ｕｔｉｌｉｔｙ ｃｏｎｃｅｐｔ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｉｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｎ—ｍａｄｅ ｉｓｌａｎｄ．Ｓｏｍｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｓｓｕｅｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｔ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｓｔａｇｅ，ｉ．ｅ．ｇｅｎｅｒａｌ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｍａｎ—ｍａｄｅ ｉｓｌａｎｄ，ｄｉｋｅ ａｎｄ ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｌａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｒａｆｆｉｃ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍａｎ－ｍａｄｅ ｉｓｌａｎｄ ａｎｄ ｌａｎｄ ｒａｅａ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｏｃｅａｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｎ—ｍａｄｅ ｉｓｌａｎｄ；ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ；ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ；ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 我国东南沿海地区人多地少．更好地利用海洋 式．多由现有的海湾岸线直接向海中推进．通过建围 滩涂资源是解决这一矛盾的重要出路．当前。加快发 堤填海造陆。这种开发方式技术简单、经济性较好， 展海洋经济是转变发展方式、拓展发展空间、提升发 但是沿海岸线一般也是城市的旅游风景线．填海造 展质量的重要突破口之一。由于沿海岸线资源的稀 陆工程不仅在某种程度上影响到千百年形成的自然 缺和不可再生性．当今世界许多国家都把保护海岸 景观，更对沿海城市民众的生活质量造成不良影响． 线资源当成大事来抓．海域的开发和利用越来越谨 且由于海湾面积因填海而不断缩小、海湾内水动力 慎。“离岸建岛”是目前国际上较先进的用海理念， 条件减弱。总体环境和社会效益欠佳。 在解决土地短缺问题的同时．还可以保持海岸线的 另外一类是近年来才逐渐兴起的“近岸ｆ或离 天然状态，已被更多的专家和工程界人士认同。 岸）人工岛”方式，避开天然岸线，在海湾内建造离岸 １ 建设人工岛是较理想的围垦用海方式 人工岛．既能实现填海造陆。又可利用人工岛背面的 沿海海湾的开发总体上有２类方式．其一是“沿 波影区为天然岸线营造出大片掩护条件良好的平静 岸开发方式”．即目前国内广泛采用的传统围垦方 水域。不仅增加了城市总体的岸线长度．还能起到保 护天然岸线资源、改善景观条件的作用，增加市民的 收稿日期：２０１０－０７—１６ 修回日期：２０１１ ５ 作者简介：方子杰（１９７２一），男，高级工程师，主要从事水利工程和沿海 满意度和幸福感。现代人工岛的用途广泛。可用于兴 滩涂囤垦技术的研究和设计工作。 建深水港口、大型机场、电站。还可以其为基地开采 ・４８・ 港工技术 第４８卷 矿产和油气等资源 人工岛可为城市提供更广阔的 规划发展空间，人工岛上可建造海上公园、具有高附 加值的多功能城区，甚至是建设新的海上城市。从水 止在军事用海区、海洋自然保护区、排洪泄洪区、航 道、锚地和船舶定线制海区、生态脆弱区和重要海洋 生物的产卵场、索饵场、越冬场及栖息地等海域建设 人工岛 建设海洋油气勘探开采作业所使用的人工 岛．原则上控制在海图水深３ ｍ以浅的海域【１１。人工 岛的用海面积不得超过实际开发活动所需的海域面 积．开发综合性人工岛时要尽量建设内挖（筑）式人 动力学角度分析，通过合理构造人工岛的外形，还可 改善海湾深处的水动力条件，提高海湾内、外水体交 换的能力．保护和提升海湾的水环境质量。 随着沿海地区城市化、工业化进程的快速推进， 人口进一步集聚．对开发利用海洋的要求不断提高。 为避免重复以往简单、粗放的海域开发利用模式．在 工海湾或人工泻湖．通过优化人工岛的景观设计。以 提高其观赏性和景观价值 ２００８年发布的《关于改进围填海造地工程平面设计 的若干意见》中，要求转变围填海造地的设计理念， 改进围填海工程的平面设计型式。全面提升围海造 地工程的社会、经济和环境效益。人工岛方式能较好 地契合与平衡各方面的需求．在我国沿海地区的开 发和建设中正扮演着越来越重要的角色 ２人工岛规划建设的原则 １）尽量利用海区天然的水文和地质条件．选择 合适的地理位置．采取合理的工程措施．要将开发利 用海域空间资源和整治海域环境相结合，减少负面 效应： ２）人工岛规划要与城市整体功能相协调．使人 工岛陆域在城市经济发展中发挥多功能、综合性、最 大化的效益．避免过度顾及某些产业、行业或企业的 局部利益．影响整体经济的协调发展： ３）人工岛要成为城市整体系统中的有机组成部 分．要统一纳入城市路网、管网、电网和通讯网络的 总体规划之中： ４）人工岛建设要采取有效措施减少对生态环境 的不利影响．并考虑采取有效的环境修复措施： ５１人工岛建设要坚持“以人为本”的原则．充分 考虑市民居住、教育、娱乐、休闲、购物等城市生活品 质的改善与提高： ６）人工岛建设要坚持“统一规划，分期实施”的 原则。多渠道筹集资金，选好起步工程，实现滚动开 发。使投入尽快发挥经济和社会效益。 ３人工岛建设的关键技术 ３．１人工岛的选址与布局 应根据拟利用海域空间的规模和功能，在尽可 能顺应海域自然条件的情况下，选定建设人工岛的 合理位置、外形轮廓和结构型式等。应加强人工岛建 设的总体规划．科学合理地进行人工岛布局，相邻的 人工岛之间密度不能过大。要保持足够的距离．要确 保对环境的影响不会产生负面叠加效应。要根据 《海域使用法》的相关规定，从严管理人工岛用海，禁 ３．２人工岛的形状设计 传统沿岸开发方式围垦工程的平面布置，多采 用规则的几何形状或组合形状．而人工岛的平面布 置要更多地考虑海洋流态和景观的需要．其轮廓多 设计成非规则的形状．通过 线或折线型的岸线布 局延长岸线长度．以提高土地开发的价值。 迪拜打造的３个棕榈树形状的“棕榈岛”是目前 世界最大的人工岛．被誉为“世界第奇迹”：迪拜 还建有按世界地图形状布置的“世界岛”．还计划在 波斯湾中建造模仿太阳系构造的”宇宙列岛”．将根 据太阳、月亮和太阳系其他星球的分布情况来构建； 荷兰也计划在其海域填海打造１ ０００ ｋｍ２郁金香形 的人工岛．取名“郁金香岛” 按照上海市的“海上城市”战略规划．将在杭州 湾北侧建５座白玉兰状的海上人工岛．构成未来的 “海上城市”，从陆地延伸出来、连接５座岛屿的桥梁 就如同花枝：江苏省也提出了被称为“黄海兰花”工 程的围海开发远景规划．设想在中国东部沿海形成 状如“兰花绽放”的海上人工岛：福建漳州招商局开 发区在厦门湾已经开工建设的人工岛．称作“双鱼 岛”．规划面积２．２ ｋｍ２，人工岛外形近似圆形，运用 中国古代极具智慧的天地交泰理念．从阴阳和合的 “太极双鱼图”中变身成２条白海豚 ３．３人工岛堤坝护岸结构 人工岛的建设需要进一步研发具有消减波浪与 海流能量功能的柔性海洋结构．建立集海洋空间与 资源开发、海岸保护、海上交通和旅游观光为一体的 多功能柔性海洋工程系统 护岸的结构型式常采用斜坡式和直墙式．斜坡 式护岸一般采用人工砂坡，并用块石、混凝土块或人 工异形块体护坡：直墙式护岸多采用钢板桩、钢筋混 凝土板桩墙、钢板桩格形结构或沉箱、沉井等。当建 设石料来源有保障、工程建设范围内无敏感环境影 响因素时．人工岛海堤可采用爆夯置换法进行软基 处理．爆夯置换法的原理是利用水下炸药的爆炸能 第３期 方子杰：人工岛围垦技术的探讨 ・４９・ 量．在极短时间内将地基一定深度范围内的软弱土 层挤出，并置换成抛石体（或砂石混合物），利用堤身 结构良好的抗滑性．满足上部建筑物的整体稳定［２１。 该技术具有施工速度快、工后沉降小、安全可靠等优 点．采用该法修筑的海堤结构与一般常规挡潮防浪 海堤相比．堤身较宽．既能发挥挡潮防浪的基本功 能，又能结合码头岸线开发、围区工业和城镇开发、 旅游景观建设等进行多功能开发．具有较好的综合 效益。 ３．４人工岛岛域填筑方案 目前建设人工岛存在的主要难点在于筑岛所需 的材料，筑岛回填的土石方量巨大、造价较高。以上 海建造人工岛为例．预计工程造价在９００～１ ０５０万 元／ｈｍ：左右。因此。需要重点研究解决筑岛材料来源 和地基处理方式这２方面的重大技术问题 ３．４．１人工岛回填材料 对于主要由异地取材建岛的情况．应当采用环保 型材料，采用先围后填的方式。目前，国内沿海地区 用于陆域回填的材料通常有土石和海砂．也有部分 工程采用淤泥或淤泥质土、惰性弃体、城市建筑垃圾 等其他材料：以往传统上多采用土石进行回填．但也 有很多人工促淤的手段以抬高建岛基面的高程［３１ 土石回填的材料来源主要为征用山林和开山取 石。造成的生态环境破坏、水土流失和处理等问 题不容忽视 回填形成的人工岛本身的地基承载力 较高．但对于需要采用桩基础的后续工程来说．基础 处理的投入会比较大 在保护海域原生态的条件下．充分利用海洋资 源优选回填材料是行之有效的途径之一．但由于海 砂和淤泥均取自海底，会对取砂区海域的潮流、生 物、航道等造成一定影响。回填海砂的造陆区地基 承载力较高．通常能达到７０～８０ ｋＰａ．而回填淤泥的 区域地基承载力就比较差。需要进行后期处理。对于 采用海砂和淤泥形成的陆域．后期的桩基处理则较 方便。 惰性弃体通常是指城市建筑废料．这种材料大 多配合城市的市政建设。需统一规划协调．基本属于 废物利用，所以其造价较低。据有关部门统计。仅上 海市产生的建筑废弃物就达到约３．７万 ．占城市 固体废弃物总量的３Ｏ％．而规划建设“海上城市”可 为大量建筑废弃物的处置找到出路 据测算．建设面 积６～７ ｋｍｚ的人工岛可消耗约５ ４００万ｍｓ的建筑 废料。回填建筑废料后的土地具有较高的承载能力． 但在实施过程中应重视环境影响并采取必要的环保 措施 由于惰性弃体的物理力学性状与开山土石相 近．后期桩基处理也较困难。 ３．４．２填筑人工岛的地基处理方法 人工岛围垦区原状地基一般为软弱粘性土．其 含水率和压缩性较高、强度较低，透水性差。且埋藏 较深。对于由吹填淤泥或淤泥质土形成的围区场地， 由于地基承载力很低．必须在采取必要的成陆手段 或经过地基处理后．才能成为建设用地。特别对于那 些地基承载力要求较高的土地。如集装箱码头、堆 场、油罐地基和机场等。陆域回填后必须进行地基处 理。由于淤泥压缩性高、透水性差等固有特性，场地 回填结束后如不进行适当的地基处理．在上部建筑 物荷载作用下将会产生相当大的工后沉降和沉降 差．且沉降的延续时间很长．往往会影响建筑物的正 常使用。因此，在陆域形成后应结合区域用地功能， 那些对承载力、工后沉降等有特殊要求的地块需要 采取专门的地基处理措施 目前常用的地基处理方 法包括：堆载预压法、真空预压法、低位真空预压法、 电渗降水与强夯联合法等 回填的材料与地基的处理方式多种多样．具体 方案应根据当地的地形地貌条件、工程地质条件、规 划功能定位、开发方式和建筑物结构的要求等因素， 因地制宜地选择合适的岛域填筑方案 ３．５人工岛施工技术方案 在海上建设大型人工岛是对施工技术的巨大挑 战。其中“先抛填、后护岸”的施工方法适用于掩蔽较 好的海域，可先用驳船运送土石料在海上直接抛填， 然后修建护岸设施：而“先围海、后填筑”的施工方法 则适用于风浪较大的海域．要先将人工岛所需水域 用堤坝圈围起来，并留出施工船舶出人的通道，以便 驳船运送土石料进行抛填或用挖泥船进行水力吹 填 一般情况下．应优先考虑采用“先围后填”的施工 方法，能更好地防止筑岛材料的流失、保护海洋生态 环境。 爆夯置换技术处理软基的施工工艺主要分为爆 破排淤填石法和控制加载爆破挤淤置换法２种．当 需置换的软基厚度≤１２ ｍ时．可采用爆破挤淤置换 法或爆破排淤填石法：当需置换的软基厚度＞１２ ｍ 时，宜采用爆破挤淤置换法：当采用浮式堤身结构或 在滩涂等石料不能采用陆上抛填施工的地方建设海 堤时，应首选爆破挤淤置换法闭。 ３．６陆岛交通方式 人工岛的陆岛交通联系一般采用海底隧道或海 上栈桥的方式．通过公路或铁路保证人员进出和物 ・５０・ 港工技术 第４８卷 料的运输，也可以用皮带运输机、管道或缆车等设备 的“太阳岛”．围海面积１．０５ ｋｍ２．围堤总长为３．１ 进行物料运输：当人工岛距陆地较远，又无大宗物资 ｋｍ，吹填高程ｌ０．０ ｍ．总投资约５．７亿元，造陆工程 的成本约为７５０ ｌ ２００万元／ｈｍｚ．而成片开发土地 的出让价格在３ ０００万元／ｈｍｚ以上．可见人工岛建 的陆运需求时．常可采用船舶进行水转水的中转运 输。建设在深水区的陆岛联系工程应当采用岛一桥 连接方式。 ３．７人工岛建设对海洋生态环境的影响 岛投资经济回报较高 人工岛建设应采取滚动开发的方式．在初期投 人工岛的建设对海洋生态环境的影响较大．往 往会引起周边海底的冲刷和对水体的污染 超大型 浮体覆盖海面会影响到底栖生物的生存环境等．要 在对人工岛工程进行海洋环境和海洋生态评价的基 资见效后，再陆续进行后期工程的建设。人工岛在开 发建设初期要明确功能定位，或发展旅游 或建设高 新产业园区，开发建设人工岛只有突出自身的特色、 避免拍脑袋决策、形象工程、面子工程和一哄而上的 础上．研究减小其不利影响的对策。采取有效措施修 复和改善海洋生态环境 任何方式的填海对海洋环 重复建设，才能保证后期的投资回报。 ５ 结 论 在土地资源日益紧张的今天．海域已经成为拓 展生产空间、生态空间和生活空间的新载体，“离岸 境都会产生一定的影响．关键是要对可能产生的影 响做好预测与预防 为尽量降低对环境的不利影响． 必须就人工岛工程主要污染源．包括填海过程中产 建岛”是目前国际上较先进的用海理念之一．其优点 是在解决土地短缺问题的同时．又保持海岸线的天 然状态．保护了海岸和滨海滩涂资源．可适度地延长 人工岸线．为今后的经济发展提供新的支撑和预留 空间。采用人工岛方式填海造地。对海洋整体功能和 海洋生态环境影响有限．是更科学、更可持续的围垦 方式。 参考文献： ［１】中华人民共和国国家海洋局．关于加强海上人工岛建设用 生的悬浮泥沙、施工中产生的生活污水等进行专题 研究和评价：在施工中要加强跟踪监测，尽量减轻施 工造成的污染．在人工岛建成后，要针对该海域的水 文动力条件和泥沙淤积变化情况进行监控分析．制 定并采取必要的环保措施 ４人工岛开发价值与方式 人工岛能够增加建设用地面积、延长人工岸线， 其社会经济价值非常可观．往往是人工岸线越长新 形成土地的价值就越高。因此，一般都将人工岛设计 成非规则的形状．尽量增加人工岸线的长度．以提升 海管理的意见【Ｍ】．北京：海洋出版社，２００８． 【２］浙江省围垦技术中心．海堤工程爆炸置换法处理软基技术 规范（征求意见稿）【Ｍ］．杭州：浙江省围垦技术中心，２０１０． 新形成土地的价值。人工岛的价值不仅体现在成陆 面积和人工岸线长度．更重要的是人工岛后续开发 【３】浙江省水利水电勘测设计院．浙江省洞头县围垦区回填专 题研究【Ｒ】．杭州：浙江省水利水电勘测设计院，２００８． 的社会经济效益 如江苏省洋口港经济开发区新建 中交一航院有限公司接连中标江苏、山东沿海港口的勘察设计项目 日前，中交第一航务工程勘察设计院有限公司成功赢得连云港港赣榆港区一期（起步）工程勘察设计标，这是我公司继不 久前中标盐城滨海港区中电投煤炭码头一期工程勘察设计项目后，在江苏省北部沿海港口工程勘察设计竞标中取得的又一次 胜利。连云港港赣榆港区一期（起步）工程包括新建３个通用泊位和１个液体化工泊位，近期按５万ｔ级散货和原油船型设计， 码头结构均按预留停靠１ ５万ｔ级船舶的条件；通用泊位岸线总长７６９ ｍ，设计吞吐量６１ ０万ｔ／ａ；液体化工品泊位岸线长 ３３４ ｍ，设计吞吐量１９０怕。参加此次竞标的单位多达５家，其技术实力和工程业绩大都是行业中的佼佼者，我公司海外设计 所精心研究设计方案、认真分析竞争对手，准备投标文件，设计组全体成员齐心协力，最终成功夺标，巩固了我公司在江苏沿海 地区的市场地位，鼓舞了全公司员工的士气，为海外设计所的持续发展开拓了新的空间。 我公司日前收到山东潍坊滨海经济开发区招投标中心发来的“潍坊滨海经济开发区欢乐海内海惠路北端两侧地块吹填工 程 的勘察设计项目中标通知书，合同谈判及签订工作正在进行。该项目位于山东潍坊滨海经济开发区北部，规划滨海新城沿 海防护堤的掩护范围内，造陆面积约４９７ ｈｍ ，总吹填方量约２ ２５０万ｍ。。 （寇军，王学诗）
