小型圍墾用充填砂袋堵口施工方案研討

沈勇彬

(福建省圍墾建設工程有限公司，福建 漳州 363100)

小型圍墾用充填砂袋堵口施工方案研討

沈勇彬

(福建省圍墾建設工程有限公司，福建 漳州 363100)

充填砂袋作為圍堰合龍口主要可充分利用海砂資源，降低施工成本，可以在軟基或地質較好的土質上施工，對沿海區域用途較廣，且施工技術簡單。用充填砂袋作為圍堰合龍口能否順利合龍主要取決于安排抽砂泵的數量，多考慮因機械原因引起的充填無法同時跟進，會導致個別低洼引起沖刷，同時要經設計部門計算水力情況,流速在3m/s以內可方案施工。

水閘圍堰；充填砂袋；龍口布置與防護；小型圍墾合龍口

1 水 文

1.1 潮汐

工程區域無長期實測潮位資料。因此，本工程設計水位根據平潭海洋站1966-1987年間的驗潮資料,及江陰壁頭角(距離本工程約12km)1994年3月14日至4月28日與平潭海洋站的同步觀測資料分析計算。

1)基面換算關系：

坐標系統：1980 西安坐標系。

高程系統：1985國家高程基準。

其它高程基準面的關系見圖1。

本工程高程系統均采用1985國家高程系統，其與其它基面高程的關系如下：

圖1 各高程基準面關系圖

2)潮汐性質：

本區潮汐性質為不正規半日潮，潮汐形態系數F=(H01+HK1)/Hm2=0.25。

3)設計潮位：

設計高潮位：

興化灣有東甲長期觀測潮位站，本次收集到東甲潮位站從 1966—2006年年最高潮位資料。東甲潮位站位于海岸地區，水位不受洪水影響，宜采用極值I型分布進行頻率分析計算：

表1 東甲潮位站年最高潮位頻率分析成果表

設計低潮位：

東甲潮位無長系列年最低潮位資料，只觀測有1964年7月9日年最低潮位為-3.24m。通過鄰近地區崇武站長系列最低潮位資料分析計算，推算東甲站各頻率設計最低潮位。

表2 東甲潮位站年最低潮位頻率分析成果表

10a一遇高潮位： 5.13m

10a一遇低潮位： -3.31m

4)波浪：

興化灣從東北向的牛頭尾到西南石城三面環山，其正面有南日群島作為屏障，僅東南向由興化水道及南日水道與臺灣海峽相通。本工程位于灣內灘涂，外海波浪經口門傳播進入沿程衰減，已明顯減弱，影響本工程的波浪需綜合考慮自口門傳入的波浪和灣內小風區產生的風成浪。平常波浪不大，但在臺風期間，東南向50 a一遇有效波高達2.5-3.0m。

1.2 設計荷載

均布荷載：20 kPa。

1.3 結構方案

圍堰采用斜坡式結構，圍堰堤頂高程5.5m，頂寬8.0m，迎水側設臨時袋裝砂防浪墻，頂高程為6.5m，堤頂路面采用山皮土路面。圍堰內外側斜坡坡比均為1∶2.0，并在高程2.0m處設置一級反壓平臺。迎水側護面面層為250mm膜袋混凝土，堤心為充填袋裝砂，袋裝砂間設置黏性土心墻防滲。地基處理采用插打塑料排水板的方案，塑料排水板間距為1.2m，等邊三角形布置。方案結構詳見圖2。

圖2 圍堰結構斷面圖

2 主要施工方法

2.1 施工方法

圍堰主要施工流程：

施工準備→鋪設土工格柵→充填兩側袋裝棱體→鋪設砂墊層→插打塑料排水板→充填袋裝砂堤身(重點為龍口的施工)→回填黏性土心墻→模袋護面施工→路面施工→防浪墻。

2.2 鋪設土工格柵

1)土工格柵搭接長度≥20cm且≥3個孔格，搭接范圍應用塑料扎絲扎緊(不應用鐵絲)。

2)土工格柵應垂直于圍堰前沿線平鋪、拉緊，并應立即填鋪填料。

2.3 施打塑料排水板

施工準備→打樁機定位→穿排水板及裝樁靴→樁架就位→施打排水板至設計底標高→提套管到砂墊層上→切割排水板操作→提套沉管至水面→檢查并記錄打設情況→樁機移位

塑料排水板打為趕潮施工，采用履帶式液壓插板機施打，塑料排水板由砂墊層頂部開始插設，插設深度應按設計要求控制。

2.4 充填袋裝砂

由人工將袋體攤鋪就位，作好固定和管口聯接，啟動泥漿泵開始充填。充填過程中注意觀察砂漿的流量、流向和流速，及時調整輸送管口的方向，以免袋體受力不均而導致變形移位[1]。

每層袋體在施工時應注意搭接，要與軸線保持垂直，堆迭整齊，不允許袋體與袋體間留有間隙、通縫。

新充袋體不得用鋒利的石塊堆壓，以免割破袋布，袋體間的空隙以袋裝泥沙填補密實，以免形成管涌通道。

在同一區，同一施工段吹填時保證泥漿濃度一致，施工時應力求土沉積分布均勻，避免粗、細骨粒集中，密實。

2.5 黏土心墻回填

1)填筑、壓實技術要求：土料在填筑時須進行分層碾壓，鋪料、平整、灑水后選用振動壓路機，進行碾壓壓實，碾壓數據通過碾壓試驗取得，確定合理的碾壓參數，采用進退錯距法進行施工，機械碾壓不到的邊角部位，采用蛙式打夯機夯實，以符合設計要求為標準。

2)本工序為趕潮施工，為確保每日回填土方不被海水浸沒，在圍堰外側設置一處臨時堆料場，以滿足堆放每一潮水所需回填的土方量。

3)加大場內轉運機械的投入，在原有設備的基礎上增加2臺裝載機、4臺10t自卸汽車、1臺壓路機，加快填土出水時間。

2.6 圍堰合龍

2.6.1 龍口時間選擇

堵口時間的選擇應考慮合適的天氣條件以低潮位為宜(一般為每月的農歷初6-12日、20-26日)，此時潮位低、潮差小、風浪小，在天氣暖和、流量小的時段集中力量突擊進行施工。根據目前現場施工實際情況、進度計劃和三江口潮汛情況。

2.6.2 龍口布置與防護

本工程口門位置考慮到現場地質條件(與其它地段地質一致)、水深以及從兩側充填袋裝砂圍堰堰體相向推進的工效等因素，擬選定口門尺寸按照口門處控制流速確定(控制流速宜取2-3m/s)，寬度取為100m左右，其具體位置布置根據現場地形情況擬布置在靠近港前路A2標段現有堤頭約50m處。堵口的防護包括護底和兩側堤頭保護，護底的施工順序按照“先低后高”、 “先近后遠”的原則；護底鋪設結構采用先在基礎面上鋪設一層加筋土工格柵，然后在其面上鋪設一層厚約80cm的砂墊層，并將其整平；接著進行充填袋裝砂的施工。考慮堵口段水力條件及地質條件，該護底長度建議在原有圍堰腳各延伸25m，即護底寬度約100m；護底高度1m左右。

在施工過程中，一旦發現原有護底護腳被水流淘刷嚴重，需立即采取補救措施如拋填大塊石等。兩側堤頭保護主要是防止堵口水流、立軸漩渦和堤身滲流對堤頭造成的破壞[2]，具體堤頭保護方法：在口門堤頭左右兩側前后堰腳棱體外側各設置一塊寬20m、長10m的充填袋裝砂壓載，同時堤頭的坡度適當放緩至1∶2.5-3.0，防護順序如下圖所示。

2.6.3 堵口順序與方法

不同的堵口順序會出現不同尺寸的口門，遇到不同的水力條件，形成不同的堵口難度，從而也要求不同的施工方法、強度及設備。堵口順序的選擇，必須滿足堵口過程中安全、穩定的要求，同時還應考慮施工效率、施工進度與成本。本工程擬采用平立堵結合的方法，既能獲得較好的龍口水力條件和地基穩定條件，又能充分發揮陸上施工力量，利用陸拋提高效率，加快進度，降低成本。具體實施方案為：首先采用利用低潮位露灘期間采用充填袋裝砂平堵至▽1.50m標高(在這之前，需將其底部的砂墊層和土工格柵鋪設完成)，將口門底檻抬高，然后兩頭雙向進占立堵壓縮口門寬度至100m左右，立堵標高控制在▽4.5m左右，此時即為合龍口，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。堵口順序如下圖所示。

堵口需具備的條件：①非龍口段施工至▽4.5m頂標高；②龍口及端頭護底全部完成；③堵口料、施工機械、勞動力組織已準備就緒。在上述3個條件均滿足后開始選擇合適的時間進行龍口截流。

龍口截流施工方案擬定方案采用沖灌砂袋平堵法，下面闡述具體實施方法：

1)袋的尺寸設計：沖灌袋尺寸按現場實際需要設計，袋的厚度在沖灌完成后大約0.5-0.6m左右，沿水流方向每層設計為單幅，而垂直于水流方向可由多幅沖灌袋搭接形成，搭接長度0.5-1m。每個沖灌袋留有若干個沖灌袖口，袖口間距約為4m，正方形布置。

2)施工方法：該方法施工的前提條件是抽沙處需要有水。根據現場查勘，目前在南端堤頭位置靠外海側有一沖刷深溝，該溝在潮位最低時水深約3.0m，水面寬度50m左右，可滿足沖灌用水需要。故備砂位置擬布置在南端堤頭內側，備砂總量按斷面工程量的2倍考慮即4465×2=8930m3，實際按9000m3砂方進行備料。施工設備擬采用吹砂泵船，其生產理論能力200m3/h，實際生產能力按150m3/h考慮，故在6h堵口時間段，單條泵船可沖灌砂150m3/h×6j=900m3，沖灌砂總量按5000m3考慮，所需船數5000/900=6(條)。堵口截流前期，需在口門左右前后側分別設置4個砂平臺，用于固定枕木。截流開始時，采用人工迅速將原先設計的每層砂袋個數通過枕木定位卡死全部鋪開，隨即利用抽沙泵船同時往袋中充灌砂，保證砂袋能同時加高，逐層加高直至▽4.5m標高，在加高過程中，需確保上下層砂袋的錯縫搭接，并按設計要求控制邊坡坡比。

3)圍堰內為水閘的干地施工，為此應進行防滲處理，該法截流完成后的防滲處理可采用打水泥攪拌樁或高壓旋噴樁的施工方法。

2.6.4 在施工過程中應注意事項

1)充填袋加高速度應根據現場情況確定，特別是需注意加高速度過快是否會導致的圍堰堰體的滑動；

2)水流流速沖刷作用和加荷集中引起的地基穩定問題，若出現異常，需采取相應措施。如發現圍堰坡腳位移需立即停止加高圍堰，查清原因并排除險情后方可繼續施工等；

3)考慮圍堰地基基礎為軟基，必然在圍堰完工后一段時間會整體沉降，導致堰體高程低于設計高程，在施工期需預留富余高度0.5米左右。

此外，堵口必須與整個圍堰工程進度匹配，堵口前非堵口段已填筑至預定標高，堵口段基礎處理和相應的防護工作均已完成，堵口完成后又應有足夠的時間加高培厚堵口段圍堰，達到設計斷面。

3 結 語

用充填砂袋作為圍堰合龍口能否順利合龍主要取決于安排抽砂泵的數量，多考慮因機械原因引起的充填無法同時跟進，會導致個別低洼引起沖刷，同時要經設計部門計算水力情況,流速在3m/s以內可方案施工。

充填砂袋作為圍堰合龍口主要可充分利用海砂資源，降低施工成本，可以在軟基或地質較好的土質上施工，對沿海區域用途較廣，且施工技術簡單。

[1]陸健輝，阮龍飛.土工織物加筋法在堤壩地基處理中的應用[J].人民長江，2012(S1)：34-37.

[2]張閩生.圍海工程堵口技術研究[J].水利規劃與設計，2006(03)：49-50.

1007-7596(2016)11-0121-04

2016-10-14

沈勇彬(1967-)，男，福建詔安人，工程師， 從事水利工程施工管理工作。

TV551.3

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