高滩粉砂淤泥质滩涂匡围工程龙口施工关键工艺

胡 正，蔡丽忠

（中交上航局上海交通建设总承包有限公司，上海 200136）

高滩粉砂淤泥质滩涂匡围工程龙口施工关键工艺

胡 正，蔡丽忠

（中交上航局上海交通建设总承包有限公司，上海 200136）

随着袋装砂结构大堤的广泛应用，袋装砂结构龙口合龙的施工工艺受到重视，研究成果较多，但对特殊工况条件的袋装砂龙口合龙施工工艺的研究较少。江苏沿海的粉砂淤泥质滩涂因土层深厚，土质对水流变化敏感，滩涂潮沟对滩涂围垦的响应强烈，致使该地区匡围工程龙口合龙工况特殊，施工难度较大。通过不断优化改进高滩龙口合龙施工工艺，最终使条子泥I期匡围工程、南通通州湾二港池匡围工程的多个龙口、潮沟口门均成功合龙。通过分析龙口袋装砂封堵及抛石辅助合龙工艺特点，为后续相关工程提供借鉴。

高滩；粉砂淤泥质滩涂；龙口合龙

0 引言

匡围工程龙口合龙是匡围工程的重中之重，结果直接关系工程成败。龙口合龙是一项涉及内容众多的复杂系统工程，合龙施工需要考虑潮汐、水流、土质、地形、节点要求、建筑材料来源、施工可行性等诸多因素[1-5]。

江苏沿海粉砂淤泥质海岸总长884 km，约占全省海岸总长的93%[6]。沿海高滩滩涂由于土层、土质及地形等特点，滩涂极易冲刷生成新的沟槽及口门[7-12]，新生龙口封堵也因工况等特殊因素的影响，易发生渗透破坏等现象，封堵难度大。如何顺利封堵、防止龙口破坏、减少合龙施工风险，降低合龙成本，必须对龙口合龙工艺进行深入研究总结，做好技术积累。

1 高滩龙口类型及特点

1）高滩龙口类型

江苏高滩粉砂淤泥质滩涂龙口主要类型：

淤预设龙口：前期设计方案中预设及因施工中分区等原因需要提前预设龙口。

于新生龙口：新生龙口往往属于计划外龙口，因施工扰动，沟槽、滩涂响应围堤推进后移位或冲刷形成的新沟槽口门，或因现有堤身结构发生破坏而生成的新口门。

2）高滩龙口特点

淤泥质高滩龙口主要特点见表1。

表1 江苏淤泥质高滩龙口主要特点汇总表Teble 1 The main features summary of Jiangsu silt-muddy high beach closure gap

2 高滩龙口合龙需遵循的原则

粉砂淤泥质高滩龙口合龙过程中必须遵循的原则：

1）充分准备原则：在合龙前，需充分完成方案准备、同时将方案内容与精神交底到位；实现现场条件准备，龙口防护达到目标，确保龙口形状及沟槽状态稳定等；保障措施到位，组织人、机、材基础条件的准备到位。

2）过程控制原则：严格按预定方案施工，合龙过程中需统筹兼顾各方面因素，因此要求合龙现场有序不乱、令行禁止，有条件情况下可以进行一次预演练，验证各环节的配合是否顺畅。

3）时间把握原则：合龙时间的确定可分为两个阶段，第一阶段须根据月度潮位数据及天气预报等长期数据并结合现场情况优先确定具体合龙日期；第二阶段再根据确定日期的潮位数据、气象情况以及现场准备情况再制定当日合龙的具体时间段。在此基础上，编制合龙前期及封堵当日的施工进度计划。

4）注意关键原则：合龙过程中，重点关注特殊阶段与特殊部位的异常情况。龙口抛石坝贯通断水，袋装砂临时棱体实现断流闭气的特殊时段，堤身最为薄弱；合龙后的首个高潮位堤身面临的风险最大。同时对于龙口中特殊部位及异常现象及时做好观察，并按预案加强应对。

3 高滩龙口合龙主要封堵施工工艺

江苏沿海粉砂淤泥质滩涂龙口主要合龙工艺：

1）袋装砂临时断面直接封堵

单纯采用袋装砂材料，不借助其它材料及措施，按临时断面棱体结构直接断水封堵。这种合龙工艺闭气效果好，工序少，堤身材料统一，棱体内部结合紧密，但合龙风险高。往往用于口门形状小，合龙风险较小，石料来源受限或龙口辅助抛石合龙工艺难以实施的匡围工程项目。

2）抛石辅助龙口合龙

以抛石坝作为龙口断水减流的主要措施，在此基础上，再进行袋装砂闭气施工，最终实现龙口合龙。这种合龙工艺大大减缓了龙口过水流速，降低龙口合龙风险，值得推广应用，但工艺成本投入较大。

4 袋装砂单独合龙工艺

江苏条子泥I期匡围工程因石料来源受限、石料无法进场，采用的是袋装砂直接封堵龙口的施工工艺，在合龙过程中采取了较多有价值可供总结的施工方法。通过总结该工程龙口合龙的施工特点，提炼一些可供讨论的施工经验。

4.1 袋装砂单独合龙工艺流程

袋装砂单独合龙工艺推进流程见图1。

图1 常见龙口段地形及龙口合龙推进流程示意图Fig.1 Diagram of common closure gap section topography and the closure process

4.2 龙口合龙施工主要内容

为指导合龙，确保现场施工条理有序，合龙实施前期，根据现场情况及数模结果，制定详细的龙口合龙施工总体规划方案。

1）龙口前期护底防护措施

条子泥匡围工程采用380 g/m2以上规格复合软体排进行预设露滩龙口的护底防护；通过增加排体搭接、加强压载保护等措施确保护底有效，排体之间搭接处使用380 g/m2的机织复合布长条包压载，并在龙口两段内外侧用380 g/m2防老化机织复合布的袋装砂构筑挑流隔坝保护堤头。该方案在后续施工中反复使用，措施示意图见图2。

图2 预设龙口段保护期护底防护平面图Fig.2 The bottom protection plan during protection period of preset closure gap section

2）估算龙口口门宽度

确定口门宽度是设计龙口规模、做好龙口布局的基础。口门宽度可使用龙口经验公式计算，为确保所计算龙口宽度和堤身断面安全可靠，按所取数值按最不利边界条件进行计算，见表2。

3）选定合适的龙口合龙施工时间段

表2 条子泥匡围工程龙口宽度近似计算表（经验公式）Table 2 Approximate calculation table for the closure gap width in Tiaozini inning project(empirical formula)

为确保合龙期间，水位高程有利于合龙施工（为减少合龙时土方工程量，尽可能选取低潮位值）；同时为保证合龙后，堤身断面加高加固施工时间充足，避免龙口过水风险，需要比较拟选时间段前后大潮的潮位值，选取相对较小的大潮汛期前的那个小潮汛时间作为合龙时间段。根据选取当地长期潮水预测数据结合拟定合龙期的最不利潮位取值，作出合龙潮位分析图，通过潮位曲线选取合适的合龙日期。

4）设置合理的龙口结构形式

为确保龙口合龙顺利，在施工中，针对地质特点，采取了相应的断面优化措施，合龙将采用双外棱体+闭气砂的合龙断面结构形式（图3）：先施工外侧棱体，确保一次断水成功，同时在外棱体内侧施工第二道外棱体，加固傍宽堤身并回填堤心，增加堤身渗径，防止渗透破坏。

图3 有冲刷破坏情况的龙口合龙断面示意图（双外棱体结构合龙断面）Fig.3 The closure section diagram of erosion destruction(closure section of double prism structure)

5）做好合龙当天的施工安排

合龙当日的施工任务纷繁复杂。做好施工安排是确保龙口顺利合龙的有力保障，在制定合龙当日具体施工计划时，可将计划汇总为表3内容，严格按计划实施，保证工作有序有效，过程可控。同时综合做好“现场指挥体系、施工力量保障、任务分解、岗位落实、材料供应保障、设备检修及布置、合龙期间监测”等方面的细节工作。

表3 龙口合龙当天施工安排计划表Table 3 Construction schedule arrangement on the day of dike closure

5 抛石辅助龙口合龙方式及特点研究

5.1 抛石辅助龙口合龙概述

江苏沿海匡围工程采用袋装砂棱体结构，外侧无掩护结构，口门直面开敞水域时，合龙封堵施工条件差，不确定性因素多。合龙采用辅助抛石合龙工艺封堵。在龙口外侧抛投块石，形成抛石挡水坝，以减缓水流流速，防止龙口袋体的冲刷破坏，保障合龙施工的正常实施，提高合龙成功概率。南通通州湾二港池匡围工程等多个工程实例表明：龙口外侧采用抛石挡水坝，极大提高了工程合龙一次成功概率，降低了工程成本投入，保障工程整体目标。

由于抛石堵口施工对计划安排要求高，必须确保方案完整严谨，可行性高，施工准备充分，需要考虑的细节内容比较多，对施工队伍要求高（具备有较高的施工经验），施工面临一定的限制。尤其是抛石坝合龙后，内外水位差形成，此时，最为危险，需要重点关注，加强处理。

5.2 抛石辅助龙口合龙主要流程

抛石辅助龙口堵口有外侧堤脚抛石及地芯抛石封堵两种工艺，流程相同，见图4。

图4 抛石辅助龙口合龙施工流程图Fig.4 Flow diagram of riprap assisted closure construction process

5.3 堤芯抛石辅助龙口合龙施工工艺

采取堤芯抛石合龙时，抛石坝位于堤身堤芯位置，坝体紧贴口门两端堤身，施工方便，易于处理，坝体与堤身直接相连，与堤身易形成统一整体，快速切断水流，施工快捷。坝体包于堤芯，以后成为堤身一部分，整体稳定性好，同时堤身外形轮廓不变，体量不变。同时该工艺也存在块石无法回收利用，成本投入大，堤芯材料不统一、内部存在空隙等缺点。

5.4 堤脚抛石辅助龙口合龙施工工艺

采取堤脚外侧抛石辅助合龙施工时：抛石坝位于堤身外侧堤脚位置，方便船舶到达，空间开阔，易于施工，后期块石可以回收利用。但由于坝体与现有堤身相隔一定距离，两者需要增加构筑连接坝体方可形成一个整体，合龙工序增加，且耗费时间长、处理难度大，连接坝体最为脆弱，在内外水位差较大时，易出现破坏；合龙闭气施工的袋体须紧贴抛石坝体进行，由此增加了堤身轮廓尺寸，导致整体工程量增加。

5.5 抛石辅助龙口合龙失败主要原因

龙口合龙施工中以及封堵完成时，围内水位基本固定或缓慢下降，围外水位快速回落，易形成较大的内外水位差。此阶段，合龙结构最为单薄。在此过程中通过观察现场实际案例发现，水流通过3种方式破坏合龙临时断面，造成溃坝。

1）水位差增加，渗透破坏加剧，基底砂质启动，外侧或有浑浊泛黑的水流流出。水位差一旦超过临界状态后，水流更加浑浊，造成流砂现象，滩地承载力减弱，块石坝体松动，最终坝体坍塌。

2）石坝缝隙中，下泄水流呈回旋状态，冲刷坝基下滩涂。

3）龙口外侧水流下切沟槽的延伸破坏导致合龙断面坍塌。

5.6 抛石辅助合龙实施的关键控制内容

高滩匡围工程采用抛石辅助合龙施工时，需重点注意几个关键内容的实施。

1）做好龙口堤基防护措施：护底防护是防止口门进一步的冲刷破坏，维护抛石坝体稳定的关键。护底不仅可以防护封堵过程中水流的直接冲刷，还可防护坝体贯通后，水位差产生的渗透破坏导致的堤基变形。

2）采取袋装砂合龙过程中的分析程序选定合适的龙口合龙施工时间段。

3）抛石施工顺序：抛石辅助合龙对顺序有一定的要求，先护底压载抛石、再端部抛石、然后两侧渐进推进，堤身加高，在最终断水前，需要预先预留一定缺口，用于降低水位差。待整体加固稳定后，一次断水，完成最终合龙程序。

4）龙口端部处理：龙口端部为袋装砂结构与抛石坝体结构的连接处，是整体结构中最薄弱的部位。抛石过程中不仅需要确保块石不破坏袋体，同时需要确保两者连接紧密，确保夹角处处理到位。当抛石坝体贯通，这个阶段是堤身最危险的阶段，堤身断面宽度不足以抵抗内外水位差渗透破损时，易造成坝体塌陷。

5）坝体挂袋包裹处理：包裹坝体时，袋体要长，确保将坝体全面覆盖后，袋体还有较大富余长度，可用于增加坝体堤脚渗径长度。袋体搭接层数要多，第一层是防护块石尖角对袋体的破坏。挂袋主要起到反滤保砂，阻隔水流的作用。

6）断面加固要求：合龙后，断面加高加固需快速、连贯施工，最短时间巩固现有成果。为确保龙口合龙顺利，在施工中，针对地质特点，采取了相应的断面优化措施，合龙将采用双外棱体+闭气砂的合龙断面结构形式：先施工外侧棱体，确保一次断水成功，同时在外棱体内侧施工第二道外棱体，加固宽堤身并回填堤心，增加堤身渗径，防止渗透破坏。

6 结语

工程实例表明：正确认识江苏沿海粉砂淤泥质滩涂工况特点，了解土质、土层、沟槽对水流相应等相关因素对匡围工程龙口合龙施工的影响，是确保该地区项目龙口顺利封堵的基础。在此基础上，通过优化龙口施工工艺，最终保障工程稳步推进。本文归纳的龙口合龙施工工艺是对江苏沿海滩涂匡围项目实施成功经验的总结，具有一定的启示作用，也在一定程度上对袋装砂龙口合龙工艺进行了补充。

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Key construction technology of dike closure for inning project in high silt-muddy flat

HU Zheng,CAI Li-zhong
（SDC Shanghai Communications Construction Contracting Co.,Ltd.,Shanghai 200136,China）

With the widespread use of sand-bagged dike structure,the construction technology of the closure of sand-bagged structure is emphasized,and there are many research results,but less research has been conducted on the technology of dike closure under special work conditions.Silt-muddy flat in Jiangsu coastal areas is sensitive to water flow variation due to its thick soil layer.Tidal flats tidal creeks respond strongly to reclamation on tidal flats,making inning-construction project special and increasing the difficulty of construction.By optimizing the construction technology of high beach dike closure constantly, several dikes in Tiaozini phase I inning project and Nantong Tongzhou Bay basin 2 inning project,and the tide creek entrance are succeeded in closing eventually.The analysis on the characters of sand-bagged blocking off and riprap assisted closure process can provide references for similar follow-up projects.

high beach;silt-muddy flat;dike closure

U655.4

B

2095-7874（2017）04-0075-06

10.7640/zggwjs201704017

2017-02-27

2017-03-15

胡正（1983— ），男，湖北武汉市人，工程师，主要从事港口航道与海岸工程管理工作。E-mail：279938506@qq.com