迪拜面向波斯湾,是迪拜酋长国的首都。迪拜酋长国是阿拉伯联合酋长国的七个酋长国之一。因为害怕石油储量用完,迪拜决定通过建设一系列的人工岛来发展旅游业与房地产业。目前,已经完成填海造地工程的人工岛有:朱美拉棕榈岛、杰贝阿里棕榈岛和世界岛。
已建设好的迪拜人工岛人们来到迪拜,对这些人工岛赞不绝口。虽然从工程技术的视角看,这些人工岛的建设体现了当今世界填海造地技术的先进水平。设计者与施工者需要考虑风浪、海岸侵蚀、海洋环境、地震、建筑材料、施工组织等因素,但中国人也完全有能力建设这些岛。下面,笔者重点介绍下朱美拉棕榈岛填海造地的建设情况以供大家参考比较。
朱美拉棕榈岛深入波斯湾5.5公里,由周边一圈新月形人工岛和被其包围的像棕榈树的人工岛组成。新月形岛由外围的防波堤和海沙吹填区组成,棕榈树形岛则完全由海沙吹填而成,一共用了约万吨的石料和1.05亿立方米的海沙。
朱美拉棕榈岛迪拜的潮汐类型属正规半日潮,潮差沿海岸变化不大。设计者从杰贝阿里港取来潮位观测资料并进行了计算。另外,迪拜海岸一年四季受夏马风的影响。夏马风是来自土耳其和伊拉克的山脉和沙特阿拉伯高原吹来的强风,一般春季到夏季最强烈。如果大家来到迪拜,有可能碰到夏马风引起的沙尘暴!
下图展示了新月形人工岛西北侧的防波堤的一个设计断面,这个断面代表了受波浪冲击最严重段。设计者将整个防波堤被设计成斜坡式。根据潮位和波浪爬高计算结果,防波堤堤顶设计为平均海平面以上4米(这个高程引起了迪拜人的不满,因为他们觉得破坏了海景。后来“世界岛”的防波堤改变了堤身结构,使堤顶降到了3米)。
防波堤设计断面最外侧护坡结构直接面对波浪冲击,设计者对护坡块石的单块重量提出了公斤至公斤的要求。当然这些块石可以换成预制的混凝土块,但迪拜人要求用天然材料。护坡下的垫层石的单块重量为公斤至公斤。堤心由耙吸式挖泥船的泥仓开底倾倒的海沙和单块重量为40公斤至公斤的石头组成。支承棱体采用单块重量为公斤到公斤的石头。在被防波堤保护的内侧则由海沙吹填出一块陆地,以便在上面建造房屋及市*设施。
另外,为使棕榈岛内部的水环境得到改善,设计者将新月形岛的东西两侧切了2个米宽,3米深的“口子”,这样内部海水在15天内更换一遍。
施工方在年8月开始施工。为加快进度,新月形岛和内部棕榈树形岛是同时施工的。施工方共使用了7艘耙吸式挖泥船、4艘绞吸式挖泥船和9艘抛石驳船。石料从迪拜的16个采石场采购,用运输车每天向驳船运送约40吨岩石,然后驳船将石料运至防波堤。由于开采的石料形状不一,施工方需要根据石料情况将石料分组,由起重机逐块摆放以使其稳固,潜水员每天下水检查以确保没有移动。
吹填需要的沙取自离岸约6海里的海底的中沙(指平均粒径为0.5至0.25mm的沙)。迪拜沙漠里的沙由于太细,如用作填筑人工岛的材料,在海浪的作用下将处于悬浮状态,离开海岸到深水中去。施工方吹填海沙时采用了“艏吹”的施工工艺,由于喷出的沙水混合物状似彩虹,外国人也叫它彩虹作业。
艏吹吹填好的沙由于含水量高,承载力小,但是工期紧又不能等待它自然固结(指吹填沙在自身重力作用下,里面的水缓慢地排出,体积逐渐减小的过程)。另外,迪拜地处地中海-喜马拉雅山地震带上,地震引起的沙土液化将使地面沉降,地下沙土喷涌而出造成地面建筑物破坏的现象。因此,施工方还需要进行地基处理。采用的处理方法叫振冲密实法,利用振动器插入沙中使沙由松变密。
振冲密实法从上述的设计及施工情况来看,中国人完全有能力完成这项工程。比如大家热议的南海岛礁吹填工程的难度已经超过迪拜人工岛的难度。在土木工程领域,中国人早已跨入世界先进行列。