淺談在低灘圍墾中圍堤龍口的設計與施工

趙志祥，郟日堂

（江蘇祥通建設有限公司,江蘇 無錫 214000）

1 前言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,土地資源的缺乏越來越被人們所認識。因此,在淤積性灘涂圍墾造地和新廠區(qū)選址規(guī)劃時,常常將圍堤的起圍線選定在平均低潮位線以下,來保證工程的整體布局要求,減少單位面積造地的投入,提高工程投資效益。低潮位以下施筑擋潮圍堤,設計一般采用砂袋,在吹填砂袋的過程中,潮漲潮落的出入口（一般稱龍口）的確定和施工,是整個圍墾工程最關鍵的環(huán)節(jié)。它的成功與否直接影響到整個工程的工期與投資。本文就龍口的設計、施工的有關技術上的問題進行論述。

2 龍口的設計

2.1 龍口寬度的確定

（1）相關參數(shù)的選定

龍口寬度的選定與圍堤所包圍的面積和漲潮時圍堤內(nèi)的水位（簡稱庫容）直接相關,庫區(qū)的水量越大,所需的龍口寬度就越寬。一旦圍堤棱體形成后,漲潮后進入庫區(qū)的水體都要通過龍口排出。

合攏施工期通常安排在一個潮汛周期（15天）低潮的時期,因此,正常情況下,合攏前要通過龍口排出水量是庫區(qū)低潮期圍堤內(nèi)最高的水位所對應的庫區(qū)面積A1（m2）與通過龍口一個時段（t）退水后,龍口位置的水位（H2）達到開始施工時所對應的庫容面積A2。所以兩水位差之間的庫區(qū)內(nèi)總水量。一個漲落潮過程為12h,為保證有足夠的時間進行封堵龍口,通常取退水時間為t=4h,則龍口設計流量Q=W/t。

水力學無底檻寬頂堰淹沒出流流量公式為：

得到龍口的設計寬度為：

式中：B堰底寬度,這里指龍口的寬度；Q為龍口的流量,按上述分析推算；m為寬頂堰直角式流量系數(shù),因龍口寬度與庫區(qū)寬度比值較小,約等于0,故取m=0.32；σs為寬頂堰淹沒出流淹沒系數(shù),由于正常圍堤外退落潮水位較庫區(qū)的水位下降快,龍口排水的水流流態(tài)是由淹沒出流逐漸演變?yōu)樽杂沙隽?所以σs取0.5 左右；e0為側(cè)收縮系數(shù),在龍口設計時可取1.0；H0堰上水頭與行近流速之和,設計龍口寬度時行近流速可忽略不計。H0就是龍口的內(nèi)水位。

（2）工程實例

江蘇省東臺市條子泥圍堤工程位于江蘇中部沿海灘涂,東臨黃海,項目區(qū)自然灘面高程多在高程-0.5 m~2.5 m（廢黃河基面）,I期工程圍堤與老圍堤平行,南北方向長度2.75 km,隔堤垂直于老堤向外延長,長度2 km,正常低潮位高程1.00 m,庫區(qū)面積A1約為2.5 km2,圍堤起圍在高程0.0 m等高層位置,龍口底高（寬頂堰底高）退潮后水位達到0.3 m時開始合攏,此時庫區(qū)水面積A2約為1.05 km3。

本工程實際采用龍口寬度為120 m,在施工實際中封閉時效果比較理想。

2.2 龍口位置的選定

龍口的位置應選擇在施工期正常季節(jié)風的背水側(cè),龍口的底高程確定為圍堤軸線位置的平均灘地高程。確定過高會延長庫區(qū)的排水速度,減少潮水的有效工作時間；確定太低退潮時龍口水流流速快,不利于龍口的防護。

特別注意的是龍口位置應遠離老港槽和地質(zhì)條件不利的地段,以保證施工期龍口的安全。

2.3 龍口的防護設計

如圖1所示,龍口的底部防護鋪設300 g/m2以上針刺復合土工布軟體沉排,復合土工布力學性能要求參考值見表1。

表1 復合土工布力學性能要求參考值

圖1 龍口保護示意圖

軟件沉排用縫制機織布管袋砂肋條壓載,間距1.5 m。砂肋條用寬度為6 cm丙綸帶固定。沉排布鋪設延伸至兩側(cè)棱體不少于50 m。龍口的兩側(cè)吹砂袋棱體50 m范圍內(nèi)要用防沖刷機織土工布作為充填砂袋的材料,以保證龍頭不易沖刷。

3 龍口的防護與監(jiān)管

龍口施工結(jié)束后,要組織專職人員,落實專用設備對龍口進行監(jiān)督和防護。

1）基面軟體沉排復合布如發(fā)現(xiàn)破裂要用同樣材料縫補,搭接長度大于3 m。

2）壓載砂肋條變位要及時糾正,出現(xiàn)流砂現(xiàn)象要查明原因后吹填補充。

3）觀測軟體排兩側(cè)與土面交界處的變化情況,如發(fā)現(xiàn)沖坑要拋砂袋上壓塊石防護。防止深坑沖刷波及到龍口和兩側(cè)棱體的安全。

4）兩側(cè)棱體（龍頭）有變位和坍塌現(xiàn)象時要用同樣砂袋吹填加固。

4 龍口的合攏施工

4.1 合攏應具備的條件

合攏前圍堤的外棱體高程必須達到正常高潮加安全超高,內(nèi)棱體高程達正常潮位,兩棱體間的填心土（又稱閉氣土）達60%~70%以上。

4.2 合攏前的準備

4.2.1 材料設備的準備

根據(jù)龍口吹填的工程量和合攏施工期要求,配備充足的吹填機械和輔助耗材。主要有：泥漿泵及其配套的設置、發(fā)電機組、交通定位船、地錨、繩索、通訊設備、照明設備、救生器材等。

4.2.2 土源的準備

龍口合攏是要求在最短的時間內(nèi)將龍口的棱體一氣呵成的吹填好,且取土施工時要不受潮汛的影響。因此取土的土源準備很重要。一般在龍口的兩側(cè)設計砂庫,砂庫的庫容為合攏至安全高度的內(nèi)外棱體與填心土總量的1.2 倍。砂庫的位置見圖1。

4.2.3 充泥袋的準備

合攏前外棱體所設計各層砂袋都必須預先加工結(jié)束。水下吹填砂袋受潮汛的水流沖擊會損失破壞部分砂袋。因此,加工時這類規(guī)格尺寸的砂袋要有備用的數(shù)量。

4.3 龍口的合攏施工

4.3.1 斷水前的施工

龍口斷水前的吹填封堵方式有：立堵、平堵、平堵與立堵相結(jié)合三種。其封填效果各有利弊,經(jīng)過多次觀察比較,采用平、立相結(jié)合施工方式為宜。

圖2 是上海浦東新區(qū)七甲港圍海造地工程龍口合攏封堵順序示意圖。①~⑥號為砂袋水下吹填。

圖2 上海浦東新區(qū)七甲港圍海造地工程龍口合攏封堵順序示意圖

施工工藝和技術要點為：

1）將設計規(guī)格的砂袋在龍口的兩側(cè)展開,四角和長度方向的一定位置用繩索固定；同時龍口中心兩側(cè)定位船到位,四周設計固定砂袋的地錨或樁。

2）將泥漿泵的輸泥管均勻插入砂袋的對應位置,泥管的插入深度不少于1.0 m,并用鐵絲綁扎固定。

3）用運輸船將繩索送到對岸的地錨及定位船上。

4）在低平潮龍口水流流速較低時,將砂袋鋪展到設計位置。

5）砂袋定位后開始向袋內(nèi)吹泥,充灌時間以砂袋體積與所有泥漿泵單位時間內(nèi)充填量來確定。一般砂袋吹填高度0.5 m~0.6 m為宜,同時各方向的繩索松緊度根據(jù)砂袋下沉變位及時作相應的調(diào)整,以拉緊不將砂袋拉破為標準。

4.3.2 斷水期與斷水時間的選定

龍口閉口斷水期要選在一潮汛的最低潮的時期,斷水時間一般根據(jù)庫區(qū)的水位與預測開始漲潮的時間,有條件的情況下,盡量推遲到漲潮前1 h,這樣使庫區(qū)有更多的排水時間,而減少合攏后的機械抽排水量。

4.3.3 龍口的合攏施工

斷水前首先將龍口的外側(cè)塊石棱體加高,并把排水口封閉,使水流近似靜水,然后將設計好的砂袋鋪展并固定好開始吹填。為保證吹填的速度和質(zhì)量,在砂袋達到設計高度時,在內(nèi)側(cè)對砂袋開小孔放水和浮土,成型后立即鋪砂袋加高,吹填增高的速度要大于漲潮的速度。

外棱體達標后,為保證龍口安全渡汛,內(nèi)棱體和填心閉氣土的吹填要跟上。確保在下一次潮大汛來以前能達到確保工程安全的要求。

5 結(jié)語

1）起圍線在低潮位以下施筑擋潮圍堤時,圍堤龍口的設計與施工是工程的關鍵,在工程實施時要高度重視。

2）龍口保護施工的同時要對正常退潮的港槽進行地基保護處理和封堵,避免形成多個龍口,確保圍區(qū)的漲、退潮水流從設計的龍口出入。

3）如圍區(qū)內(nèi)灘面有抬高高程設計要求時,可在吹填圍堤的同時用深水挖泥船對庫區(qū)進行吹填,抬高庫區(qū)和龍口底高程,減小合攏施工的難度。