软基水闸围堰的设计与施工

周荷娜 赵越丕

【摘要】本文通过对温州地区软基水闸围堰的进行分析，提出该类围堰设计和施工关键要点及技术方法，可供参考。

【关键词】软基水闸；围堰设计；防渗设计

1、概述

温州围垦工程在低滩涂开发的力度不断加大，从而相应的增加了在软基上配套水闸设施的建设。其水闸建设的特点是： 施工条件差，四面环海，因此风浪及台风对其施工影响较大，而且地基是深厚软远离陆地；另外，在海堤堵口前，水闸必须通水，工期比较迫切。一般情况下，使用围堰法进行水闸施工的干地作业。在水闸建设中，其最重要的一个环节即是围堰。由于围堰修筑时，海堤、隔堤还没有连通水闸施工区，这无疑增大了施工难度。

2、设计围堰

2.1 设计标准

围涂项目中的水闸级别比普通的围堰级别要高，通常是5级，50年一遇挡潮标准，工期控制在1年半以内。如果围堰不度汛，那么高潮位设为非汛期5年一遇；如果围堰需度汛，那么堰顶高潮位设为汛期10年一遇，但无论是哪一种情况，都需适当考虑安全超高和风浪爬高。

2.2 围堰流程及选型

在设计围堰时，应综合考虑各方面的影响因素，其中包括：堰体材料的来源、度汛预案、堰体材料回收利用情况、所围护水闸重要性、堰顶是否通车、围堰的施工期及使用期长短、风浪情况、围堰地理位置和地质情况等，另外，要从技术经济方面分析围堰设计方案。

土石围堰结构简单、施工方便，可以就地取材，投资较省，适应地基变形能力强，受损后易于修复，应优先选用。

土石围堰的设计流程：确定堰顶高程一断面结构设计一确定保护范围一绘制围堰平面图、横断面图和施工说明。

2.3 确定堰顶高程

温州东南沿海的水闸围堰多面向开敞海域无限风区，其风浪爬高甚大，达2一3 m若按上式设计，软基围堰高度与主海堤相近，以某围堰工程为例，围堰计算高度达7m；而实际采用的围堰顶高程3. 5m，围堰高度5. 7m，是温州地区最高软基围堰之一。因而，在实际设计时，风浪爬高宜按工程实际情况加以适当考虑。

2.4 土石围堰断面结构设计

在设计围堰之前，应复测施工区涂面，同时，将表层的浮泥层适当扣除，以用做围堰的建基面。若滩涂面比较倾斜，设计时可选择典型部位断面，并将围堰的平面布置在地形图上做好初步拟定。围堰外海侧的潮水涨落速度相对较快，会影响其抗滑稳定，所以分别设计围堰内侧与外侧。地基处理设计和防渗体设计是围堰的断面结构设计的主要内容，另外还包括：镇压层、平台、护面、边坡、堰顶宽度以及堰顶高程等。

围堰的断面结构应满足交通要求，且具备抗风浪冲刷、抗滑稳定、防渗等功能。

2.4.1 地基處理设计

软土地基处理可选用：塘身自重预压法、塑料排水带法、镇压层法、土工织物铺垫等方法以及这些方法的组合。通常采用两种组合方法：（1）塑料排水带法，塘身自重预压法十土工织物铺垫法，可简称插板法；（2）镇压层法十土工织物铺垫法，可简称镇压平台法。

两种方案的特点及适用条件：

（1）插板法：特点是分期分级加荷，利用塘身的自重预压，使地基发生排水固结，强度获得增长，最终达到可承载全部设计荷载。适用条件：地基强度比较低，直接抛石的投资较大；有比较长的施工期。可供利用的施工期，大于分期加荷排水固结所需要的时间。

（2）压平台法：特点是利用地基的天然强度、镇压层的反向镇压作用，以及土工织物的加筋，提高地基的承载能力和稳定性。适用条件：地基天然强度较高，围堰工期紧。

2.4.2 防渗设计

闭气土方防渗是一较非常可靠的防渗措施。在条件允许的情况下，外运的土方优先使用。如果使用海涂泥，其在扰动后强度会大幅降低，而且固结缓慢，初于这些因素的考虑，为确保在较短工期内将土方堆到顶，需设置可靠的子堤。

根据下面几项原则设计闭气土方：

（1）围堰基坑侧的宽度（闭气土方+子堤的总宽度应根据抗滑稳定分析确定。

（2）庄方底宽宜小。施工时有可靠措施清理土方底部的石渣时，可取6 - 9 m

（3）子堤顶宽度通过稳定计算并考虑子堤施工要求确定。

（4）闭气土方防渗厚度。按流土公式计算，闭气土方最小厚度符合要求，安全系数可取1.1。

（5）反滤层通常采用无纺布。若坡面石渣垫层修整平顺，用彩条塑料编织布代替无纺布，既经济又兼有一定防渗作用。

3、围堰施工

围堰施工的指导原则是：首先要符合围堰设计方案的意图；其次，施工过程进一步对设计方案完善和验证。

围堰施工流程：施工准备一测量放样一基础土工布铺设一碎石石渣垫层（一塑料排水板）一第一层抛石和土方一（留龙口）一除龙口外分层加高到初期挡潮高程海抛填一层石料、再填一层土方）一合龙截流一护面和监测一基坑排水和后期加高维护。

3.1 分层抛填

为保证施工进度，第一层抛石体必须按期完成，在采用插板法处理软基时，为提高后续荷载，需抛填好第一层荷载，以大幅提高地基强度。其厚度通常是1.5m到2.0m，其它各层抛石厚度为1m到1. 5m。

在围堰设计时使用按镇压层平台法，通常不要求设间歇期，但在施工过程中，土层的天然强度会因软基的高灵敏度，而遭到一定的破坏，这就很难准确选择设计参数，所以，再加载上层前，各层填筑需经大潮汛考验。

在每层正式加载之前，可进行试验性加载。并加强观察，及时对围堰的监测资料进行分析、总结，指导施工。若出现裂缝、塌陷或监测到异常情况，应马上暂停施工，分析原因，必要时先卸载，再制定对策。

3.2 闭气土方施工

闭气土方应和抛石体同步加高。

闭气土方施工前，应用长臂挖掘机等机械对土方区涂面进行清理，保证没有渗水通道。

主围堰每层抛石体的内坡为重要隐蔽工程，应保证边坡平整、位置准确，防止局部凸起而减小了土方的覆盖厚度，造成渗透变形。

3.3 龙口位置及合龙

围堰围区面积较大时，围堰施工还要考虑龙口设置与合龙措施。在围堰未达到初期挡潮高程前，宜留置龙口以利于土方的施工。在达到初期挡潮高程时，可在小潮汛期，合龙截流。由于合龙是一次加荷到顶，对地基承载力要求高，龙口应进行专门设计。龙口可设在围堰与海堤交叉的海堤上，或设在内围堰适当的位置。龙口过水断面应用大块石护面，防止细石渣被冲到土方区，影响闭气。龙口处的子堤应加宽。截流前应清理龙口处土方基面上的石渣等杂物。根据潮汐预报确定合理的初期挡潮高程。围堰全面达到这一高程后，可进行基坑排水等工作，再根据各月的潮汐预报和风浪情况逐步加高，在台汛前完全达到设计要求。