瑞安阁巷围垦堵口合龙后的建筑物安全分析

程功文,陈 锐,余玉龙

(温州市水利电力勘测设计院;浙江 温州 325011)

1 工程概况

瑞安市阁巷围垦工程由主堤、北直堤、南隔堤及沿堤的进水闸、排水闸组成,其中南隔堤长2 229 m,(隔堤为阁巷围垦同平阳县宋埠围垦分隔堤),主堤长2 050.86 m,北直堤长1 604.00 m,水闸共3座,2座进水闸及1座排水闸,闸孔尺寸均为2孔×3.0 m。工程总体布置见图1。

图1 工程总体布置图

2 海堤断面结构

海堤包括主堤、北直堤及南隔堤。

2.1 主 堤

堤顶净宽5.0m,堤顶为厚0.15 m的C25混凝土路面,堤顶高程6.80 m,混凝土挡浪墙顶高程7.60m。

涂面平均高程为-0.2～0.4 m。设抛石外坡镇压层,上设抛石体及干砌块石棱体,外坡1∶0.4,内坡 1∶0.1,棱体外设0.4 m厚C25混凝土面板,4.0 m高程镇压平台宽10 m,4.0 m高程与2.5 m高程之间以1∶3.5坡度连接,2.5 m高程镇压平台宽12 m,并以1∶3.0与涂面相接,镇压平台均采用理砌大块石+混凝土梁格护面。堤内坡为混凝土预制块护坡。内坡闭气土方设2级平台,平台高程分别为2.5 m和4.5 m,长度分别为8 m和9 m,4.5m平台以上坡度为1∶3,以下为1∶6。主堤断面见图2。

2.2 北直堤

北直堤断面同主堤相似,堤顶净宽5.0 m,堤顶为厚0.15 m的C25混凝土路面,长1 604 m,堤顶高程6.30 m,混凝土挡浪墙顶高程7.10 m。

涂面平均高程为0.2～2.0 m左右。设抛石外坡镇压平台,上设抛石堆砌体及干砌块石棱体,外坡1∶0.4,内坡1∶0.1,棱体外设0.4m厚C25混凝土面板,4.0m高程镇压平台宽9～12 m。

图2 主堤断面图

2.3 南隔堤

南隔堤为阁巷围垦与宋埠围垦的分隔堤,堤顶净宽20.0 m,堤顶为厚0.2 m泥结石路面,长2 229 m。中部采用抛石体,边坡为1∶1.0。堤顶高程为4.0 m,镇压层顶高程为2.0 m,宽8.0 m,并以1∶3.5边坡和涂面相接。南隔 堤断面见图3。

图3 南隔堤断面图

3 工程地质

3.1 堤基场地地层

地基土可分为4个工程地质层,地层层序如下:

第(1)层:淤泥质粉质黏土(Q4m),流塑,高压缩性。层厚3.90～8.00 m,层顶埋深0.0～0.00 m,层底高程-7.49～ -1.00 m。

第(2-1)层:淤泥(Q4m),层厚15.40～19.30 m,层顶埋深3.90～8.00 m,层底高程-24.29～-18.70 m。

第(2-2)层:淤泥(Q4m),层厚5.50～8.30 m,层顶埋深22.20～24.40 m,层底高程-30.60～-25.52 m。

第(3)层:淤泥质黏土,揭露厚度层厚2.20～5.50m,层顶埋深28.20～31.50 m,勘察未揭穿。

3.2 岩土的物理力学性质

地基土层设计参数具体指标见表1。

表1 地基土设计参数表

4 原设计龙口及堵口后断面

龙口宽度为200 m,底高程为2.0 m,顶部采用400 mm厚干砌大块石保护,堵口后最终断面如下:

堵口段横断面与原主堤断面比较,堵口段外侧2.5 m高程镇压层加宽3 m,即由12m加宽至15m,内侧4.5 m平台加宽2m,即由8m加宽至10 m;同时由于堵口段施工时间较短,为加快地基固结速度,排水板间距加密至1.2 m,镇压层及闭气土侧排水板加长至15 m,其余结构同主堤。

5 堵口安全分析

5.1 堵口前海堤防潮标准分析

堵口前石方均已达到5.5 m高程,闭气土方填筑至4.5～5.0 m高程,按非汛期5 a一遇潮水位复核其挡潮标准。

从表2可以看出,堵口前石方均已达到5.5m高程,具备了非汛期5 a一遇的挡潮能力。

表2 堵口前北直堤及主堤防潮标准表

5.2 龙口封堵后围区排水计算

5.2.1 围区进排水情况

龙口封堵前围区主要通过龙口(现状160 m)及南隔堤透水,龙口封堵后主要依靠南隔堤和北直堤水闸排水。

5.2.2 围区排水计算

围区排水计算指龙口堵口并闭气后的水力计算,分别按1座闸或2座闸通水计算,南隔堤按透水计算,计算结果见表3。

表3 围区排水计算成果表

从表3可以看出,2座水闸排水比1座水闸排水快,低潮位情况下2座水闸比1座水闸排水水位降低最大值为1.065m。外海潮位越高则水位差越小,潮位越低则水位差越大。

5.3 建筑物安全分析

建筑物包括海堤(主堤、北直堤、南隔堤)、水闸及围堰等建筑物。

5.3.1 海堤稳定分析

5.3.1.1 计算工况

(1)外坡稳定时。为安全计,围区侧水位取1座水闸排水时的围区水位,为表3中第5时段时的水位,此时内外侧水位差最大,内侧水位为2.329 m,外海取滩涂面。

(2)内坡稳定时。围区侧取滩涂面,外海取非汛期5 a一遇潮位3.63 m。

5.3.1.2 计算结果

主堤、北直堤、南隔堤稳定计算成果见表4。

表4 主堤、北直堤、南隔堤稳定计算成果表

从表4可得出以下结论:该工程南隔堤为透水堤,龙口堵口前与堵口后围区变化主要在于潮水不能通过龙口进入围区,仅通过南隔堤进入围区,围区水位外排时相对滞后于潮位,滞后时间同水闸规模有关系,水闸规模越大,滞后时间越短,反之水闸规模越小,则滞后时间越长;海堤承受的水位差比堵口前要略大,根据稳定分析成果,在最不利情况下主堤、北直堤均稳定,龙口临时断面内坡稳定安全系数略小于规范要求。海堤在堵口后,应加强迎潮面的防护,可在迎潮面镇压层抛大块石进行防护,同时内坡土方应随即跟上,加大断面。

南隔堤于2005年6月施工,目前处于安全运行状态,堵口后运行工况并未出现明显变化。根据稳定分析,南隔堤内外坡在最不利工况组合下边坡稳定。遇高潮位时,则应加强宋埠侧的边坡及堤顶防护。

5.3.2 水闸及围堰安全分析

5.3.2.1 水闸安全分析

目前北直堤水闸已具备通水条件,堵口后内、外水位工况均在水闸原设计水位组合范围之内,在高潮位时应重视闸墩后侧填土的防冲问题,可在回填土顶部设土工布加大块石或其他措施防冲。

主堤水闸混凝土底板已浇筑,预计堵口时混凝土闸墩可以浇筑至3.5m,为了保证水闸混凝土的安全,必须保证围堰的安全,特别要加强围堰外海侧的镇压层及内侧闭气土方的防冲。

5.3.2.2 围堰安全分析

目前水闸围堰顶高程为4.5 m,遇非汛期5 a一遇潮位3.63 m或非汛期历史最高潮位3.83 m时,围堰顶高程不满足波浪爬高的要求,围堰顶部需加设抛石棱体,顶高程为5.5 m,内坡闭气土方设土工布或其他措施防冲。

6 实施效果

阁巷围垦堵口于2007年12月31日合龙,堵口后水闸、主堤及北直堤均安全,由于相邻的平阳县宋埠围垦未实施,南隔堤设计时仅仅作为两围垦工程的分隔堤,未考虑土方闭气,在堵口合龙后,随着涨潮时潮水进入围区,退潮时潮水排出围区,在潮水外排时,南隔堤在宋埠围垦侧局部出现数条约1 m深的冲沟,采用抛石抛填冲沟后,南隔堤处于安全状态。

7 结 语

围垦工程龙口封堵同建筑物安全有较大的关系,因此应按工程建设程序进行,并按上级批复文件执行。