水利工程中海堤龙口施工技术

2014-02-17郑雨模

水利技术监督 2014年5期

关键词：棱体海堤龙口

郑雨模

水利工程中海堤龙口施工技术

郑雨模

（福建省金禹建设工程有限公司，福建宁德 352100）

在围堤工程中，海堤龙口施工是一个非常重要的施工内容，对水利工程的质量有非常大的影响。笔者介绍了水利工程中海堤龙口施工过程各个施工环节的优化和存在的困难，并对施工中的技术要点进行了探讨，旨在同类工程中推广应用。

水利工程；海堤龙口；施工技术

随着我国经济的不断发展，各个沿海地区的围堤都加快了建设步伐。但不同的地区在进行海堤龙口施工时，设计的大小、位置、组织、实施的标准并不一致。如果处理不当，就会导致龙口越冲越深，越来越大，最终造成施工失败。特别是当汛期来临时，如果不及时进行封堵，不仅会造成经济方面的损失，还会给沿海人民的生命财产和围堤造成非常大的影响。所以海堤中龙口的施工是非常关键的。

1 工程概况

霞浦县沙头围垦二期工程与一期工程东端相接，龙口处于第一合同段的B-B′之间，此合同段使用双棱体结构进行设计，海侧是抛石棱体，主要由块石护坦、护脚棱体、块石堤心、预制混凝土护面块体构成。其中堤心石的顶部宽度为5.6m，顶部的高度为+4.2m，内坡1:1，外坡1:2，护脚棱体的宽度为 8.1m，使用2.5t扭王字块对外坡进行保护。

陆侧使用大型充袋棱体，棱体的顶部高度为6.25m，顶部宽度为 1.8m，内坡为1:1，外坡1:2，使用吹填砂布置在陆侧棱体和海测棱体之间。工程平面布置如图1所示。

2 工程地质水文条件

工程海堤龙口所在的范围中，顶层是淤泥质粉质黏土，流塑、饱和、压缩性高。龙口设计的低水位为-0.54m，高水位为-2.92m，该地区属于海洋性气候，四季分明，冬季多为东北风，夏季多为东南风，最大风速是 26m/s，每年的8～9月份为台风季节。

海域中的潮汐为不规则的半日潮，平均低潮位 1.12m，平均高潮位 2.54m,历史最高潮位为5.4m,平均潮差为 1.55m，潮流的走向和等深线的方向相同，最大坡高为 4.8m，长浪向为S，频率为 11.02%。涨潮的流速超出落潮的流速，在春季的流速要低于夏季的流速，最高涨潮流速为1.93m。

3 优化各个施工环节

3.1 优化龙口的施工程序

因龙口施工处有一个淤泥层，如果一次加载完成，会导致基地在短时间内受到较大的荷载，软土地基无法在短时间内凝结，造成基地的承载力较低。而且当龙口的水比较深时，水的流速较大，会对基底造成较大的冲刷，对底部抛石的稳定性造成破坏。

经实践证明，在龙口施工过程中，综合使用土工织物垫层法，降低龙口过水断面高度设置底槛是一种非常有效的施工方法。

图1 工程平面布置图

该工程使用高度分层合拢，第一层水上抛填至+2.1m堤心石构成潜堤，在低潮时，该潜堤会露出水面，将全断面出流转变成堰口出流；第二层抛至+4.1m，在第一层加载时，水的深度相对较深，在涨落潮过程中，龙口水流速度较大，对护底的冲刷力也较大，是龙口合拢的重点。第二层加载合拢时，可在退潮时潮水的位置低于潜堤，到再涨潮至海面和潜堤顶部这段时间内，快速地从陆地上将抛石推入，从而顺利的进行合拢。

3.2 优化龙口的长度和位置

对龙口位置进行确定时，主要对施工工艺、海底地质情况和水深进行考虑，该工程中，原龙口位于二标段和一标段之间的位置，以C点为起点，顺着B点的方向进行施工。由于该位置的海底是流塑淤泥，容易受到冲刷，且水深较大，结合该工程的施工工艺以陆上推进为主，将龙口的位置调整到距离岸边方向比较近的地方，经过调整后，龙口位置最近端和淤泥质海底处的距离为140m，考虑到堤头实际的作业面积不大，陆地块石日进场量3500m3、海上500m3抛石船的长度以及块石运输车辆的工作效率，最后将龙口的长度确定为260m。

4 施工中存在的困难

二期海堤原设计为突堤式折线型防坡堤，两侧临海，潮涨和潮落都会顺着堤坡的轴线进退。相对来说，龙口的横向流水速度也不高，不过因为第二标段在施工的过程中，从一期海堤根部附近的F点转向D点，建设了一条临时的公路，和工程的防波堤以及一期工程的东堤共同形成了封闭的水域，而且修建了一条隔堤，此时二期工程就变成了一个的封闭的库区。在库区中，海水涨落的时候只可以从龙口进退，堤的合拢也变成了截留式的合拢，经过测量得出，此工程龙口处横流的平均流速为 4.1m/s，工程的水位落差为2.38m，瞬间最大流速为 6.1m/s，给施工的正常进行造成非常大的困难。

5 施工中的技术要点

5.1 压排石和软体排施工

为了保证潜堤的稳定性和安全性，要让陆上推进抛填堤心石和水上抛填潜堤的合拢点与流塑状的淤泥质粉质黏土保持一定的距离。软体排的宽度从原来设计的109m调整为120m。该工程中淤泥的厚度为2.4m，为了避免因加载造成的不均匀沉降，而出现排体搭接处脱离的情况，将软体排水下搭接的长度设计为 3.1m。铺设好软体排后，对压排石进行抛填，单个压排石的重量为11～59kg,压排石的厚度为400mm，抛填的位置在软体排外边线1m左右。

在施工的过程中，要按照规定的要求进行施工，为了对下次铺排的位置进行确定，要使用GPS对排边线进行跟踪测量，铺设两张以上的软体排后，潜水人员要潜入到水下了解搭接的具体情况，如果有搭接长度不足或者未搭接的情况出现，要立即进行补铺，要确保软体排处于铺满的状态。

5.2 上层堤抛填施工技术

当上层堤抛填到+4.1m的高度时，为了保证合拢一次成功，只需要对陆上抛填堤心石的推进进行考虑，不需要考虑加载速率对淤泥固结的影响。因为进行上层抛填的时候，潜堤已经超出泥面4.6m,潜堤根部和压排石末端的距离为28m，从潜堤顶经过的海水在受到周围的“静海水”的阻挡后，到达软体末端的时候，流速已经非常的小，将海底产生的冲刷力降低了很多，起到了抵御溢流水流冲刷的作用。

在合拢前，首先要在高平潮的时候，把装满石块的抛石船开到龙口的位置，在收到合拢的指令后，船上所有的挖掘机同时进行抛石。为了降低合拢的时间，陆地上的车辆也同时将石块倒入到海中。在合拢的过程中，要提高对排体两侧和潜堤顶部水流速度的监测力度。当潜堤在低潮期露出后，对其顶部宽度进行测量，确保和设计要求相吻合。为了收集成型后预留沉降量所需要的参考数据，要对堤身的沉降进行观察和记录。

5.3 铺设防老化土工布

由于龙口位置水流速大，所以要使用防老化土工布在龙口处铺设，横向的铺设宽度和所在位置软体排的宽度相同，纵向要将龙口铺满。滚轴为口径100mm的钢管，将布卷滚在滚轴上。驳船运送完成，并经过测量后，辅助人员可以使用绳索把布卷放到海中，再由潜水员把布卷展开，并沿着布卷放置石袋，间隔距离为1～2m，避免布卷出现偏移的情况。在展开防老化土工布的时候，要顺着水流的方向展开，布的搭接宽度要控制在1m以内，在搭接处要相对密集的设置石袋。

5.4 堤心石抛填施工方法

压排石抛填后，为了形成潜堤，需要使用堤心石进行抛填，堤的顶部高度为+2.5m,底部宽度为35m，为了提升变坡的稳定性，使上层堤抛石加高更容易，要尽可能的使用自然边坡。因为已经铺设好压排石和软体排，抛石使用船的吨位为550～3000t，每次抛石量不高，加载速率比较低，所以海底没有出现淤泥翻浆的情况。

为了对堤心石抛填的质量进行控制，要对石料的质量进行严格的控制，要检查进场石料是否出现风化的情况。要根据实际施工情况对石料的颗粒直径进行增加，不允许出现装载小块石的情况。在抛填的过程中，为了降低堤头绕堤水流的速度，要按照阶梯状和纵向呈斜坡状进行抛填。

为提高对水流的监控力度，顺着潜堤端头和末抛石段、堤外侧纵向段设置观测点对潜堤的抛填进行指导，安排潜水员对软体排两侧边缘位置的排石和潜堤头部位置的压排石进行探摸，对出现的问题及时进行处理。