浅谈在低滩围垦中围堤龙口的设计与施工

赵志祥，郏日堂

（江苏祥通建设有限公司,江苏 无锡 214000）

1 前言

随着经济的发展,土地资源的缺乏越来越被人们所认识。因此,在淤积性滩涂围垦造地和新厂区选址规划时,常常将围堤的起围线选定在平均低潮位线以下,来保证工程的整体布局要求,减少单位面积造地的投入,提高工程投资效益。低潮位以下施筑挡潮围堤,设计一般采用砂袋,在吹填砂袋的过程中,潮涨潮落的出入口（一般称龙口）的确定和施工,是整个围垦工程最关键的环节。它的成功与否直接影响到整个工程的工期与投资。本文就龙口的设计、施工的有关技术上的问题进行论述。

2 龙口的设计

2.1 龙口宽度的确定

（1）相关参数的选定

龙口宽度的选定与围堤所包围的面积和涨潮时围堤内的水位（简称库容）直接相关,库区的水量越大,所需的龙口宽度就越宽。一旦围堤棱体形成后,涨潮后进入库区的水体都要通过龙口排出。

合拢施工期通常安排在一个潮汛周期（15天）低潮的时期,因此,正常情况下,合拢前要通过龙口排出水量是库区低潮期围堤内最高的水位所对应的库区面积A1（m2）与通过龙口一个时段（t）退水后,龙口位置的水位（H2）达到开始施工时所对应的库容面积A2。所以两水位差之间的库区内总水量。一个涨落潮过程为12h,为保证有足够的时间进行封堵龙口,通常取退水时间为t=4h,则龙口设计流量Q=W/t。

水力学无底槛宽顶堰淹没出流流量公式为：

得到龙口的设计宽度为：

式中：B堰底宽度,这里指龙口的宽度；Q为龙口的流量,按上述分析推算；m为宽顶堰直角式流量系数,因龙口宽度与库区宽度比值较小,约等于0,故取m=0.32；σs为宽顶堰淹没出流淹没系数,由于正常围堤外退落潮水位较库区的水位下降快,龙口排水的水流流态是由淹没出流逐渐演变为自由出流,所以σs取0.5 左右；e0为侧收缩系数,在龙口设计时可取1.0；H0堰上水头与行近流速之和,设计龙口宽度时行近流速可忽略不计。H0就是龙口的内水位。

（2）工程实例

江苏省东台市条子泥围堤工程位于江苏中部沿海滩涂,东临黄海,项目区自然滩面高程多在高程-0.5 m~2.5 m（废黄河基面）,I期工程围堤与老围堤平行,南北方向长度2.75 km,隔堤垂直于老堤向外延长,长度2 km,正常低潮位高程1.00 m,库区面积A1约为2.5 km2,围堤起围在高程0.0 m等高层位置,龙口底高（宽顶堰底高）退潮后水位达到0.3 m时开始合拢,此时库区水面积A2约为1.05 km3。

本工程实际采用龙口宽度为120 m,在施工实际中封闭时效果比较理想。

2.2 龙口位置的选定

龙口的位置应选择在施工期正常季节风的背水侧,龙口的底高程确定为围堤轴线位置的平均滩地高程。确定过高会延长库区的排水速度,减少潮水的有效工作时间；确定太低退潮时龙口水流流速快,不利于龙口的防护。

特别注意的是龙口位置应远离老港槽和地质条件不利的地段,以保证施工期龙口的安全。

2.3 龙口的防护设计

如图1所示,龙口的底部防护铺设300 g/m2以上针刺复合土工布软体沉排,复合土工布力学性能要求参考值见表1。

表1 复合土工布力学性能要求参考值

图1 龙口保护示意图

软件沉排用缝制机织布管袋砂肋条压载,间距1.5 m。砂肋条用宽度为6 cm丙纶带固定。沉排布铺设延伸至两侧棱体不少于50 m。龙口的两侧吹砂袋棱体50 m范围内要用防冲刷机织土工布作为充填砂袋的材料,以保证龙头不易冲刷。

3 龙口的防护与监管

龙口施工结束后,要组织专职人员,落实专用设备对龙口进行监督和防护。

1）基面软体沉排复合布如发现破裂要用同样材料缝补,搭接长度大于3 m。

2）压载砂肋条变位要及时纠正,出现流砂现象要查明原因后吹填补充。

3）观测软体排两侧与土面交界处的变化情况,如发现冲坑要抛砂袋上压块石防护。防止深坑冲刷波及到龙口和两侧棱体的安全。

4）两侧棱体（龙头）有变位和坍塌现象时要用同样砂袋吹填加固。

4 龙口的合拢施工

4.1 合拢应具备的条件

合拢前围堤的外棱体高程必须达到正常高潮加安全超高,内棱体高程达正常潮位,两棱体间的填心土（又称闭气土）达60%~70%以上。

4.2 合拢前的准备

4.2.1 材料设备的准备

根据龙口吹填的工程量和合拢施工期要求,配备充足的吹填机械和辅助耗材。主要有：泥浆泵及其配套的设置、发电机组、交通定位船、地锚、绳索、通讯设备、照明设备、救生器材等。

4.2.2 土源的准备

龙口合拢是要求在最短的时间内将龙口的棱体一气呵成的吹填好,且取土施工时要不受潮汛的影响。因此取土的土源准备很重要。一般在龙口的两侧设计砂库,砂库的库容为合拢至安全高度的内外棱体与填心土总量的1.2 倍。砂库的位置见图1。

4.2.3 充泥袋的准备

合拢前外棱体所设计各层砂袋都必须预先加工结束。水下吹填砂袋受潮汛的水流冲击会损失破坏部分砂袋。因此,加工时这类规格尺寸的砂袋要有备用的数量。

4.3 龙口的合拢施工

4.3.1 断水前的施工

龙口断水前的吹填封堵方式有：立堵、平堵、平堵与立堵相结合三种。其封填效果各有利弊,经过多次观察比较,采用平、立相结合施工方式为宜。

图2 是上海浦东新区七甲港围海造地工程龙口合拢封堵顺序示意图。①~⑥号为砂袋水下吹填。

图2 上海浦东新区七甲港围海造地工程龙口合拢封堵顺序示意图

施工工艺和技术要点为：

1）将设计规格的砂袋在龙口的两侧展开,四角和长度方向的一定位置用绳索固定；同时龙口中心两侧定位船到位,四周设计固定砂袋的地锚或桩。

2）将泥浆泵的输泥管均匀插入砂袋的对应位置,泥管的插入深度不少于1.0 m,并用铁丝绑扎固定。

3）用运输船将绳索送到对岸的地锚及定位船上。

4）在低平潮龙口水流流速较低时,将砂袋铺展到设计位置。

5）砂袋定位后开始向袋内吹泥,充灌时间以砂袋体积与所有泥浆泵单位时间内充填量来确定。一般砂袋吹填高度0.5 m~0.6 m为宜,同时各方向的绳索松紧度根据砂袋下沉变位及时作相应的调整,以拉紧不将砂袋拉破为标准。

4.3.2 断水期与断水时间的选定

龙口闭口断水期要选在一潮汛的最低潮的时期,断水时间一般根据库区的水位与预测开始涨潮的时间,有条件的情况下,尽量推迟到涨潮前1 h,这样使库区有更多的排水时间,而减少合拢后的机械抽排水量。

4.3.3 龙口的合拢施工

断水前首先将龙口的外侧块石棱体加高,并把排水口封闭,使水流近似静水,然后将设计好的砂袋铺展并固定好开始吹填。为保证吹填的速度和质量,在砂袋达到设计高度时,在内侧对砂袋开小孔放水和浮土,成型后立即铺砂袋加高,吹填增高的速度要大于涨潮的速度。

外棱体达标后,为保证龙口安全渡汛,内棱体和填心闭气土的吹填要跟上。确保在下一次潮大汛来以前能达到确保工程安全的要求。

5 结语

1）起围线在低潮位以下施筑挡潮围堤时,围堤龙口的设计与施工是工程的关键,在工程实施时要高度重视。

2）龙口保护施工的同时要对正常退潮的港槽进行地基保护处理和封堵,避免形成多个龙口,确保围区的涨、退潮水流从设计的龙口出入。

3）如围区内滩面有抬高高程设计要求时,可在吹填围堤的同时用深水挖泥船对库区进行吹填,抬高库区和龙口底高程,减小合拢施工的难度。