北洋涂围垦工程堵口施工

曾熙敏,鲍海涛

(浙江头门港投资开发有限公司,浙江 台州 317015)

1 问题的提出

堵口施工是围海工程的关键环节,也是工程能否按期完工的控制性节点目标。因此,抓工程堵口合龙既是施工单位抓施工进度的重点,也是指挥部工程进度管理的重要内容。北洋涂围垦工程开工以来,尽管遇到了政策处理、台风、连续雨雪等不利因素的影响,但在工程指挥部的统一指挥协调下,从抓基础处理入手,采取 “百日会战”等方式,充分发挥全体参建单位的主观能动性,依靠设计、监理和原位观测单位的技术支持,在保证主堤安全稳定的前提下,通过调整施工计划、优化加载层厚、缩短加载间隔、增加土方设备投入等有效手段,最大限度地减少了客观因素对工程施工进度的影响,并在广泛征求业内专家意见的基础上,在2009年主汛期前顺利实现主堤合龙。目前,工程已进入护面结构施工阶段,安全度汛目标全面实现。就北洋涂围垦工程堵口施工的实际,对堵口时机的选择、堵口的施工管理、施工组织、施工程序和方法以及堵口安全保障等方面进行了分析和探讨,以期给类似工程实施堵口提供借鉴。

2 北洋涂围垦工程概况及堵口背景

北洋涂围垦工程位于临海市北洋涂面,地处椒江河口外侧,工程围垦面积0.218万hm2(3.27万亩),工程等别为Ⅲ等。工程主要建筑物为北洋堤 (长6 740m)、白沙堤(长330m)、短株闸 (5孔×4m)和麂晴闸 (7孔×4m)为3级建筑物。龙口度汛标准为10 a一遇设计高潮位,龙口堵口设计标准为5 a一遇非汛期高潮位。

工程于2007年8月18日正式开工,2008年5月30日完成基础碎石垫层铺设及排水插板插设,同年8月龙口基本形成,龙口桩号北3+800～4+350m,宽度550m,底槛高程1.0m(原始涂面高程-1.2m左右)。

初设批复的合龙条件为:①水闸已建成,并具有正常启闭排水挡潮能力;②非龙口段海堤石方顶高程达5.5 m以上,土方闭气断面达4.5 m高程以上;③堵口段的石方备料已满足要求,施工机械、劳动力组织准备就绪,堵口程序和方法已作研究与技术交底;④堵口的各种应急措施已落实;⑤堵口后的海堤加高加固工作能满足下次大潮汛的需要;⑥堵口报告已经上级主管部门批准。堵口时先将龙口段从550m缩窄至300m,然后在小潮期采用临时截流戗堤将堵口合龙。

由于土方滞后的原因,北洋涂围垦工程堵口合龙时间被迫再三推迟,从原计划的2009年1月15日,到2009年3月18日,再到2009年4月28日,最终经专家论证确定于2009年4月28日开始堵口截流,2009年5月1日成功合龙。

3 堵口前的主要施工情况

第1个阶段(2007年8月18日至2009年1月15日):软土地基处理已完成;短株水闸能正常启闭通水,闸后交通桥已完成,实现通车,麂晴闸正在进行闸室开挖;非龙口段海堤石方顶高程约4.0m,土方闭气断面高程约1.0～2.5m。因土方和石方高程与设计要求的合龙高程相差太大,堵口被迫推迟,初步选定为3月18日(农历二月二十)。

第2个阶段 (2009年1月16日至3月 18日):北洋堤外镇压层平台非堵口段第1层抛石已完成施工,正在进行护面大块石理抛工作;堤身非龙口段抛石顶高程4.5～5.9 m,龙口段北3+800～4+000m抛石达到1.5 m高程,北4+000～4+155 m抛石达到0.7 m高程,北4+155～4+350m已立堵进占抛石达到4.1m高程;非龙口段闭气土方北0+000～2+800m基本达到4.0m高程,北2+800～3+800m段闭气土方仅达到1.0m高程,北4+350～4+900m段闭气土方仅达到0.8 m高程,北4+900～6+740 m基本达到3.2m高程。

此阶段主堤抛石全线达到4.5 m高程以上,但闭气土方由于前期施工设备进场滞后,桩号北2+800～4+900 m段与设计合龙形象要求存在较大差距,为了确定是否可以进行堵口合龙,指挥部于2009年2月27日上午邀请省内知名围垦专家到现场进行勘察并召开临海市北洋涂围垦工程合龙论证会。经分析论证,闭气土方对合龙段主堤及非龙口段内侧土方加载薄弱区域的堤坝稳定安全造成直接影响,因此,堵口合龙时间继续后推,待土方基本达到设计要求再进行堵口。

第3个阶段 (2009年3月19日至4月 25日):非龙口段北洋堤、白沙堤抛石顶高程全线达到5.2 m以上;龙口段3+800～4+150m高程基本达到1.5m;非龙口段闭气土方基本达到4.0m高程。

此阶段I、II标的2个施工单位不仅面临堵口合龙的压力,还有7月份台汛期度汛的压力,为了抢土方施工进度,2个标段先后投入了2台泵船、2套桁架、1艘甩吊船、3套车抛等8台套土方施工设备。在0.5m高程以下土方船抛的基础上,充分利用围堤内侧子堤的阻挡作用,采取泵送、桁架、甩吊方式将土方拉平至子堤顶1.5m高程,同时利用车载抛泥贴坡闭气,阻止渗流顶托,减少闭气土方后续加载流失量。在原位监测的指导下,1.5m高程以上闭气土方通过薄层轮加、翻晒翻挖的方式加载效率大幅提高,在1个多月时间内完成土方填筑约17万m3,彻底改变工程面貌。

为了确定北洋涂围垦工程4月底是否可以进行堵口合龙,指挥部于4月26日再次组织召开堵口合龙专家论证会讨论和分析了工程4月份合龙的可行性。根据当时的施工力量和进度安排,经认真分析讨论,专家认为4月底实施堵口合龙的条件基本具备,堵口合龙时间选择在4月28日(农历四月初四)上午8∶00开始,并同意堵口截流设计断面,即堵口截流时堤顶高程3.5m,堤顶宽度12.5m,内外边坡1∶1.5,同时在月内大潮前截流堤顶高程达到4.0m。

4 堵口合龙方案

堵口合龙时间短,工程量大,施工强度很大,需要一天24 h施工且还需要投入大量的人力和机械设备,容易造成车辆拥堵和其他安全隐患,为保证堵口截流施工安全,合理选择堵口程序,并处理好地基,使地基满足截流高速率施工的要求,2个标段的施工单位均制定了周密而快速有序的施工方案,确保人车绝对安全和堵口合龙顺利进行。

4.1 堵口的前期准备工作

4.1.1 料场备料情况

龙口封堵前在I、II标料场备足堵口用石料,石料中包括一定数量的大块石,在截流施工过程中,做好每一道施工程序的防护,多使用组合大块体施工,防止高速水流冲刷,以保证堵口成功。根据堵口截流堤断面设计,按照实测地形图测算堵口合龙及加高加宽断面需石方30 200m3,考虑沉降及冲损工程量为36 240 m3,按至少1.5倍以上备料,其中I标备料14 640×1.5=21 960 m3,大块石不少于3 000m3;II标备料21 600×1.5=32 400m3,大块石不少于5 000m3。

4.1.2 设备投入计划

根据龙口合龙施工强度,I、II标共投入自卸车54辆、装载机4台、挖机8台,一天2班倒,机械设备及劳动力满足施工强度要求。合龙前,对所有设备进行检修保养,确保机械设备处于良好状态,随时能投入使用。

4.1.3 堵口时间选择

堵口时间初步选定为4月28日(农历四月初四),5月1日(农历四月初七)完成截流堤施工,至5月8日(农历四月十四)完成堤身加宽加高。

4.1.4 堵口合龙组织机构

指挥部根据专家及设计的要求,会同设计、施工、监理和原位观测单位科学制定合龙方案。项目部成立合龙施工领导小组,包括施工调度员、技术员、安全员、后勤保障人员等相关管理人员,堵口技术方案全面交底,各项施工准备工作就绪。龙口合龙期间,项目部所有管理人员和施工人员保持到位,随时听从指挥部和监理下达的指令,确保龙口合龙顺利完成。

4.1.5 堵口合龙施工程序

(1)堵口时首先使用自卸车从I标、II标2边相向抛石束窄龙口口门,填筑高程为4.0m,边抛石边对龙口处水流流速、冲刷情况以及地基沉降及时观察,当发现龙口水流流速较大,冲刷比较明显,已不适宜继续束窄龙口时停止抛石;

(2)利用小潮期退潮时进行截流堤施工,完成龙口合龙;

(3)堵口合龙后,即刻进行堤身混合料加宽加高施工,加宽至主堤标准断面宽度,加高至4.5m高程。

4.2 堵口施工具体安排及强度

4.2.1 第1阶段:龙口进占及堵口合龙

4月28日开始堵口施工。块石从龙口两端的备料场由自卸车运至龙口,按先外海侧后内海侧顺序施工,采用进占法从龙口两端相向填筑,装载机推平,双向进占。5月1日完成截流,暂定合龙部位在北4+000 m左右。此阶段工期4 d,工程量为13 940m3,I标平均强度1860m3/d,II标平均强度2 625m3/d,合计平均强度3 485m3/d。

4.2.2 第2阶段:截流堤加宽加高

5月1日截流后继续对截流堤加宽至主堤标准断面宽度,然后加高至4.5m高程。此阶段工期7 d,工程量16 200m3,I标平均强度1 029m3/d,II标平均强度1 286m3/d,合计平均强度2 315m3/d。

4.3 安全保证措施

坚持“安全生产,预防为主”的方针,在龙口合龙期间必须高度重视安全工作,特别是下雨天对堵口施工的影响,充分考虑到龙口合龙全过程可能存在的安全隐患,制定应急预案,及时做好应急措施,把危害减少到最低程度。

5 堵口合龙施工的主要特点、难点

(1)堵口合龙时间短,工程量大,施工强度很大,需要投入大量的人力和机械设备,容易造成车辆拥堵和其他安全隐患。

(2)在堵口过程中,应密切注意内外水位差、单宽流量、流速等变化情况,加强观测,同时,堵口前应进行严密的施工组织安排,备足料源,保证施工机械满足强度要求。

(3)堵口合龙后,对堵口段及非堵口段土方薄弱区域要抓紧跟上,提高施工强度,同时加强堵口段及闭气土方欠缺区段的堤身监测工作,密切注意沉降,位移变化等情况,确保工程安全。

(4)堵口合龙围区形成后,海堤、水闸工程须抓紧按设计要求完成,特别是台汛期前,应保证海堤全线石坝顶高程达到6.0m,闭气土方顶高程达到4.5m,同时做好外海侧迎潮面护面保护工作。

(5)堵口合龙后,台汛期前夕闭气土方高程须达到设计要求,保证闭气土方有足够的时间固结,满足 “薄层轮加、均衡上升”的要求,保障土方的稳定,在保证闭气效果的同时,加快土方加载的速率。

(6)堵口合龙期、台汛期应落实抢险组织和物资准备,特别是针对台汛期由于高潮位、台风袭击可能造成的堤坝溃口情况做好应急预案和应急响应,制定切实可行的应急抢险措施,避免损失扩大和产生次生险情。

北洋涂围垦工程成功堵口合龙后,原位观测成果分析表明,北洋堤和白沙堤沉降和孔隙水压力没有出现突变的情况,地基沉降和水平位移正常,到目前为止没有出现地基滑动破坏的安全事故,说明地基是稳定的。

6 结 论

6.1 定目标,抓节点,共筹措,保进度

对指挥部或业主来说,工程顺利按期实施堵口是工程进度正常的标志,也是工程如期完成的必要条件,因此,在政策处理完成的情况下,抓围垦工程施工的关键就是紧紧围绕堵口合龙这个节点目标开展工作。首先,充分认识基础处理滞后对总进度目标的直接影响,高度重视主堤基础处理的计划安排和措施落实,配合监理认真抓好基础处理的进度控制。在基础施工阶段除了保证足够的设备能力外,适时开展“百日会战”等劳动竞赛活动,对加快施工进度、调动生产积极性非常有效;其次,对多个标段同时施工的项目,业主必须把握全局,特别是在各个标段进度不一的情况下,更要重视协调,充分发挥监理的协调作用,把常见的多标互争变为多标合作,资源共享,让各标段形成合力,才能确保形象进度目标的实现。

6.2 工程的安全稳定是重中之重

堵口合龙固然重要,但工程的安全稳定是重中之重,因此,加快主堤抛填进度不能盲目蛮干,调整或改变加载程序必须有原位观测成果支持并经设计部门的同意,施工计划必须周密,原位观测单位在堵口期间加密观测并及时通报观测结果,施工单位必须对加载过程的沉降进行自行观测,以便及时处理过程中出现的问题。北洋涂围垦工程之所以做到既快又安全的推进,最主要的就是尊重设计、尊重科学,实事求是。打破传统的土方施工慢、难的观念,在有子堤和堤线较长的项目施工中,做到土方施工与主堤抛石同步,施工单位应根据不同的土方施工阶段,选择不同的土方施工设备,水下施工要快,使土方尽早露出水面;水上施工要做到薄层均匀,促进土方固结。总之,土方施工必须根据工程的土方工程量和施工周期,做到施工设备在能力上保证,性能上互补,强度上满足。

6.3 尊重科学、尊重实际、决心要大、工作要细

堵口合龙的时间选择要尊重科学、尊重实际、决心要大、工作要细。尊重科学就是按设计确定的堵口形象要求来安排合龙前的施工计划,根据施工实际不断对计划进行调整,确保在枯水期实施合龙;决心要大,就是在思想统一的前提下,做到确定的目标不动摇,竖立没有条件创造条件也要上的雄心。工作要细,就是堵口的组织到位,落实堵口的措施,建立堵口的应急预案,堵口的手续要早报批,对各种可能出现的不利因素进行必要分析,预先拟定详细的对策。同时,制订好堵口后的施工计划,保证后续施工符合设计堵口程序,满足当年的度汛要求。

总之,只要思想重视,尊重科学,准备充分,并在后续施工能力保障的情况下,即便在临近汛前实施合龙也是可以成功的。这也说明,在当前围垦工程设计不断创新,施工技术不断提高,施工能力不断加强的今天,适当缩短围垦项目施工周期,加快围垦项目效益发挥的目标是完全可以实现的。

[1].中华人民共和国水利部.SL435—2008海堤工程设计规范 [S]..北京:中国水利水电出版社,2009.

[2].中华人民共和国水利部.SL260—1998海堤工程施工规范 [S]..北京:中国水利水电出版社,1998.

[3].中华人民共和国交通部.JTJ298—98防波堤设计和施工规范[S]..北京:人民交通出版社,1998.

[4].吴文华.台州路桥区三山涂围垦工程[R]..杭州:浙江省水利河口研究院,2004.

[5].张民强.浙江省沿海地区软土工程特性研究报告 [R]..杭州:浙江省水利河口研究院,2004.