充填沙袋圍堰在近岸灘涂改造工程中的應(yīng)用

◎ 江志微 黃順深 中交廣州水運工程設(shè)計研究院有限公司

1.背景

隨著廣東省委賦予汕尾“建設(shè)成為沿海經(jīng)濟帶靚麗明珠”的科學發(fā)展定位、汕尾規(guī)劃布局“一心一軸，一帶多組團”沿海經(jīng)濟帶的建設(shè)、深汕特別合作區(qū)區(qū)域聯(lián)動發(fā)展和“建設(shè)海洋強市”戰(zhàn)略目標的實施，推進汕尾經(jīng)濟社會發(fā)展走上快車道、保障沿海經(jīng)濟帶開發(fā)建設(shè)布局和海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局進一步優(yōu)化成為汕尾市區(qū)域發(fā)展的重要目標，對海岸帶生態(tài)環(huán)境保護修復(fù)工程也提出了更高需求。

品清湖位于廣東省汕尾市中心城區(qū)，汕尾港東部,面積約22平方公里，具有豐富的旅游資源。多年來，由于品清湖沿岸淺海灘涂受到人類開發(fā)活動影響，以及硬質(zhì)堤岸工程建設(shè)，改變了海岸植被和水生生物賴以生存的基礎(chǔ)，水文環(huán)境的變化加速海岸植物群落向水生植物和旱生植物的演替，固化駁岸阻止和隔斷了灣道與灣畔植被的生態(tài)環(huán)境，使很多陸上植物喪失生存空間，還使一些水生動物失去生存場所，導(dǎo)致海洋濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受毀滅性破壞。

現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，品清湖周邊有紅樹林分布，人工種植紅樹林分布在沙灘兩側(cè),長勢較好。野生紅樹林主要分布在品清湖東南側(cè)灣內(nèi)及石洲水閘周邊，由于海浪侵蝕、缺乏養(yǎng)護等原因致使野生紅樹林生境遭到較大破壞，目前紅樹林長勢較差，零星分布，未形成完整的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)。為了更好地發(fā)揮品清湖紅樹林作為“海洋衛(wèi)士”生態(tài)防災(zāi)減災(zāi)作用，現(xiàn)擬在品清湖南岸劃定長800m的海岸線并向外延伸30m（合共24000m）的面積進行灘涂改造，改造后的泥質(zhì)灘涂用于紅樹林種植，加強沿岸景觀及防風固沙能力。品清湖紅樹林現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 品清湖紅樹林現(xiàn)狀

2.灘涂改造工程

灘涂一般多指沿海灘涂，主要指沿海高潮位與低潮位之間的潮浸地帶。我國夏季高發(fā)的臺風以及海水的環(huán)境污染日益惡化，威脅著人們的生命財產(chǎn)安全和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。沿岸紅樹林是強有力的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，不僅具有防風固沙、保持水土、涵養(yǎng)水源的功能，對于沿海地區(qū)防災(zāi)、減災(zāi)和維護生態(tài)平衡起著獨特而不可替代的作用，同時還可以加強沿岸景觀，對當?shù)氐穆糜尉哂杏行Т龠M作用。先進行灘涂改造再進行紅樹林種植是一種新的造林模式，有別于一般的陸地造林改造，灘涂地土壤含鹽量高，不適合一般樹木的生長，因此將灘涂地改造為適合植物生長的用地，對抵御自然環(huán)境災(zāi)害具有重要意義。為了更好地進行灘涂改造工程，需在擬改造的灘涂外側(cè)設(shè)置臨時圍堰，打造無水環(huán)境。灘涂區(qū)現(xiàn)狀如圖2所示。

圖2 品清湖東南側(cè)沿岸灘涂區(qū)域現(xiàn)狀

3.圍堰選型

圍堰是指在水利工程、水運工程等工程建設(shè)中，為建造永久性水利設(shè)施、形成吹填造地無水環(huán)境等，修建的臨時性圍護結(jié)構(gòu)。其作用是防止水和土進入建筑物的修建位置或者進入吹填場區(qū)等，以便在圍堰內(nèi)排水，開挖基坑，修筑建筑物，進行吹填作業(yè)，紅樹林種植等。圍堰形成是指在海上通過人工圍堰的方式形成一定造陸界限，為后期的吹填、造陸作準備，是圍海造陸工程的基礎(chǔ)。圍堰結(jié)構(gòu)包括永久圍堰和臨時圍堰兩種結(jié)構(gòu)類型，常見臨時圍堰形式包括土石圍堰、充填沙袋圍堰、鋼板樁圍堰等，以上幾種圍堰形式的性質(zhì)特點及適用性如下。

3.1 土石圍堰

3.1.1 土石圍堰的性質(zhì)特點

土石圍堰由土石填筑而成，多用于水利工程，常用作河流上下游橫向圍堰，有時也作為海上臨時圍堰，也可用于紅樹林種植工程中，形成無水環(huán)境。它能充分利用當?shù)夭牧?，對基礎(chǔ)適應(yīng)性強，施工工藝簡單。按堰身是否允許被水淹沒將土石圍堰分為過水圍堰和不過水圍堰。一般情況下均采用不過水圍堰，如需要用到過水圍堰，允許一定時間內(nèi)過水，則需要做好溢流面等處的防沖刷保護。土石圍堰的防滲結(jié)構(gòu)形式有土質(zhì)心墻和斜墻、混凝土心墻和斜墻、鋼板樁心墻及其他防滲心墻結(jié)構(gòu)。

3.1.2 可行性分析

土石圍堰對大部分地理條件、地質(zhì)特征適應(yīng)性較好，但土石圍堰建設(shè)原材料主要為土料和石料，結(jié)合汕尾地區(qū)的實際情況分析，其中土料來源可考慮用絞吸式挖泥船吹填晾曬方式獲得，也可考慮外購?fù)练?，獲取的方式相對較容易。與土料的獲取方式相比，石料的獲取要難得多。首先，汕尾當?shù)夭]有明確的石料來源以滿足建設(shè)圍堰的需要，若是采用外購的方式，成本將大大提升，不利于節(jié)約資金，與本項目初衷不符。同時，汕尾市品清湖藍色海灣整治行動項目為中央財政支持的項目，主要目的為生態(tài)修復(fù)，如采用土石圍堰，需要大量拋石，會對原來的泥質(zhì)灘涂環(huán)境造成較大的影響，且后續(xù)清理拋石工程量較大，清理難度大，因此該法不適用于品清湖灘涂改造工程。

3.2 鋼板樁圍堰

3.2.1 鋼板樁圍堰的性質(zhì)特點

鋼板樁圍堰是臨時圍堰中較常用的一種圍堰。鋼板樁是帶有鎖口的一種型鋼，有直板形、槽形及Z形等不同的截面形式，常用的鋼板樁有熱軋鋼板樁、拉森鋼板樁、冷彎薄壁鋼板樁等。鋼板與木板相比具有更高的強度和硬度，所以鋼板樁的防滲透效果會更好，所適用的范圍也更加廣闊，在我國大型水利工程中該項圍堰技術(shù)得到了廣泛使用。

3.2.2 可行性分析

鋼板樁水上施工一般適合于水深超過4m的水上區(qū)域。品清湖近岸區(qū)域長期水深較淺，當?shù)氐某毕再|(zhì)為不規(guī)則半日潮，即當月球在赤道附近時，潮汐呈半日周期；當月球赤緯增大時，日不等現(xiàn)象隨之增大；在回歸潮時，每日呈現(xiàn)一次高潮和一次低潮的日潮現(xiàn)象。即便高潮位時水深一般也不到2m，一天之中絕大部分時間水深不到1m，難以滿足施工船舶的吃水要求，施工船舶不好進入，鋼板樁施工難度大。另外，對品清湖地區(qū)的地質(zhì)條件進行分析，品清湖地層中上部土層中有超過10m深的軟土層，一般型號的鋼板樁長度難以打穿軟土層進入堅硬巖層中，如若鋼板樁不嵌入堅硬土層，鋼板樁的抗傾覆穩(wěn)定性很難滿足使用要求。若要使鋼板樁嵌入堅硬土層，則需要接樁處理，這將大大增加技術(shù)難度，同時也將極大增加工程的造價，從經(jīng)濟和具體施工的角度看，鋼板樁圍堰并不適合本項目。

3.3 充填沙袋圍堰

3.3.1 充填沙袋圍堰的性質(zhì)特點

充填沙袋圍堰適應(yīng)地基變形及沉降的能力較強、工程費用低、作業(yè)面多、施工速度快，對軟土層較厚的區(qū)域也有很強的適應(yīng)性。

充填沙袋圍堰的施工一般先采用人工將土工織物編織成袋狀，并放置于擬形成圍堰處，同時將擬用來充填的砂料通過陸上運輸卸至堤岸后方，通過推土機推至海邊，再用小型自吸自吹式抽砂泵將砂料抽入提前織好的土工編織袋中，以完成充填沙袋圍堰的施工工作。充填沙袋圍堰較一般的圍堰穩(wěn)定性更好，對不同土層條件的適應(yīng)性較強，應(yīng)用較為廣泛，充填沙袋圍堰結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。

圖3 沙袋圍堰斷面圖

圖4 沙袋圍堰

3.3.2 可行性分析

汕尾市屬于沿海城市，瀕臨南海，且擁有中國大陸最大的潟湖—品清湖，品清湖砂舌口門等處砂源品質(zhì)高，可作為充填沙袋圍堰的原材料，同時該處區(qū)域含砂量大，可以滿足充填沙袋圍堰的原材料供應(yīng)。其次，沙袋圍堰的整體穩(wěn)定性好，對淤泥地基適應(yīng)性強，與品清湖的地質(zhì)狀況契合程度較高，故采用充填沙袋圍堰較為合適該灘涂改造工程。本工程充填沙袋施工如圖5、圖6所示。

圖5 砂料堆存

圖6 充填機械

4.充填沙袋圍堰施工

4.1 沙袋充填施工流程

沙袋充填施工流程如圖7所示。

圖7 沙袋充填施工流程圖

4.2 充填沙袋制作

充填袋采用編織土工布制作，單位面積質(zhì)量為420g/m，其性能指標詳見 《土工合成材料塑料扁絲編織土工布》（GBT 17690—1999）。

4.3 填充袋鋪設(shè)定位

由測量組進行測量定位，邊線上插上鋼管，用自行組裝簡易平板船將折疊好的填充袋運抵施工水域，采用人工低潮定位鋪設(shè)，配合交通船，根據(jù)海水波浪方向，按照順著波浪方向進行鋪設(shè)，填充袋邊角用木樁進行定位，每2米插一根，砂袋縫應(yīng)垂直于壩軸線，沿長邊方向進行鋪設(shè)。鋪設(shè)完后，用袋裝碎石進行沉壓。袖口應(yīng)浮出水面。

4.4 沙袋充填

1）充填試驗：為確保施工質(zhì)量，在正式開工前，應(yīng)進行試充試驗，以取得相關(guān)參數(shù)，以指導(dǎo)正式施工。

2）完成充填試驗后，對充填試驗取得的相關(guān)參數(shù)進行分析，之后進行正式充填工作。

5.結(jié)語

（1）隨著時代的發(fā)展，圍堰結(jié)構(gòu)形式越來越多樣化，由于不同地區(qū)的地理環(huán)境及地質(zhì)特征可能存在較大的差異，因此，對圍堰結(jié)構(gòu)形式的選擇上也應(yīng)因地制宜，根據(jù)工程所在地的詳細特征以及資源狀況、工程類別等選擇最適宜的圍堰結(jié)構(gòu)形式，這樣有利于節(jié)省資金、節(jié)約資源。

（2）充填沙袋圍堰作為臨時圍堰的一種，具有原材料易取得、施工速度快、施工難度低、穩(wěn)定性好、易于維護、成本低廉以及保護環(huán)境等優(yōu)點，在灘涂改造工程中運用較為廣泛。同時充填沙袋圍堰適應(yīng)性強，適用于絕大多數(shù)的土質(zhì)類型，且易于就地取材，極具優(yōu)越性。