復(fù)雜河道下龍口合攏技術(shù)

黃宗清

摘 要：龍口合攏是圍堤工程的關(guān)鍵，龍口合攏的成敗對(duì)圍海工程的進(jìn)度、投資和質(zhì)量有著很大影響。本文針對(duì)沿海淤泥質(zhì)海岸且河道復(fù)雜地區(qū)，采用拋石結(jié)合土工模袋充砂的龍口合攏工藝，降低了合攏風(fēng)險(xiǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：龍口 合攏 拋石 土工模袋

1.引言

傳統(tǒng)的龍口合攏方法主要有直接拋石合攏和土工模袋充砂合攏兩種方法。本工程采用拋石結(jié)合土工模袋充砂堵口合攏技術(shù)，首先在龍口堤軸外側(cè)利用拋石墻截流后再進(jìn)行堤內(nèi)側(cè)吹填袋裝砂棱體及閉氣土方，最后形成整個(gè)堤身斷面，取得了成功。該工藝可以運(yùn)用于水流條件下的龍口封堵。

2.工程概況

本工程位于江蘇省南通市濱海園區(qū)東側(cè)黃海灘地，小廟洪水道末端，河道錯(cuò)綜復(fù)雜。工程位置歷史高潮位4.48m（國家85基準(zhǔn)，下同），歷史低潮位-3.6m，平均高潮位1.91m，平均低潮位-1.82m，平均潮差3.73m，灘地土質(zhì)為粉沙土，抗沖刷能力極弱，極易被潮水沖刷，加上本工程施工區(qū)域聯(lián)通內(nèi)陸河道，因此在圍堤施工中防水流沖刷是工程的重點(diǎn)。

3.龍口平面布置及結(jié)構(gòu)

原則上龍口的寬度應(yīng)盡可能窄些，減少截流的延續(xù)時(shí)間，但以不引起龍口及其下游河床的沖刷為限。根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)結(jié)合水力計(jì)算，控制龍口最大流速3.5m/s，確定龍口保護(hù)期寬度為180m，合攏期寬度為60～80m，龍口兩側(cè)設(shè)泥庫。為確保合攏前龍口底部不被沖刷，龍口底部采用砂肋軟體排+拋石進(jìn)行防護(hù)。龍口結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)采用大型充砂袋結(jié)構(gòu)堤芯充填優(yōu)質(zhì)閉氣土方，內(nèi)側(cè)邊坡為1∶2.5，外側(cè)邊坡為1∶3，外側(cè)采用灌砌塊石護(hù)面，堤腳采用200～300kg塊石護(hù)腳。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況因地制宜，本工程龍口合攏段創(chuàng)新式的采用外棱體拋石結(jié)構(gòu)，經(jīng)水力驗(yàn)算，穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.施工重點(diǎn)難點(diǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

本工程施工區(qū)河道錯(cuò)綜復(fù)雜，且鄰近外海，受風(fēng)浪及海流影響較大；施工區(qū)交通不便，水電供應(yīng)困難，工況惡劣；龍口底部以淤泥質(zhì)粉砂為主，穩(wěn)定性差；施工區(qū)潮差較大，大潮汛最大潮差5m，龍口每天需經(jīng)歷兩次漲落潮，受沖刷嚴(yán)重。因此龍口合攏堤身的穩(wěn)定性以及龍口合攏時(shí)的防沖刷為本工程面臨的主要難點(diǎn)，對(duì)此，采取以下措施：

4.1施工組織措施

科學(xué)組織，合理安排施工活動(dòng)。確定施工方案，根據(jù)總工程量和工期合理劃分施工區(qū)和安排施工工作面，形成流水施工。主動(dòng)改善施工條件，形成有利施工環(huán)境，克服風(fēng)浪及海流的影響，先期進(jìn)行拋石連續(xù)墻，形成擋浪屏障，有利于內(nèi)側(cè)土方施工。進(jìn)場(chǎng)材料克服陸運(yùn)不便的困難，組織水上運(yùn)輸進(jìn)入施工區(qū)。

4.2堤頭砂袋與拋石結(jié)合部位的防護(hù)措施

砂袋與拋石結(jié)合不穩(wěn)易發(fā)生滑移及砂袋破裂問題，在砂袋外側(cè)包裹一層軟體排排布，對(duì)砂袋有效保護(hù)，砂袋施工完成后在砂袋外側(cè)及時(shí)做好護(hù)腳，增加堤身的穩(wěn)定性。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)堤身的沉降位移觀測(cè)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)周圍水深的變化。

4.3防滲、防沖刷的措施

為了保證堤身穩(wěn)定，必須進(jìn)行防滲措施，拋石墻截流之后平潮位時(shí)立即組織船舶和人員對(duì)拋石墻兩側(cè)覆蓋一層軟體排排布，排體底部延伸3米并用袋裝碎石壓載，從內(nèi)側(cè)底部鋪設(shè)橫穿拋石頂面并延伸至外側(cè)底部。

龍口合攏隨著龍口寬度的縮小，水流會(huì)不斷增大，對(duì)龍口頭部砂袋造成嚴(yán)重沖刷。采取抗拉強(qiáng)度更好的260g/㎡機(jī)織布袋代替200g/㎡的編織布袋，起到抵御潮流沖刷的作用。龍口保護(hù)期底部先鋪設(shè)軟體排，延伸至龍口范圍外100m，加大護(hù)底寬度，并及時(shí)跟進(jìn)拋石壓排。在龍口合攏前采取充填大砂袋壓穩(wěn)護(hù)底，以防縮窄后水流流速增大掀起軟體排。

4.4合攏時(shí)間與方式

合攏時(shí)間的選擇不僅關(guān)系到合攏難度的大小，而且影響整個(gè)工程的施工部署。合攏施工必須一氣呵成，在一個(gè)小潮汛內(nèi)將合攏寬度收縮到60～80m，最終的合攏寬度選擇在50m作業(yè)，龍口合攏一氣呵成。封堵龍口時(shí)間選擇在11月至1月份枯水期，但要注意寒潮的影響，各龍口最終合攏選擇風(fēng)浪較小的低平潮時(shí)間，有效作業(yè)時(shí)間約5小時(shí)。

5.龍口合攏施工工藝

5.1合攏施工條件

首先，堤身全線已達(dá)到設(shè)計(jì)高程，龍口已經(jīng)護(hù)底，滿足合攏后防滲穩(wěn)定要求。其次，合攏土工材料及砂石料已備足需用量的2.0倍左右，所使用的設(shè)備良好，滿足施工要求。再次，合攏的設(shè)備、材料和人員必須安排到位。最后，合攏期間選在天文最低潮、合攏時(shí)的各種應(yīng)急措施已落實(shí)。

5.2施工流程

測(cè)量定位→龍口護(hù)底→龍口縮窄→外棱體拋石墻截流→內(nèi)棱體袋裝砂合攏→閉氣土方吹填→外側(cè)拋石保護(hù)。

5.3合攏施工

5.3.1護(hù)底施工

為防止龍口所在部位的基礎(chǔ)沖刷，需對(duì)龍口底部采用充填砂肋軟體排及散拋石加以保護(hù)處理。具體方法是：在其他堤段高度仍低于平均水位，預(yù)留龍口的堤段尚未形成集中水流前，采用充填砂肋軟體排及散拋石護(hù)底。為達(dá)到有效保護(hù)，龍口保護(hù)面積設(shè)置為300×300m，護(hù)底排布整塊制作，寬度為100m，長(zhǎng)度為60m，搭接長(zhǎng)度不小于5m。排布在廠內(nèi)加工后用定位船運(yùn)到鋪設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，在龍口的兩側(cè)分別布置2條長(zhǎng)度60m左右的定位船，利用定位船上的絞錨機(jī)將排布展開并鋪設(shè)到指定位置。鋪設(shè)好后，砂肋軟體排充灌采用吸砂船直接充灌。砂肋充灌完畢后利用船載挖掘機(jī)進(jìn)行拋石壓排等防護(hù)工作。拋投砂肋軟體排壓載塊石必須分區(qū)，準(zhǔn)確定位，達(dá)到拋投均勻，壓載塊石粒徑25～45cm。

5.3.2縮窄施工

保護(hù)期龍口設(shè)置一般較寬，本工程最寬達(dá)180m，如果直接進(jìn)行拋石合攏工程量大，造價(jià)高，合攏困難，所以一般在合攏前幾個(gè)潮次將龍口收縮到60～80m左右。施工方法為：先施工至高程+1.5～+2.0m，利用合攏前退潮時(shí)間將收縮段突擊施工至高潮不過水標(biāo)高。龍口縮窄由兩側(cè)向中間縮進(jìn)，采用袋裝砂棱體結(jié)構(gòu)平推，將龍口位置縮窄至60～80m。龍口縮窄利用吸砂船及泥漿泵的方式充填袋裝砂。

5.3.3拋石墻施工

因底部土層為淤泥質(zhì)粉沙土，受潮汐影響水流流速快，合攏期施工工作時(shí)間短，施工強(qiáng)度高，采用傳統(tǒng)的充泥管袋合攏風(fēng)險(xiǎn)較大。經(jīng)研究采取龍口堤軸外側(cè)拋石連續(xù)墻截流工藝，在最終合攏段的外側(cè)構(gòu)筑一道拋石連續(xù)墻，在龍口的中心外側(cè)拋填標(biāo)高至+5m確保高潮不過水，斷面呈梯形狀。拋石采用大型運(yùn)輸船運(yùn)至倒駁點(diǎn)，再由倒駁船乘潮時(shí)運(yùn)至龍口外側(cè)，船舶定位完畢后，采用平堵加立堵相結(jié)合的方式將外棱體從底層往上拋石至+0.0m，起到護(hù)底的作用，最后拋石加高至+5.0，確保高潮位不過水。施工完畢后觀察沉降情況。拋石宜選擇低潮作業(yè)，減少偏差現(xiàn)象。

5.3.4袋裝砂及閉氣土方施工

袋裝砂的施工直接關(guān)系到整個(gè)龍口封堵的安全，如果袋裝砂施工進(jìn)度緩慢，即使龍口外棱體封堵后，經(jīng)過幾個(gè)大潮也可能出現(xiàn)潰堤現(xiàn)象，因此，無論如何需要保證內(nèi)棱體袋裝砂的施工強(qiáng)度，盡快形成斷流的靠背砂。具體施工方法：龍口拋石完成截流后，在平潮時(shí)對(duì)拋石墻兩側(cè)覆蓋軟體排，內(nèi)側(cè)排布?jí)狠d袋裝碎石。鋪設(shè)完畢后集中所有的設(shè)備從龍口兩側(cè)兩個(gè)作業(yè)面相向階梯式推進(jìn)內(nèi)棱體及閉氣土方，在大潮汛來臨之前達(dá)到設(shè)計(jì)斷面，確保合攏成果。

6.結(jié)束語

本文針對(duì)沿海淤泥質(zhì)海岸且河道復(fù)雜地區(qū)的惡劣工況因地制宜，采用拋石結(jié)合土工模袋充砂的龍口合攏工藝，認(rèn)真分析研究龍口合攏過程中可能出現(xiàn)的難點(diǎn)，積極落實(shí)措施和對(duì)策，實(shí)現(xiàn)了龍口的合攏，取得了較好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，為同類工程施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。