小型围垦用充填砂袋堵口施工方案研讨

2016-02-06沈勇彬

黑龙江水利科技 2016年11期

关键词：砂袋口门龙口

沈勇彬

(福建省围垦建设工程有限公司，福建漳州 363100)

小型围垦用充填砂袋堵口施工方案研讨

沈勇彬

(福建省围垦建设工程有限公司，福建漳州 363100)

充填砂袋作为围堰合龙口主要可充分利用海砂资源，降低施工成本，可以在软基或地质较好的土质上施工，对沿海区域用途较广，且施工技术简单。用充填砂袋作为围堰合龙口能否顺利合龙主要取决于安排抽砂泵的数量，多考虑因机械原因引起的充填无法同时跟进，会导致个别低洼引起冲刷，同时要经设计部门计算水力情况,流速在3m/s以内可方案施工。

水闸围堰；充填砂袋；龙口布置与防护；小型围垦合龙口

1 水文

1.1 潮汐

工程区域无长期实测潮位资料。因此，本工程设计水位根据平潭海洋站1966-1987年间的验潮资料,及江阴壁头角(距离本工程约12km)1994年3月14日至4月28日与平潭海洋站的同步观测资料分析计算。

1)基面换算关系：

坐标系统：1980 西安坐标系。

高程系统：1985国家高程基准。

其它高程基准面的关系见图1。

本工程高程系统均采用1985国家高程系统，其与其它基面高程的关系如下：

图1 各高程基准面关系图

2)潮汐性质：

本区潮汐性质为不正规半日潮，潮汐形态系数F=(H01+HK1)/Hm2=0.25。

3)设计潮位：

设计高潮位：

兴化湾有东甲长期观测潮位站，本次收集到东甲潮位站从 1966—2006年年最高潮位资料。东甲潮位站位于海岸地区，水位不受洪水影响，宜采用极值I型分布进行频率分析计算：

表1 东甲潮位站年最高潮位频率分析成果表

设计低潮位：

东甲潮位无长系列年最低潮位资料，只观测有1964年7月9日年最低潮位为-3.24m。通过邻近地区崇武站长系列最低潮位资料分析计算，推算东甲站各频率设计最低潮位。

表2 东甲潮位站年最低潮位频率分析成果表

10a一遇高潮位： 5.13m

10a一遇低潮位： -3.31m

4)波浪：

兴化湾从东北向的牛头尾到西南石城三面环山，其正面有南日群岛作为屏障，仅东南向由兴化水道及南日水道与台湾海峡相通。本工程位于湾内滩涂，外海波浪经口门传播进入沿程衰减，已明显减弱，影响本工程的波浪需综合考虑自口门传入的波浪和湾内小风区产生的风成浪。平常波浪不大，但在台风期间，东南向50 a一遇有效波高达2.5-3.0m。

1.2 设计荷载

均布荷载：20 kPa。

1.3 结构方案

围堰采用斜坡式结构，围堰堤顶高程5.5m，顶宽8.0m，迎水侧设临时袋装砂防浪墙，顶高程为6.5m，堤顶路面采用山皮土路面。围堰内外侧斜坡坡比均为1∶2.0，并在高程2.0m处设置一级反压平台。迎水侧护面面层为250mm膜袋混凝土，堤心为充填袋装砂，袋装砂间设置黏性土心墙防渗。地基处理采用插打塑料排水板的方案，塑料排水板间距为1.2m，等边三角形布置。方案结构详见图2。

图2 围堰结构断面图

2 主要施工方法

2.1 施工方法

围堰主要施工流程：

施工准备→铺设土工格栅→充填两侧袋装棱体→铺设砂垫层→插打塑料排水板→充填袋装砂堤身(重点为龙口的施工)→回填黏性土心墙→模袋护面施工→路面施工→防浪墙。

2.2 铺设土工格栅

1)土工格栅搭接长度≥20cm且≥3个孔格，搭接范围应用塑料扎丝扎紧(不应用铁丝)。

2)土工格栅应垂直于围堰前沿线平铺、拉紧，并应立即填铺填料。

2.3 施打塑料排水板

施工准备→打桩机定位→穿排水板及装桩靴→桩架就位→施打排水板至设计底标高→提套管到砂垫层上→切割排水板操作→提套沉管至水面→检查并记录打设情况→桩机移位

塑料排水板打为赶潮施工，采用履带式液压插板机施打，塑料排水板由砂垫层顶部开始插设，插设深度应按设计要求控制。

2.4 充填袋装砂

由人工将袋体摊铺就位，作好固定和管口联接，启动泥浆泵开始充填。充填过程中注意观察砂浆的流量、流向和流速，及时调整输送管口的方向，以免袋体受力不均而导致变形移位[1]。

每层袋体在施工时应注意搭接，要与轴线保持垂直，堆迭整齐，不允许袋体与袋体间留有间隙、通缝。

新充袋体不得用锋利的石块堆压，以免割破袋布，袋体间的空隙以袋装泥沙填补密实，以免形成管涌通道。

在同一区，同一施工段吹填时保证泥浆浓度一致，施工时应力求土沉积分布均匀，避免粗、细骨粒集中，密实。

2.5 黏土心墙回填

1)填筑、压实技术要求：土料在填筑时须进行分层碾压，铺料、平整、洒水后选用振动压路机，进行碾压压实，碾压数据通过碾压试验取得，确定合理的碾压参数，采用进退错距法进行施工，机械碾压不到的边角部位，采用蛙式打夯机夯实，以符合设计要求为标准。

2)本工序为赶潮施工，为确保每日回填土方不被海水浸没，在围堰外侧设置一处临时堆料场，以满足堆放每一潮水所需回填的土方量。

3)加大场内转运机械的投入，在原有设备的基础上增加2台装载机、4台10t自卸汽车、1台压路机，加快填土出水时间。

2.6 围堰合龙

2.6.1 龙口时间选择

堵口时间的选择应考虑合适的天气条件以低潮位为宜(一般为每月的农历初6-12日、20-26日)，此时潮位低、潮差小、风浪小，在天气暖和、流量小的时段集中力量突击进行施工。根据目前现场施工实际情况、进度计划和三江口潮汛情况。

2.6.2 龙口布置与防护

本工程口门位置考虑到现场地质条件(与其它地段地质一致)、水深以及从两侧充填袋装砂围堰堰体相向推进的工效等因素，拟选定口门尺寸按照口门处控制流速确定(控制流速宜取2-3m/s)，宽度取为100m左右，其具体位置布置根据现场地形情况拟布置在靠近港前路A2标段现有堤头约50m处。堵口的防护包括护底和两侧堤头保护，护底的施工顺序按照“先低后高”、 “先近后远”的原则；护底铺设结构采用先在基础面上铺设一层加筋土工格栅，然后在其面上铺设一层厚约80cm的砂垫层，并将其整平；接着进行充填袋装砂的施工。考虑堵口段水力条件及地质条件，该护底长度建议在原有围堰脚各延伸25m，即护底宽度约100m；护底高度1m左右。

在施工过程中，一旦发现原有护底护脚被水流淘刷严重，需立即采取补救措施如抛填大块石等。两侧堤头保护主要是防止堵口水流、立轴漩涡和堤身渗流对堤头造成的破坏[2]，具体堤头保护方法：在口门堤头左右两侧前后堰脚棱体外侧各设置一块宽20m、长10m的充填袋装砂压载，同时堤头的坡度适当放缓至1∶2.5-3.0，防护顺序如下图所示。

2.6.3 堵口顺序与方法

不同的堵口顺序会出现不同尺寸的口门，遇到不同的水力条件，形成不同的堵口难度，从而也要求不同的施工方法、强度及设备。堵口顺序的选择，必须满足堵口过程中安全、稳定的要求，同时还应考虑施工效率、施工进度与成本。本工程拟采用平立堵结合的方法，既能获得较好的龙口水力条件和地基稳定条件，又能充分发挥陆上施工力量，利用陆抛提高效率，加快进度，降低成本。具体实施方案为：首先采用利用低潮位露滩期间采用充填袋装砂平堵至▽1.50m标高(在这之前，需将其底部的砂垫层和土工格栅铺设完成)，将口门底槛抬高，然后两头双向进占立堵压缩口门宽度至100m左右，立堵标高控制在▽4.5m左右，此时即为合龙口，再采用立堵或平堵的方法在小潮期，集中力量一次截流成功。堵口顺序如下图所示。

堵口需具备的条件：①非龙口段施工至▽4.5m顶标高；②龙口及端头护底全部完成；③堵口料、施工机械、劳动力组织已准备就绪。在上述3个条件均满足后开始选择合适的时间进行龙口截流。

龙口截流施工方案拟定方案采用冲灌砂袋平堵法，下面阐述具体实施方法：

1)袋的尺寸设计：冲灌袋尺寸按现场实际需要设计，袋的厚度在冲灌完成后大约0.5-0.6m左右，沿水流方向每层设计为单幅，而垂直于水流方向可由多幅冲灌袋搭接形成，搭接长度0.5-1m。每个冲灌袋留有若干个冲灌袖口，袖口间距约为4m，正方形布置。

2)施工方法：该方法施工的前提条件是抽沙处需要有水。根据现场查勘，目前在南端堤头位置靠外海侧有一冲刷深沟，该沟在潮位最低时水深约3.0m，水面宽度50m左右，可满足冲灌用水需要。故备砂位置拟布置在南端堤头内侧，备砂总量按断面工程量的2倍考虑即4465×2=8930m3，实际按9000m3砂方进行备料。施工设备拟采用吹砂泵船，其生产理论能力200m3/h，实际生产能力按150m3/h考虑，故在6h堵口时间段，单条泵船可冲灌砂150m3/h×6j=900m3，冲灌砂总量按5000m3考虑，所需船数5000/900=6(条)。堵口截流前期，需在口门左右前后侧分别设置4个砂平台，用于固定枕木。截流开始时，采用人工迅速将原先设计的每层砂袋个数通过枕木定位卡死全部铺开，随即利用抽沙泵船同时往袋中充灌砂，保证砂袋能同时加高，逐层加高直至▽4.5m标高，在加高过程中，需确保上下层砂袋的错缝搭接，并按设计要求控制边坡坡比。

3)围堰内为水闸的干地施工，为此应进行防渗处理，该法截流完成后的防渗处理可采用打水泥搅拌桩或高压旋喷桩的施工方法。

2.6.4 在施工过程中应注意事项

1)充填袋加高速度应根据现场情况确定，特别是需注意加高速度过快是否会导致的围堰堰体的滑动；

2)水流流速冲刷作用和加荷集中引起的地基稳定问题，若出现异常，需采取相应措施。如发现围堰坡脚位移需立即停止加高围堰，查清原因并排除险情后方可继续施工等；

3)考虑围堰地基基础为软基，必然在围堰完工后一段时间会整体沉降，导致堰体高程低于设计高程，在施工期需预留富余高度0.5米左右。

此外，堵口必须与整个围堰工程进度匹配，堵口前非堵口段已填筑至预定标高，堵口段基础处理和相应的防护工作均已完成，堵口完成后又应有足够的时间加高培厚堵口段围堰，达到设计断面。