江蘇淤泥質(zhì)海岸灘涂匡圍龍口合龍的實(shí)踐與探討

徐向紅

(江蘇省沿海開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司 南京 210003)

江蘇淤泥質(zhì)海岸灘涂匡圍龍口合龍的實(shí)踐與探討

徐向紅

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龍口合龍是灘涂匡圍的一個(gè)關(guān)鍵工序。文章通過(guò)總結(jié)江蘇條子泥一期匡圍龍口合龍施工失敗和成功經(jīng)驗(yàn),對(duì)低灘大面積匡圍龍口的位置和寬度、龍口防護(hù)、合龍時(shí)機(jī)、合龍施工以及合龍后的保護(hù)等進(jìn)行分析和探討,對(duì)淤泥質(zhì)海岸灘涂匡圍龍口合龍施工具有指導(dǎo)意義。

條子泥;龍口合龍;龍口防護(hù)

1 工程概況

條子泥是江蘇沿海輻射沙脊群中最靠近陸岸的大型沙洲,據(jù)2008年完成的江蘇近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)(江蘇“908專項(xiàng)”)調(diào)查成果,條子泥面積約為528.82 km2。條子泥正位于輻射沙洲的中心,長(zhǎng)期以來(lái)處于淤積環(huán)境中,鄰近岸灘不斷淤高成陸,僅梁垛河閘-方塘河閘岸段自1977年以來(lái)的32年間共匡圍高涂180 km2,一線海堤平均向海推進(jìn)近10 km。

條子泥匡圍一期工程毗鄰大陸岸灘,分布陸界范圍北起梁垛河口外,南至新川港口外,西界為蘇北中部沿海墾區(qū)外堤線,東至江家塢外緣,匡圍面積67 km2。

龍口是指匡圍灘涂海堤施工期間,在海堤施工段預(yù)留一定寬度口門作為龍口,讓圍區(qū)內(nèi)水流通過(guò)龍口進(jìn)出,減少和防止堤內(nèi)外水位差造成已施工圍堤的破壞。在龍口以外的圍堤施工達(dá)到設(shè)計(jì)高度和標(biāo)準(zhǔn)后,選擇合適的時(shí)機(jī)實(shí)施堵口合龍。龍口工程雖是臨時(shí)工程,但卻是圍海工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),龍口的設(shè)計(jì)布置、防護(hù)、施工與匡圍工程能否順利實(shí)施密切相關(guān),直接影響工程的進(jìn)度、投資和安全。

現(xiàn)以條子泥一期匡圍工程為例,對(duì)淤泥質(zhì)海岸灘涂匡圍龍口的合龍技術(shù)進(jìn)行分析探討。

2 龍口技術(shù)準(zhǔn)備

2.1 龍口位置和寬度確定

龍口位置應(yīng)布置在岸線順直、地形平緩,地面高程略低于灘面平均高程的地段,以確保水流平順進(jìn)入龍口,同時(shí)避開(kāi)灘面港汊,避免因口門水流流態(tài)紊亂及不暢造成龍口合龍難度加大。

條子泥一期匡圍灘涂地形平坦,土質(zhì)為粉砂土,可以就地取材,充填砂袋,價(jià)廉易取。龍口寬度主要根據(jù)水力計(jì)算確定,要考慮龍口合龍時(shí)口門水力條件、匡圍面積、合龍工程量和施工條件等因素,龍口最大流速控制在不超過(guò)3.0 m/s。該工程開(kāi)工于2012年11月,計(jì)劃合龍時(shí)間為2013年1月,該區(qū)域2012年1月低潮期最高潮位1.81 m,最低潮位1.2 m。由于條子泥總的區(qū)域呈南北狹長(zhǎng)形,南北長(zhǎng)16 km,且南高北低,西高東低,結(jié)合圍區(qū)未來(lái)的開(kāi)發(fā)利用交通規(guī)劃和當(dāng)前施工臨時(shí)交通需要,按每3.5 km左右做一道隔堤,分成5個(gè)區(qū),每區(qū)按10 km2左右設(shè)1個(gè)龍口,龍口處的灘面高程約為0.8～1.5 m(廢黃河高程,下同),寬度300 m。

2.2 龍口布置及防護(hù)

龍口部位為易沖刷的粉砂土層,為減少龍口進(jìn)占及合龍期間地基沖刷,降低合龍過(guò)程中龍口處水深及合龍難度,海堤進(jìn)占之前需在龍口處采取護(hù)底保護(hù)措施。

考慮海堤設(shè)計(jì)堤腳寬度70 m左右,龍口護(hù)底進(jìn)深設(shè)置135 m,護(hù)底結(jié)構(gòu)采用鋪設(shè)一層380 g/m2(230 g/m2機(jī)織布+150 g/m2無(wú)紡布)機(jī)織復(fù)合布砂肋軟體排,排體外邊線尺寸為:順堤線320 m,垂直堤軸線135 m,砂肋為350 g/m2(200 g/m2機(jī)織布+150 g/m2無(wú)紡布)編織復(fù)合布,直徑0.3 m,排布兩頭砂肋按照0.5 m等距離各加密5條,其余砂肋按照1 m等距離布置;加筋砂肋帶寬5 m,按照1 m等距離布置。

軟體排上用200 g/m2高強(qiáng)編織布+150 g/m2無(wú)紡復(fù)合布充砂袋壓護(hù),等距離20 m,壓護(hù)袋寬4～6 m,順?biāo)鞑贾谩?/p>

在龍口內(nèi)兩側(cè)各設(shè)置1個(gè)砂庫(kù),砂庫(kù)內(nèi)備砂到4.0 m,以滿足合龍用砂及合龍后內(nèi)側(cè)充砂袋和堤心砂施工需要。

在口門形成后、堵口開(kāi)始前以及堵口過(guò)程中截流堤停止進(jìn)占時(shí),應(yīng)對(duì)口門兩側(cè)堤頭進(jìn)行保護(hù),以防止龍口水流、漩渦及堤身滲流對(duì)堤頭的破壞[1]。在龍口外側(cè)設(shè)置1條長(zhǎng)50 m的導(dǎo)流壩,與海堤夾角75°,頂寬3 m,頂高4.2 m,兩側(cè)坡比1∶2,以引導(dǎo)水流。

2.3 合龍時(shí)間選擇

合龍時(shí)間的選擇直接關(guān)系到合龍難度的大小,而且影響整個(gè)工程的進(jìn)展。龍口合龍的時(shí)間在整個(gè)匡圍工程開(kāi)工時(shí)就應(yīng)該統(tǒng)籌考慮,盡量使其安排在冬、春季進(jìn)行,期間潮位在全年中較低,潮差較小,且施工工人處農(nóng)閑時(shí)節(jié)。合龍實(shí)施時(shí)間主要取決于潮汐,應(yīng)盡可能在同一小潮期,一般在7 d以內(nèi)完成。本工程區(qū)域的潮汐屬正規(guī)半日潮,每月有兩個(gè)小潮期,一天有兩漲兩落,且日潮不等現(xiàn)象明顯。農(nóng)歷初七到十三,二十二到二十九是較為良好的時(shí)間段。

2.4 合龍的保障措施

龍口合龍前其兩側(cè)海堤的內(nèi)棱體及堤芯砂必須做足到位,一方面防止?jié)B透破壞;另一方面也為龍口封堵儲(chǔ)備部分備用砂。該區(qū)域附近沒(méi)有塊石資源,且由于海堤成型前交通運(yùn)輸不便,大量外購(gòu)塊石無(wú)法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng),因此,防沖保障材料只能以編織布、充砂袋為主。

龍口合龍期間所必需的施工材料要及時(shí)到場(chǎng),并準(zhǔn)備一定的富余量。砂袋加工要按各種尺寸要求以2∶1的比例備足,備用砂達(dá)到實(shí)際計(jì)算量的2倍以上;機(jī)械設(shè)備、高壓線路及變壓器 (或發(fā)電機(jī))、測(cè)量設(shè)備、水上作業(yè)用衣、施工人員及后勤保障等均需安排到位。

3 龍口合龍的實(shí)施

3.1 合龍施工工藝流程

江蘇淤泥質(zhì)海岸粉砂土抗沖流速小,龍口合龍宜采取平立堵結(jié)合方式 (圖1)。首先在龍口處沿堤方向均勻布置吹砂袋,分層同時(shí)吹砂,逐步抬高口門底檻,龍口高度逐步變小,單寬流量在袋體抬高過(guò)程中逐步減小,在退潮水流減緩且龍口底部水深在0.5 m左右時(shí),開(kāi)始進(jìn)行外海側(cè)合龍砂袋的鋪設(shè)、充灌,充砂袋由兩端向中間立堵連續(xù)作業(yè),一次充灌至4.0 m,完成外側(cè)袋裝砂合龍。

外側(cè)袋體合龍后,開(kāi)始內(nèi)側(cè)充砂袋的充灌,內(nèi)側(cè)充砂袋充灌2～3層后,進(jìn)行堤芯砂吹填,直至完成整個(gè)堤身填筑。

圖1 龍口合龍施工工藝流程

3.2 應(yīng)急預(yù)案

龍口合龍受到潮位、風(fēng)浪、天氣等諸多因素的影響,具有較多不確定性。必須做好不成功的預(yù)案。若龍口第一次合龍失敗,應(yīng)迅速將現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備的軟體排及塊石壓載將龍口底部保護(hù)起來(lái),防止底部刷深,同時(shí)積極準(zhǔn)備砂源,為二次合龍準(zhǔn)備。

龍口合龍過(guò)程中,若出現(xiàn)小管涌、冒渾水等滲漏現(xiàn)象,需鋪設(shè)雙層無(wú)紡布,用散砂堆壓,直至截?cái)酀B流。若袋體頂部沉陷,立即在其上鋪設(shè)一層砂袋并向砂袋內(nèi)充灌砂,同時(shí)在其內(nèi)側(cè)加快吹填堤芯砂閉氣強(qiáng)度,直至險(xiǎn)情解除。

3.3 合龍后的保護(hù)措施

龍口合龍后,立即加高加寬外棱體斷面,一鼓作氣實(shí)施內(nèi)棱體吹砂作業(yè)及吹填堤芯砂,確保防滲閉氣。加強(qiáng)龍口段各個(gè)部位的日夜巡查,發(fā)現(xiàn)管涌、沉陷等,及時(shí)采取措施,防止引發(fā)潰堤現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

江蘇大陸海岸線長(zhǎng)954 km,其中粉砂淤泥質(zhì)海岸線長(zhǎng)884 km,約占海岸線總長(zhǎng)的93%,是江蘇最主要的海岸類型。根據(jù)2008年江蘇近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)調(diào)查,全省沿海淤泥質(zhì)海岸未圍灘涂總面積5 000 km2,居全國(guó)首位。加快江蘇沿海灘涂資源開(kāi)發(fā),已成為一項(xiàng)重大的國(guó)家戰(zhàn)略決策,對(duì)緩解我國(guó)人多地少的矛盾、補(bǔ)充耕地資源不足、拓展長(zhǎng)三角產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間、促進(jìn)江蘇區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要作用。實(shí)施灘涂圍墾開(kāi)發(fā)是 《江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃》提出的重大戰(zhàn)略任務(wù)。為科學(xué)開(kāi)發(fā)沿海灘涂,2010年9月,江蘇省人民政府公布了《江蘇沿海灘涂圍墾及開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃綱要》(2010—2020年),規(guī)劃2020年前匡圍灘涂1 800 km2,其中輻射沙脊群核心區(qū)的條子泥、高泥、東沙三者總匡圍面積為667 km2,占全部匡圍面積的37%。

條子泥一期匡圍工程是江蘇省輻射沙洲區(qū)域百萬(wàn)畝灘涂圍墾的啟動(dòng)工程,該工程所處地理位置獨(dú)特,位于東海前進(jìn)波和南黃海旋轉(zhuǎn)波交匯處,潮差最大可達(dá)9 m,是江蘇沿海灘涂匡圍從高灘向中低潮灘發(fā)展的第一步,它的成功為后續(xù)圍墾積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。

[1] 陳吉余.中國(guó)圍海工程[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2000.