復雜河道下龍口合攏技術(shù)

黃宗清

摘 要：龍口合攏是圍堤工程的關(guān)鍵，龍口合攏的成敗對圍海工程的進度、投資和質(zhì)量有著很大影響。本文針對沿海淤泥質(zhì)海岸且河道復雜地區(qū)，采用拋石結(jié)合土工模袋充砂的龍口合攏工藝，降低了合攏風險，取得了較好的經(jīng)濟與社會效益。

關(guān)鍵詞：龍口 合攏 拋石 土工模袋

1.引言

傳統(tǒng)的龍口合攏方法主要有直接拋石合攏和土工模袋充砂合攏兩種方法。本工程采用拋石結(jié)合土工模袋充砂堵口合攏技術(shù)，首先在龍口堤軸外側(cè)利用拋石墻截流后再進行堤內(nèi)側(cè)吹填袋裝砂棱體及閉氣土方，最后形成整個堤身斷面，取得了成功。該工藝可以運用于水流條件下的龍口封堵。

2.工程概況

本工程位于江蘇省南通市濱海園區(qū)東側(cè)黃海灘地，小廟洪水道末端，河道錯綜復雜。工程位置歷史高潮位4.48m（國家85基準，下同），歷史低潮位-3.6m，平均高潮位1.91m，平均低潮位-1.82m，平均潮差3.73m，灘地土質(zhì)為粉沙土，抗沖刷能力極弱，極易被潮水沖刷，加上本工程施工區(qū)域聯(lián)通內(nèi)陸河道，因此在圍堤施工中防水流沖刷是工程的重點。

3.龍口平面布置及結(jié)構(gòu)

原則上龍口的寬度應盡可能窄些，減少截流的延續(xù)時間，但以不引起龍口及其下游河床的沖刷為限。根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗結(jié)合水力計算，控制龍口最大流速3.5m/s，確定龍口保護期寬度為180m，合攏期寬度為60～80m，龍口兩側(cè)設泥庫。為確保合攏前龍口底部不被沖刷，龍口底部采用砂肋軟體排+拋石進行防護。龍口結(jié)構(gòu)原設計采用大型充砂袋結(jié)構(gòu)堤芯充填優(yōu)質(zhì)閉氣土方，內(nèi)側(cè)邊坡為1∶2.5，外側(cè)邊坡為1∶3，外側(cè)采用灌砌塊石護面，堤腳采用200～300kg塊石護腳。根據(jù)施工現(xiàn)場情況因地制宜，本工程龍口合攏段創(chuàng)新式的采用外棱體拋石結(jié)構(gòu)，經(jīng)水力驗算，穩(wěn)定性達到設計要求。

4.施工重點難點分析及應對措施

本工程施工區(qū)河道錯綜復雜，且鄰近外海，受風浪及海流影響較大；施工區(qū)交通不便，水電供應困難，工況惡劣；龍口底部以淤泥質(zhì)粉砂為主，穩(wěn)定性差；施工區(qū)潮差較大，大潮汛最大潮差5m，龍口每天需經(jīng)歷兩次漲落潮，受沖刷嚴重。因此龍口合攏堤身的穩(wěn)定性以及龍口合攏時的防沖刷為本工程面臨的主要難點，對此，采取以下措施：

4.1施工組織措施

科學組織，合理安排施工活動。確定施工方案，根據(jù)總工程量和工期合理劃分施工區(qū)和安排施工工作面，形成流水施工。主動改善施工條件，形成有利施工環(huán)境，克服風浪及海流的影響，先期進行拋石連續(xù)墻，形成擋浪屏障，有利于內(nèi)側(cè)土方施工。進場材料克服陸運不便的困難，組織水上運輸進入施工區(qū)。

4.2堤頭砂袋與拋石結(jié)合部位的防護措施

砂袋與拋石結(jié)合不穩(wěn)易發(fā)生滑移及砂袋破裂問題，在砂袋外側(cè)包裹一層軟體排排布，對砂袋有效保護，砂袋施工完成后在砂袋外側(cè)及時做好護腳，增加堤身的穩(wěn)定性。同時加強對堤身的沉降位移觀測，加強監(jiān)測周圍水深的變化。

4.3防滲、防沖刷的措施

為了保證堤身穩(wěn)定，必須進行防滲措施，拋石墻截流之后平潮位時立即組織船舶和人員對拋石墻兩側(cè)覆蓋一層軟體排排布，排體底部延伸3米并用袋裝碎石壓載，從內(nèi)側(cè)底部鋪設橫穿拋石頂面并延伸至外側(cè)底部。

龍口合攏隨著龍口寬度的縮小，水流會不斷增大，對龍口頭部砂袋造成嚴重沖刷。采取抗拉強度更好的260g/㎡機織布袋代替200g/㎡的編織布袋，起到抵御潮流沖刷的作用。龍口保護期底部先鋪設軟體排，延伸至龍口范圍外100m，加大護底寬度，并及時跟進拋石壓排。在龍口合攏前采取充填大砂袋壓穩(wěn)護底，以防縮窄后水流流速增大掀起軟體排。

4.4合攏時間與方式

合攏時間的選擇不僅關(guān)系到合攏難度的大小，而且影響整個工程的施工部署。合攏施工必須一氣呵成，在一個小潮汛內(nèi)將合攏寬度收縮到60～80m，最終的合攏寬度選擇在50m作業(yè)，龍口合攏一氣呵成。封堵龍口時間選擇在11月至1月份枯水期，但要注意寒潮的影響，各龍口最終合攏選擇風浪較小的低平潮時間，有效作業(yè)時間約5小時。

5.龍口合攏施工工藝

5.1合攏施工條件

首先，堤身全線已達到設計高程，龍口已經(jīng)護底，滿足合攏后防滲穩(wěn)定要求。其次，合攏土工材料及砂石料已備足需用量的2.0倍左右，所使用的設備良好，滿足施工要求。再次，合攏的設備、材料和人員必須安排到位。最后，合攏期間選在天文最低潮、合攏時的各種應急措施已落實。

5.2施工流程

測量定位→龍口護底→龍口縮窄→外棱體拋石墻截流→內(nèi)棱體袋裝砂合攏→閉氣土方吹填→外側(cè)拋石保護。

5.3合攏施工

5.3.1護底施工

為防止龍口所在部位的基礎沖刷，需對龍口底部采用充填砂肋軟體排及散拋石加以保護處理。具體方法是：在其他堤段高度仍低于平均水位，預留龍口的堤段尚未形成集中水流前，采用充填砂肋軟體排及散拋石護底。為達到有效保護，龍口保護面積設置為300×300m，護底排布整塊制作，寬度為100m，長度為60m，搭接長度不小于5m。排布在廠內(nèi)加工后用定位船運到鋪設現(xiàn)場，在龍口的兩側(cè)分別布置2條長度60m左右的定位船，利用定位船上的絞錨機將排布展開并鋪設到指定位置。鋪設好后，砂肋軟體排充灌采用吸砂船直接充灌。砂肋充灌完畢后利用船載挖掘機進行拋石壓排等防護工作。拋投砂肋軟體排壓載塊石必須分區(qū)，準確定位，達到拋投均勻，壓載塊石粒徑25～45cm。

5.3.2縮窄施工

保護期龍口設置一般較寬，本工程最寬達180m，如果直接進行拋石合攏工程量大，造價高，合攏困難，所以一般在合攏前幾個潮次將龍口收縮到60～80m左右。施工方法為：先施工至高程+1.5～+2.0m，利用合攏前退潮時間將收縮段突擊施工至高潮不過水標高。龍口縮窄由兩側(cè)向中間縮進，采用袋裝砂棱體結(jié)構(gòu)平推，將龍口位置縮窄至60～80m。龍口縮窄利用吸砂船及泥漿泵的方式充填袋裝砂。

5.3.3拋石墻施工

因底部土層為淤泥質(zhì)粉沙土，受潮汐影響水流流速快，合攏期施工工作時間短，施工強度高，采用傳統(tǒng)的充泥管袋合攏風險較大。經(jīng)研究采取龍口堤軸外側(cè)拋石連續(xù)墻截流工藝，在最終合攏段的外側(cè)構(gòu)筑一道拋石連續(xù)墻，在龍口的中心外側(cè)拋填標高至+5m確保高潮不過水，斷面呈梯形狀。拋石采用大型運輸船運至倒駁點，再由倒駁船乘潮時運至龍口外側(cè)，船舶定位完畢后，采用平堵加立堵相結(jié)合的方式將外棱體從底層往上拋石至+0.0m，起到護底的作用，最后拋石加高至+5.0，確保高潮位不過水。施工完畢后觀察沉降情況。拋石宜選擇低潮作業(yè)，減少偏差現(xiàn)象。

5.3.4袋裝砂及閉氣土方施工

袋裝砂的施工直接關(guān)系到整個龍口封堵的安全，如果袋裝砂施工進度緩慢，即使龍口外棱體封堵后，經(jīng)過幾個大潮也可能出現(xiàn)潰堤現(xiàn)象，因此，無論如何需要保證內(nèi)棱體袋裝砂的施工強度，盡快形成斷流的靠背砂。具體施工方法：龍口拋石完成截流后，在平潮時對拋石墻兩側(cè)覆蓋軟體排，內(nèi)側(cè)排布壓載袋裝碎石。鋪設完畢后集中所有的設備從龍口兩側(cè)兩個作業(yè)面相向階梯式推進內(nèi)棱體及閉氣土方，在大潮汛來臨之前達到設計斷面，確保合攏成果。

6.結(jié)束語

本文針對沿海淤泥質(zhì)海岸且河道復雜地區(qū)的惡劣工況因地制宜，采用拋石結(jié)合土工模袋充砂的龍口合攏工藝，認真分析研究龍口合攏過程中可能出現(xiàn)的難點，積極落實措施和對策，實現(xiàn)了龍口的合攏，取得了較好的經(jīng)濟與社會效益，為同類工程施工提供了寶貴的經(jīng)驗。