青屿门围垦工程深港软基处理及施工论述

关锦荣

（福清市水利局，福建 福清350300）

青屿门围垦工程位于福清市兴化湾北侧港湾内，围垦面积390.6hm2，是福建省首例以个体形式投资建设的滩涂围垦。该工程从海堤基础抛砂开工到堵口合龙成功仅用了133d时间，实现了当年围垦当年出效益。目前围垦工程已建成多年，工程主体建筑物运行稳定，垦区经济效益显著。

该工程建设总投资1863万元，工程主体建筑物有：①海堤：全长398m，最大堤高15.2m，朝向正东。 ②纳潮闸：1座（5孔×3m），闸底高程－2m（施工中改为－2.5m），位于海堤南端。③排涝闸：1座（3孔×3m），闸底高程－1m（施工中改为－2m），位于海堤北端。

该工程海堤属深港淤泥软基，淤泥层在桩号0＋148～0＋318为深灰色淤泥层，厚度6m，淤泥含水量高71%～75%，呈饱和流塑状态，抗剪强度平均值为3.4kPa；口门小，港道深，港底最低高程－9.2m，低潮时有6m多水深，一般高潮位3.8～4.5m，历史高潮位5.26m，一般低潮位－2～－2.7m，最大潮差约7m，高潮位在4m时，堤内容量达1378.2万m3；工期要求紧，原设计工程施工工期安排15个月（其中海堤堵口合龙时间在12月份），当时水产养殖业正兴，业主要求海堤堵口合龙时间赶在大潮前1个月，便于9月份投苗，实际上要求工期提前4个月。也就是说海堤在设计和施工技术上必须突破在深港软基上快速建高堤的难度。

针对深港软基快速筑堤这一特殊情况，就青屿门围垦工程海堤施工中基础处理、堵口技术、堤身加荷等若干问题作出了论述。

1 海堤工程基础处理措施

青屿门围垦工程海堤设计的主要矛盾是地基问题，要做到断面设计轻巧且能够抵挡住大潮、台风、地震的袭击，又要适应基础塑性变形，避免应力集中，使堤身荷载与基础抗剪强度增长相适应。

青屿门围垦工程海堤基础处理措施采用：

（1）水平排水与浅层竖向排水相结合的固结方法，以快速提高地基软土层抗剪强度和基础承载力，满足堤身填筑加荷的需要。通过加大深港基础抛砂厚度，加强淤泥层的排水固结效果，提高地基承载力。

应用“沙垫层有效固结压力法”计算程序，确定海堤基础抛砂厚度，其中最深港道抛砂厚度达6.2m，其余堤段抛砂厚度1.4～4m。基础抛砂设计要求为中粗砂，含泥量小于3%。通过海堤代表断面抗滑稳定计算表明，内外坡最不利滑动圆弧是二级压载和一级压载交界处，其最小安全系数为1.06，与规程中的最低值1.05相比几乎没有余度，加上工程工期的缩短，设计上采取二级压载来增加部分一级压载抗滑力量，让堤身更趋稳定。

沙垫层在施工中采用280m3开底式砂驳船机械化施工。从3月26日海堤桩号0＋289向北进占开始抛砂，先抛下游压载基础，高程控制在－3～－4m之间；下游挡砂棱体抛投后，也同时进行抛砂垫层施工，棱体抛砂高程在－2m左右。由于工期要求在5个月内实现合龙，施工强度大，在没有采取打设排水板等竖向排水措施的情况下，加大沙垫层抛沙厚度才能适应工程高强度施工进度需要，因此在施工中要严格测量抛砂至设计高程和沙层面的平整度。

（2）在沙面上铺设一层加筋软体排土工织物，可改善地基应力分布，使堤身荷载能够更均匀地传递到地基，利用土工织物的抗拉强度，减少由于快速加荷引起的侧向变形，同时起到护沙、防冲作用。

加筋软体排土工织物施工要求厂家提供与水流方向设计分区段等长（长34～28m）、幅宽14m已拼好的整块土工布。深水港区铺设土工布难度较大，工程施工单位在大型围垦—过桥山围垦工程施工中必须保证土工布按设计要求在沙面上平稳就位。

（3）在堤身上、下游两侧抛加一定数量的二级压载，以加强基础抗滑力量，保持堤身的正常稳定。海堤上、下游压载及块石棱体抛填均采用分级、分层加荷，控制加荷速率的办法，从北海向青屿方向（南）赶潮水推进。上、下游压载在－5m高程船抛至－4m高程，上游压载在－1m高程和下游压载在－2m高程，采用车抛进占。棱体第1层从－1m高程，第2层从0.5m高程，第3层从2m高程，第4层从3m高程，第5层从3.7m高程，第6层从4.2m高程进占，每层加荷相隔7～10d，每层加荷之前日沉降量必须控制在20mm以内。船抛块石单块重量在50kg以上要求占50%以上，30～50kg要求占35%，30kg以下要求占15%。 浅滩段采用翻斗车与装载车相结合的机械化施工，车抛可增大单块块石重量，施工强度大，且块石级配较好，底槛平整度较佳，并改善水力条件，所以在施工中，在海堤基础承载力允许的情况下，尽量降低船抛高程，增加车抛石的工作量。

山土闭气设计高程在±0m高程以上，鉴于青屿门海堤深港软淤泥基础的特性，山土闭气加荷是一项极其复杂的施工项目。填筑过程中采用分级分层加荷，1层加荷以30cm为宜，控制加荷速率采用小潮大断面低高程进占、大潮小断面抬高的施工办法，既要保持大堤的稳定，严格控制加荷速率（日沉降量控制在20mm以内），又要不让山土过水，以防冲刷流失。山土闭气采用挖掘机挖土自卸汽车运输，并配合推土机推土碾压，以保证填土层的密实性。

值得一提的是，在断面抛石体与闭气体的接触面，施工中采用铺设有纺倒滤土工布，大大降低了棱体的渗流量，减少抛填土方的流失损耗，有利于土方的填筑进占。

2 堵口技术

由于工期缩短，堵口时间务必安排在8月底之前进行，且应在较短的时间内闭气合龙，以便留出时间进行全断面闭气体加高培厚施工，以达到设计断面。

2.1 龙口位置与堵口条件

堵口段位置在初设阶段是拟定在桩号0＋148～0＋243，口门宽度95m，滩涂平均高程为－8.1m的深港软基上。施工中考虑工程地质（在青屿方向的0＋098～0＋138堤段基础为强风化凝灰熔岩）和施工水力条件（两岸8孔水闸必须赶上参加分流），龙口位置从北海侧向青屿侧推移，且可以缩短龙口宽度至60m。

龙口位置底槛高程为－1m，且棱体采用全块石铁笼护底。7月10日继续压缩口门至40m，形成小龙口，位置为桩号0＋098～0＋138，且龙口底槛用全块石铁笼抬高至1m高程。堤身内与外棱体连接的跌坎采用铁笼抛至0高程，与棱体人工排铁笼形成1m的消能落差。从南端将龙口段压缩至40m形成小口门，且用全块石铁笼保护底槛。小龙口的南端是天然岩石礁盘，北端已用大块石裹头，整个龙口抗冲能力较强。

除桩号0＋231～0＋281， 堤段海堤高程在3.94～4.12m外，非龙口堤段棱体均已达到4.5m的消浪平台高程，闭气体已填筑至4m高程，说明堵口条件日趋成熟。

2.2 堵口水力计算

设计单位根据堵口施工期工地实际潮位情况，考虑两岸8孔水闸（净宽24m）已可参加分流，当高潮位3.5m，龙口宽度40m时，堵口水力电计结果见表1。

表1 堵口水力计算

从表1结果看，堵口潮水流速并不大，龙口的水力条件已不是制约因素，加上两岸及龙口底槛完善的保护，堵口施工条件已成熟。

2.3 堵口合龙时机

经多方精心安排并研究决定，拟8月8日开始堵口，计划用2d时间完成堵口截流，利用小潮期进行土体闭气施工。

施工从8月8日晚6：00开始，采用立堵的办法，在4m高程从0＋138桩号端一次性单头进占，在此过程中向龙口抛填的大块石重量在50kg以上。由于正值农历6月17日大潮，高潮位达到3.65m，比堵口水力计算时预计的3.5m高潮位要高，潮水最大流速应大于4m/s，抛向龙口的大块石大都被水流冲向上游，滚进闭气体区域内。为扭转这一被动局面，决定加大抛石量，拓宽棱体施工面道路至6～7m，保证施工往返车辆不间断抛填，同时选择100～200kg特大块石加大抛填重量。通过采取以上措施，终于在8月9日11：00于桩号0＋098处顺利合龙，堵口截流一次性成功。

3 堤身加荷速率控制

3.1 海堤施工安全监测点的确定

海堤软基施工最重要的一环要控制堤身加荷速率与地基抗剪强度增长相适应，否则极易产生滑移垮堤事故。为此首先建立海堤安全监测点，在块石棱体层面需设置沉降、位移观测点。 施工中在桩号0＋261（1＃）、0＋243（2＃）、0＋223（3＃）、0＋199（4＃）分别设置4个观测点，以监测海堤沉降、位移情况。其中1＃、2＃、4＃观测点埋设在外棱体－1m高程，3＃观测点埋设在外棱体2m高程。施工技术人员须跟班连续观测，及时了解在加荷作用下的变化情况，若日沉降量大于20mm，必须立刻停止施工加荷。

3.2 堤身加荷速率要与地基固结抗剪强度增加相适应

施工中堤身土方采用分层加荷，严格控制加荷厚度。桩号0＋153～0＋324堤段闭气体分4层施工加荷：第1层-1～0m高程抛填海泥掺砂，第2层0～2.4m高程车抛山土，第3层2.4～3.5m高程车抛山土， 第4层3.5～4.2m高程车抛山土进占。 其中桩号0＋238～0＋268堤段的土方在2.4m高程进占时出现向上游滑坡现象，产生异常沉降达2m多，同时带动内压载向上游推移，并下沉50cm。该堤段在7月14日开始由3.5m高程加高至4.2m高程。7月19日进行4.2m高程断面扩大时，在桩号0＋231～0＋281堤段再次出现闭气体向上游滑坡现象，下沉0.8～2.5m，在1＃观测点，实测棱体5h内沉陷位达23cm。

面对超常规的闭气体滑坡和棱体沉降现象。分析其原因，认为当时潮水正上涨，最高潮位达3.7m，而滩内水位较低，处在0m高程，内外形成水位差，整个堤段挡潮压力加大，由于闭气体一味地加高进占，未及时扩大堤身断面，在水压力作用下，导致土体向内滑坡；另一原因是土方一次性操之过急，施工方麻痹大意，加荷厚度过大，软基固结强度不及加荷速率，导致基础承载力超过极限，产生基础浅层滑动，从而带动土体产生滑坡。

处理措施：立即调动280m3的砂驳和车船对险段的上、下游侧压载进行抛砂抛石加高到0～－2m和0～0.8m，以加大压载重量。并密切关注沉降、位移情况，待日沉降量稳定在20mm/d以内时，再采取少量加荷逐步加大堤身断面的办法，使海堤稳步加高。

4 结语

（1）青屿门围垦工程海堤基础采用水平排水与浅层竖向排水相结合的办法，快速提高地基软土层的抗剪强度和基础承载力；并在沙面上铺设一层加筋软体排土工织物，有效改善了地基应力分布，使堤身荷载能够更均匀地传递到地基去，利用土工织物的抗拉强度，减少由于快速加荷引起的侧向变形，同时起到护沙、防冲的作用；通过增设二级压载来增加部分一级压载抗滑力量。实践证明，青屿门围垦深港软基基础处理、施工方法是正确的、成功的。它的实施为平均高度在12m的海堤能在4个多月的时间里快速合龙奠定了坚实的基础。

（2）堵口方案多元优化组合，根据施工状况不断修改调整，所以堵口条件一旦成熟，即可利用一个潮水期让堵口截流一次性成功。

（3）在断面抛石体与闭气体的接触面，施工中采用铺设有纺倒滤土工布，大大降低了棱体的渗流量与抛填土方的流失损耗，为工程节省了投资，并赢得了宝贵的时间。

（4）堤身建立安全监测点加大堤身加荷速率监测力度，严格控制施工加荷是海堤土方闭气成功的关键。

（5）青屿门海堤经过多年来的运行，经受了台风大潮的考验，目前各项指标运行正常。经竣工决算比初设节省工程量15%，节省投资390万元，总工期提前5个多月，实现当年效益800多万元，堪称福清围垦史上一次成功的典范。

［1］胡荣辉，张五禄.水工建筑物［M］.北京：水利电力出版社，1993.6.

［2］福建省水利厅.福建省围垦工程设计技术规程［M］.1992.12.

［3］陶同康.土工合成材料与堤坝渗流控制［M］.北京：中国水利水电出版社，1999.8.

［4］水利部国际合作与科技司.堤防工程技术标准汇编［G］.北京：中国水利水电出版社，1999.9.

［5］杨邦柱，焦爱萍.水工建筑物［M］.北京：中国水利水电出版社，2005.

［6］陈德春.围海工程堵口合龙技术研究［J］.河海大学学报，2002，（5）.

［7］基础工程施工手册编写组.基础工程施工手册［K］.北京：中国水利水电出版社，1996.