深水区水闸围堰筑坝工程关键工艺技术优化

张鲁刚，杨秀莲，叶 峰

（浙江省正邦水电建设有限公司，浙江 杭州 310051）

1 问题的提出

水闸围堰筑坝工程作为围垦施工的重要内容，对围垦工程整体的施工进度及质量具有重要影响。在此基础上，加强对深水区水闸围堰施工中筑坝工程关键工艺技术的分析优化尤为必要。因此，展开对水闸围堰施工筑坝工程关键工艺技术的探究，具有重要的现实研究价值和意义。

2 深水区水闸围堰筑坝工程的关键工艺技术优化过程及工艺原理分析

2.1 关键工优化过程

近年来，在科学技术日益发展的新形势下，筑坝工程关键工艺技术逐渐被广泛应用到围垦工程施工中[1]。为了进一步明确围堰筑坝关键工艺技术的应用水平，现对筑坝工程关键工艺技术原理展开分析。在深水区围堰筑坝工程中，闭气土施工是筑坝的关键工艺，闭气土是整个堤坝止水防渗的屏障，其施工的质量和快慢是围堰筑坝能否成功和缩短工期的关键。

瓯飞东一闸围堰按原设计图纸要求（见图1）：闭气土采用凤凰山料场的山皮土，经船运再转驳，由汽车运至施工区域填筑。由于山皮土含水率低，填筑进度快，可加快闭气进度。可实际情况用山皮土填筑，填筑上去的山皮土很大部分泥土被潮水带走，剩下的是含砂量很高的混合料，基本上达不到闭气的效果。如全部采用涂泥填筑，子堤顶高程（1.50 m）以下部分施工较快，超出子堤顶高程部分由于涂泥保水性好流动性大，固结很慢，加高非常困难，在1.5 a内堆高至10.00 m不现实。最明显的例子，瓯飞一期围垦工程东堤使用纯涂泥填筑的闭气土，从2015年到现在近3 a时间高程只从- 3.50 m填到现在的3.00 m（东堤子堤顶高程也是1.50 m），用涂泥加高现在还在滑动。又如果采用下部填涂泥上部填山皮土的方案，上部填山皮土时，下部涂泥被挤走，漫过子堤进入水闸基坑，现在瓯飞东堤及已经完工的龙湾二期海堤采用涂泥加外运土的填筑段就出现了这种情况。最后经现场施工技术人员的摸索研究，采用下部填筑涂泥，靠近围堰主堤部位增加1道冲砂管袋挡土墙，上部填筑山皮土的方法，圆满解决了闭气、施工进度、节约造价的问题。

图1 东一闸围堰设计断面图

2.2 工艺原理分析

围堰原设计断面是20 a一遇标准海堤断面，设计闭气土全部采用山皮土填筑，山皮土由甲方料场供应，但现场踏勘后发现，山皮土砂石含量大，经初步填筑试验后发现闭气效果很不理想。考虑到东一闸围堰造价近1.3亿元，闭气的成功与否关系到围堰成败，因此，只许成功，不能失败。

经现场施工技术人员探索、研究，在确保围堰安全、经济合理的情况下，利用滩涂泥的闭气效果、冲砂管袋的挡土闭气效果、山皮土的快速易成型效果相结合，形成沿海深水区土石围堰闭气土组合断面施工工艺（见图2），并提出方案，在征得现场业主、监理认可，并经原设计单位复核同意后实施。

图2 围堰闭气土组合断面图

3 水闸围堰施工中筑坝工程的关键工艺技术特点

3.1 滩涂泥粘聚性及闭气效果好

在深水区水闸围堰筑坝工程中，其关键工艺特点对于其筑坝工程施工质量具有重要的影响。通过对围堰筑坝工程工艺原理的深入分析，能够明确其工艺原理中采用的滩涂泥材料，具有粘聚性及闭气效果好的特点和优势。退潮后海涂泥施工面貌见图3，根据图3中的滩涂泥图片分析，能够感受到该材料的粘聚性。水闸围堰子堤顶高程以下采用滩涂泥，此类滩涂泥经长时间沉积，具有高度的粘聚性和闭气性。水闸围堰筑坝工程施工中直接就地取材，不仅可以有效提高机械化施工水平，同时也能够有效降低施工成本。

图3 退潮后海涂泥施工面貌图

3.2 冲砂管袋成型好、施工快

在水闸围堰筑坝工程中，通过对吹填砂管袋的工艺分析，能够明确该工艺具有成型好、施工快的特点[2]。图4为冲砂管袋吹填叠加过程图。根据图4分析，叠加后的冲砂管袋成型较快，能够将其作为挡土心墙，且闭气的效果也相对较好。在滩涂泥抛填完毕以后，需要采用冲砂管袋在围堰主堤内侧镇压平台位置上，实现一层一层叠加。在依靠重力的作用下，将冲砂管袋缓慢的压沉到围堰内侧镇压平台上，由此既起到闭气的作用，同时又能够有效阻挡主堤侧土方加载时形成的侧压力，以防滑坡。

图4 冲砂管袋吹填叠加过程图

3.3 山皮土堆高快、易于碾压成型

通过对筑坝工程关键工艺技术特点的分析，能够明确工艺流程中所采用的山皮土材料，具有堆高快、易于碾压成型的优势。图5为上部山皮土填筑图。根据图5分析，当围堰闭气土工程施工到高程2.50 m以上时，可采用山皮土填筑。在管袋挡土墙与主堤间山皮土达到1.00 m以上厚度时，挖掘机等机械设备可以在上面适当碾压，填筑效果比较好。山皮土加载所产生的土压力由冲砂管袋挡土墙承受，因此在筑坝施工中下部滩涂泥并未产生滑坡现象。

图5 上部山皮土填筑图

4 深水区水闸围堰筑坝工程关键工艺技术优化分析

（1） 利用滩涂泥粘聚性及闭气效果好的特点，既便于就地取材又便于机械化施工，可大幅降低施工成本。

（2） 利用冲砂管袋成型好施工快，叠加后既能作为挡土墙又能闭气的特点，在滩涂泥抛填完成后将冲砂管袋对准围堰主堤内侧镇压平台位置一层层叠加，靠自重将冲砂管袋慢慢压沉到镇压平台上，既有闭气效果又起到挡土墙的作用，该部分也是闭气土断面中造价最高的部分，但因占总量的比重较小对总体造价影响不大。

（3） 利用山皮土在水面以上能够快速堆高的特点，对山皮土适当拍实、碾压，其堆高后的底部侧压力由冲砂管袋挡土墙承受，故不会因下部涂泥松软而产生滑坡现象；没经浸泡冲刷过的山皮土经拍实、碾压后闭气效果比较理想。

（4） 闭气土方组合断面由3种不同材料组合而成，充分发挥不同材料的优势，避开不同材料的弱点，达到良好的闭气效果又缩短了工期，而且降低造价。

围堰闭气土组合断面施工工艺流程见图6。

图6 围堰闭气土组合断面施工工艺流程图

5 筑坝工程实例分析

5.1 工程概况

为了进一步明确水闸围堰筑坝工程关键工艺技术优化情况，本文从实例分析的角度，以具体的工程为例展开探讨。在研究中，主要以温州市瓯飞一期围垦工程施工Ⅳ标段东一闸围堰工程为例。该工程位于温州瓯飞滩涂，位于浙江省东南部沿海地区。通过对该工程的深入分析，明确工程所在区域内的滩涂高程为- 3.50 m，在施工期间依据设计图纸，采用土石围堰施工，20 a一遇的防潮标准，包括预留沉降在内的围堰顶高程为6.50 m，防浪墙顶高程为7.30 m，围堰总长为1303.00 m，围堰横断面总宽度为143.50 m，结构与海堤结构类似，围堰完工后面貌见图7。合同节点目标规定东一闸围堰工期为24个月。在所有施工流程中，闭气土施工时间最长，为18个月。从围堰设计图纸上看，闭气土施工高差从- 3.50 m到6.50 m达10.00 m，闭气土填筑总量38.0万m3。

图7 围堰完工后面貌图

5.2 筑坝工程关键工艺技术优化实施效果

5.2.1 工期效益

在水闸围堰筑坝工程关键工艺技术优化实施期间，将围堰闭气土组合断面施工工艺应用到该工程施工中，能够有效减少闭气土施工中存在的等底层涂泥固结时间间隔性问题，可以对围堰实施连续性加高。在原招标投标及实施性组织设计中围堰总工期24个月，其中关键线路闭气土填筑时间18个月；在采用了闭气土组合断面后，围堰闭气土从- 3.50 m填筑到6.50 m，总计10.00 m高，只用了12个月，因此采用围堰筑坝工程关键工艺技术优化后，东一闸围堰用18个月就完成了施工任务，总工期缩短6个月。该水闸围堰筑坝关键工艺技术优化的实施对水闸提前完工起到关键作用。

5.2.2 经济效益

通过对水闸围堰筑坝工程关键工艺技术优化的应用效果分析，在极大程度上节约了成本。按原设计，东一闸围堰闭气土全部用山皮土填筑，闭气土总量38.0万m3，原山皮土填筑单价44.80元/m3，总计造价1702万元。采用技术调整的断面后，涂泥闭气土用量30.5万m3，冲砂管袋挡墙用量4.0万m3，山皮土3.5万m3；其中涂泥采用东堤涂泥填筑单价17.22元/m3，冲砂管袋最终结算价80.00元/m3，山皮土单价44.80元/m3，这样调整后闭气土施工总费用1002万元，因此费用节省700万元。此外，应用该工艺以后，在施工工期提前的基础上，并没有影响到整个工程的施工质量，施工中的闭气土断面也未产生变形滑坡现象。因此能够明确，该工艺在深水区水闸围堰筑坝工程施工中的应用，具有突出的经济和社会效益。

6 结 语

近年来，筑坝工程关键工艺技术在水利施工中的应用，逐渐体现了重要价值。针对当前水利施工中筑坝工程关键工艺技术的应用现状，本文主要从滩涂泥粘聚性及闭气效果好、冲砂管袋成型好及施工快、山皮土堆高快及碾压成型好等方面，分析深水区筑坝工程的关键工艺技术特点。最终根据实际工程案例的分析，总结深水区筑坝工程关键工艺技术优化的效果。期望通过本文关于深水区筑坝工艺技术的探讨，可以为日后提升筑坝工艺技术在围垦施工中的应用水平，提供宝贵的建议。