水利工程中海堤龍口施工技術(shù)

鄭雨模

水利工程中海堤龍口施工技術(shù)

鄭雨模

（福建省金禹建設(shè)工程有限公司，福建 寧德 352100）

在圍堤工程中，海堤龍口施工是一個(gè)非常重要的施工內(nèi)容，對(duì)水利工程的質(zhì)量有非常大的影響。筆者介紹了水利工程中海堤龍口施工過程各個(gè)施工環(huán)節(jié)的優(yōu)化和存在的困難，并對(duì)施工中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了探討，旨在同類工程中推廣應(yīng)用。

水利工程；海堤龍口；施工技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各個(gè)沿海地區(qū)的圍堤都加快了建設(shè)步伐。但不同的地區(qū)在進(jìn)行海堤龍口施工時(shí)，設(shè)計(jì)的大小、位置、組織、實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)并不一致。如果處理不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致龍口越?jīng)_越深，越來越大，最終造成施工失敗。特別是當(dāng)汛期來臨時(shí)，如果不及時(shí)進(jìn)行封堵，不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)方面的損失，還會(huì)給沿海人民的生命財(cái)產(chǎn)和圍堤造成非常大的影響。所以海堤中龍口的施工是非常關(guān)鍵的。

1 工程概況

霞浦縣沙頭圍墾二期工程與一期工程?hào)|端相接，龍口處于第一合同段的B-B′之間，此合同段使用雙棱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，海側(cè)是拋石棱體，主要由塊石護(hù)坦、護(hù)腳棱體、塊石堤心、預(yù)制混凝土護(hù)面塊體構(gòu)成。其中堤心石的頂部寬度為5.6m，頂部的高度為+4.2m，內(nèi)坡1:1，外坡1:2，護(hù)腳棱體的寬度為 8.1m，使用2.5t扭王字塊對(duì)外坡進(jìn)行保護(hù)。

陸側(cè)使用大型充袋棱體，棱體的頂部高度為6.25m，頂部寬度為 1.8m，內(nèi)坡為1:1，外坡1:2，使用吹填砂布置在陸側(cè)棱體和海測(cè)棱體之間。工程平面布置如圖1所示。

2 工程地質(zhì)水文條件

工程海堤龍口所在的范圍中，頂層是淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑、飽和、壓縮性高。龍口設(shè)計(jì)的低水位為-0.54m，高水位為-2.92m，該地區(qū)屬于海洋性氣候，四季分明，冬季多為東北風(fēng)，夏季多為東南風(fēng)，最大風(fēng)速是 26m/s，每年的8～9月份為臺(tái)風(fēng)季節(jié)。

海域中的潮汐為不規(guī)則的半日潮，平均低潮位 1.12m，平均高潮位 2.54m,歷史最高潮位為5.4m,平均潮差為 1.55m，潮流的走向和等深線的方向相同，最大坡高為 4.8m，長浪向?yàn)镾，頻率為 11.02%。漲潮的流速超出落潮的流速，在春季的流速要低于夏季的流速，最高漲潮流速為1.93m。

3 優(yōu)化各個(gè)施工環(huán)節(jié)

3.1 優(yōu)化龍口的施工程序

因龍口施工處有一個(gè)淤泥層，如果一次加載完成，會(huì)導(dǎo)致基地在短時(shí)間內(nèi)受到較大的荷載，軟土地基無法在短時(shí)間內(nèi)凝結(jié)，造成基地的承載力較低。而且當(dāng)龍口的水比較深時(shí)，水的流速較大，會(huì)對(duì)基底造成較大的沖刷，對(duì)底部拋石的穩(wěn)定性造成破壞。

經(jīng)實(shí)踐證明，在龍口施工過程中，綜合使用土工織物墊層法，降低龍口過水?dāng)嗝娓叨仍O(shè)置底檻是一種非常有效的施工方法。

圖1 工程平面布置圖

該工程使用高度分層合攏，第一層水上拋填至+2.1m堤心石構(gòu)成潛堤，在低潮時(shí)，該潛堤會(huì)露出水面，將全斷面出流轉(zhuǎn)變成堰口出流；第二層拋至+4.1m，在第一層加載時(shí)，水的深度相對(duì)較深，在漲落潮過程中，龍口水流速度較大，對(duì)護(hù)底的沖刷力也較大，是龍口合攏的重點(diǎn)。第二層加載合攏時(shí)，可在退潮時(shí)潮水的位置低于潛堤，到再漲潮至海面和潛堤頂部這段時(shí)間內(nèi)，快速地從陸地上將拋石推入，從而順利的進(jìn)行合攏。

3.2 優(yōu)化龍口的長度和位置

對(duì)龍口位置進(jìn)行確定時(shí)，主要對(duì)施工工藝、海底地質(zhì)情況和水深進(jìn)行考慮，該工程中，原龍口位于二標(biāo)段和一標(biāo)段之間的位置，以C點(diǎn)為起點(diǎn)，順著B點(diǎn)的方向進(jìn)行施工。由于該位置的海底是流塑淤泥，容易受到?jīng)_刷，且水深較大，結(jié)合該工程的施工工藝以陸上推進(jìn)為主，將龍口的位置調(diào)整到距離岸邊方向比較近的地方，經(jīng)過調(diào)整后，龍口位置最近端和淤泥質(zhì)海底處的距離為140m，考慮到堤頭實(shí)際的作業(yè)面積不大，陸地塊石日進(jìn)場(chǎng)量3500m3、海上500m3拋石船的長度以及塊石運(yùn)輸車輛的工作效率，最后將龍口的長度確定為260m。

4 施工中存在的困難

二期海堤原設(shè)計(jì)為突堤式折線型防坡堤，兩側(cè)臨海，潮漲和潮落都會(huì)順著堤坡的軸線進(jìn)退。相對(duì)來說，龍口的橫向流水速度也不高，不過因?yàn)榈诙?biāo)段在施工的過程中，從一期海堤根部附近的F點(diǎn)轉(zhuǎn)向D點(diǎn)，建設(shè)了一條臨時(shí)的公路，和工程的防波堤以及一期工程的東堤共同形成了封閉的水域，而且修建了一條隔堤，此時(shí)二期工程就變成了一個(gè)的封閉的庫區(qū)。在庫區(qū)中，海水漲落的時(shí)候只可以從龍口進(jìn)退，堤的合攏也變成了截留式的合攏，經(jīng)過測(cè)量得出，此工程龍口處橫流的平均流速為 4.1m/s，工程的水位落差為2.38m，瞬間最大流速為 6.1m/s，給施工的正常進(jìn)行造成非常大的困難。

5 施工中的技術(shù)要點(diǎn)

5.1 壓排石和軟體排施工

為了保證潛堤的穩(wěn)定性和安全性，要讓陸上推進(jìn)拋填堤心石和水上拋填潛堤的合攏點(diǎn)與流塑狀的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土保持一定的距離。軟體排的寬度從原來設(shè)計(jì)的109m調(diào)整為120m。該工程中淤泥的厚度為2.4m，為了避免因加載造成的不均勻沉降，而出現(xiàn)排體搭接處脫離的情況，將軟體排水下搭接的長度設(shè)計(jì)為 3.1m。鋪設(shè)好軟體排后，對(duì)壓排石進(jìn)行拋填，單個(gè)壓排石的重量為11～59kg,壓排石的厚度為400mm，拋填的位置在軟體排外邊線1m左右。

在施工的過程中，要按照規(guī)定的要求進(jìn)行施工，為了對(duì)下次鋪排的位置進(jìn)行確定，要使用GPS對(duì)排邊線進(jìn)行跟蹤測(cè)量，鋪設(shè)兩張以上的軟體排后，潛水人員要潛入到水下了解搭接的具體情況，如果有搭接長度不足或者未搭接的情況出現(xiàn)，要立即進(jìn)行補(bǔ)鋪，要確保軟體排處于鋪滿的狀態(tài)。

5.2 上層堤拋填施工技術(shù)

當(dāng)上層堤拋填到+4.1m的高度時(shí)，為了保證合攏一次成功，只需要對(duì)陸上拋填堤心石的推進(jìn)進(jìn)行考慮，不需要考慮加載速率對(duì)淤泥固結(jié)的影響。因?yàn)檫M(jìn)行上層拋填的時(shí)候，潛堤已經(jīng)超出泥面4.6m,潛堤根部和壓排石末端的距離為28m，從潛堤頂經(jīng)過的海水在受到周圍的“靜海水”的阻擋后，到達(dá)軟體末端的時(shí)候，流速已經(jīng)非常的小，將海底產(chǎn)生的沖刷力降低了很多，起到了抵御溢流水流沖刷的作用。

在合攏前，首先要在高平潮的時(shí)候，把裝滿石塊的拋石船開到龍口的位置，在收到合攏的指令后，船上所有的挖掘機(jī)同時(shí)進(jìn)行拋石。為了降低合攏的時(shí)間，陸地上的車輛也同時(shí)將石塊倒入到海中。在合攏的過程中，要提高對(duì)排體兩側(cè)和潛堤頂部水流速度的監(jiān)測(cè)力度。當(dāng)潛堤在低潮期露出后，對(duì)其頂部寬度進(jìn)行測(cè)量，確保和設(shè)計(jì)要求相吻合。為了收集成型后預(yù)留沉降量所需要的參考數(shù)據(jù)，要對(duì)堤身的沉降進(jìn)行觀察和記錄。

5.3 鋪設(shè)防老化土工布

由于龍口位置水流速大，所以要使用防老化土工布在龍口處鋪設(shè)，橫向的鋪設(shè)寬度和所在位置軟體排的寬度相同，縱向要將龍口鋪滿。滾軸為口徑100mm的鋼管，將布卷滾在滾軸上。駁船運(yùn)送完成，并經(jīng)過測(cè)量后，輔助人員可以使用繩索把布卷放到海中，再由潛水員把布卷展開，并沿著布卷放置石袋，間隔距離為1～2m，避免布卷出現(xiàn)偏移的情況。在展開防老化土工布的時(shí)候，要順著水流的方向展開，布的搭接寬度要控制在1m以內(nèi)，在搭接處要相對(duì)密集的設(shè)置石袋。

5.4 堤心石拋填施工方法

壓排石拋填后，為了形成潛堤，需要使用堤心石進(jìn)行拋填，堤的頂部高度為+2.5m,底部寬度為35m，為了提升變坡的穩(wěn)定性，使上層堤拋石加高更容易，要盡可能的使用自然邊坡。因?yàn)橐呀?jīng)鋪設(shè)好壓排石和軟體排，拋石使用船的噸位為550～3000t，每次拋石量不高，加載速率比較低，所以海底沒有出現(xiàn)淤泥翻漿的情況。

為了對(duì)堤心石拋填的質(zhì)量進(jìn)行控制，要對(duì)石料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，要檢查進(jìn)場(chǎng)石料是否出現(xiàn)風(fēng)化的情況。要根據(jù)實(shí)際施工情況對(duì)石料的顆粒直徑進(jìn)行增加，不允許出現(xiàn)裝載小塊石的情況。在拋填的過程中，為了降低堤頭繞堤水流的速度，要按照階梯狀和縱向呈斜坡狀進(jìn)行拋填。

為提高對(duì)水流的監(jiān)控力度，順著潛堤端頭和末拋石段、堤外側(cè)縱向段設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)對(duì)潛堤的拋填進(jìn)行指導(dǎo)，安排潛水員對(duì)軟體排兩側(cè)邊緣位置的排石和潛堤頭部位置的壓排石進(jìn)行探摸，對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行處理。

6 結(jié) 論

在調(diào)整龍口的位置后，利用施工優(yōu)化的方法對(duì)合攏施工進(jìn)行了優(yōu)化，將雙層土工布?jí)|在龍口處的位置，有效的提升了海堤的穩(wěn)定性和抗滑性。同時(shí)使用分層合攏的施工方法也有效的保證了合攏的安全性，降低了工程的資金投入，值得在同類工程中推廣應(yīng)用。

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10.3969/j.issn.1008-1305.2011.05.026

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1008-1305（2014）05-0073-03

鄭雨模（1964年-），男，工程師。