某沿海擋潮閘設計難點及解決對策

張應奎，孫承坪，周亞明，董 波

(連云港市水利規劃設計院有限公司，江蘇 連云港 222006)

1 工程概況

臺北鹽場老海堤西起臨洪口的元寶港閘，東至北固山，海堤的樁號為56+715～69+785之間，總長13.07km，海堤內為臺北鹽場和五七鹽場，由于多年的海岸淤積，海岸線已前移至老海堤北1.2～3km處，五七鹽場在臨洪口段老海堤前筑有簡易新海堤，新沭河右堤也向前延伸了3km。

由于海岸線的前移，原擋潮閘下自然形成的河道斷面狹小，淤積嚴重，已不能滿足現狀鹽場的排水要求，需將擋潮閘北移以滿足排水要求。根據《連云港市城市防洪規劃》調整安排，考慮區域內土地功能變化并為水系調整留有余地，基于大浦河調尾上口東側排淡河不建閘情況確定閘孔總寬度，海濱新區擋潮閘總凈寬取80m，由原規劃5座擋潮閘調整為3座，其中新城閘40m，開泰閘和西墅閘各20m。

海濱新區位于臺北鹽場，是在灘涂上圍填海造成的新城區，新區海堤較老海堤向海側推進了約3km，全長11.485km。海堤和擋潮建筑物工程是海濱的重要基礎設施，通過海濱新區海堤建設，為上游160.5km2流域面積的防洪保安提供了強有力的保障，同時為大浦河調尾東調105m3/s洪水提供了安全行洪口門。通過本工程的興建，可使上游總面積160.5km2區域排澇標準達到20a一遇，擋潮標準達到設計100a一遇，校核300a一遇。

2 工程設計的主要難點及解決對策

本工程建于原海堤外側約3km處，如圖1—2所示。工程建設位置淤泥層較厚，淤泥屬不良工程地質層，具含水量高、孔隙比大、壓縮性高、力學強度低等不良工程地質特性；工程建設地點離陸地遠，建設環境較為惡劣。本工程及海濱新區同期建設的開泰閘、西墅閘為本地區首次在海堤以外新建中型以上規模的水工建筑物。

圖1 施工過程中的筑堤及圍堰

圖2 合攏后的新城閘圍堰

2.1 施工圍堰填筑困難

2.1.1 主要難點

本工程建設地點距離陸域遠，閘塘四周均面臨海水的侵蝕、淘涮，施工條件復雜，為江蘇省內首次出現該種建閘條件。

2.1.2 解決對策

施工圍堰采用爆破擠淤填石法技術，為江蘇省內沿海擋潮閘圍堰工程中首次應用該技術。

海濱新區的規劃總體目標是充分合理地利用潮間帶灘涂資源，解決連云港市城市發展迫切需要解決的空間制約問題，規劃區位于臨洪河口至西墅漁港之間，規劃總面積49km2，基本沿著-1.4m(1985國家高程基準，下同)左右等深線新圍海堤。為與海堤建設同步，新城閘建設時形成了“海中建閘”的特殊狀況，閘塘四周均面臨海水的侵蝕、淘涮，該種建閘條件屬省內首次，為保障水閘主體的順利、安全實施，經多方案研究、比選，選定爆破擠淤填石結構進行圍堰的填筑。堤心石為爆填10～100kg塊石，底高程至底部硬土層，外坡1∶1.5～1∶2.5，內坡1∶1.5，外坡為理坡、鋪設防滲結構、塊石壓坡、澆灌混凝土，內坡為理坡、鋪設防滲結構、填筑閉氣土方、袋裝土壓腳。施工工藝采用堤頭爆填、靠海側爆填和爆夯。如圖3所示。

圖3 爆破擠淤填石施工工藝(單位：m)

2.2 施工機械、設備進場不便

2.2.1 主要難點

淤泥深厚，且為流塑狀，承載力低、觸變性大，施工機械、設備進場困難。

2.2.2 解決對策

本工程施工場區采用塑料排水板真空預壓固結法，加固時屬江蘇省內首次采用該技術。

本工程施工區域內表層①層淤泥厚約9.3m，其物理指標很差，該層土直接快剪指標黏聚力C=8kPa、內摩擦角φ=0°，為流塑狀。為確保主體工程及施工安全，對該層軟土進行加固處理，采用真空預壓排水固結法進行地基加固，由于圍堰面臨海水侵蝕、淘涮的影響，排水固結法還需要適應潮位變化的影響。豎向排水體為SPB型塑料排水板，間距1～1.5m正方形布置，上部鋪設砂濾層，濾層內鋪設縱橫向排水主、支管，通過真空泵抽水降低淤泥孔隙水壓力、固結軟淤，如圖4所示。

經處理后原淤泥土承載力僅30kPa提高到60kPa，抗剪強度Cu達到10～16kPa，較原狀軟淤抗剪強度指標提高了60%以上，固結度達到80%以上，滿足施工機械進場作業的需要。

2.3 主體工程基礎型式選擇考慮因素眾多

2.3.1 主要難點

建筑物荷載大，基礎承載力低。

2.3.2 解決對策

根據結構特點和重要程度，在滿足建筑物自身沉降量、建筑物不同部位之間沉降差等要求的基礎上，綜合考慮工程安全、工程投資和施工進度等諸多因素，最終選用多基礎處理型式。

新城閘場區位于水下淤泥質淺灘，現狀標高約-1.4m，地質鉆探揭露的地層均為第四系松散堆積物，自上而下共分為6個工程地質層，其中表層①層淤泥，厚約9.3m，高壓縮性，力學強度極低，該層土直接快剪指標黏聚力C=8kPa、內摩擦角φ=0°。基礎處理成了本工程至關重要的部分，經多方案研究、調查、比選，根據不同部位采用多基礎處理方案。施工圍堰采用采用爆破擠淤填石結構，保障施工場區外圍屏障的安全；施工場區軟淤采用塑料排水板真空預壓固結法進行處理，為施工提供可靠的穩定場地；閘室及兩側空箱岸墻采用群井基礎，共設4塊沉井，并采用同時制作、同時下沉的施工方案；上、下游翼墻采用灌注樁基礎，上游鋪蓋、下游消力池采用預制樁基礎，可與閘室主體同步施工，大大節約的工期。

本工程采用多種基礎處理型式，既保障水閘主體結構的安全，又節約了工程投資。

2.4 相鄰沉井下沉干擾大

2.4.1 主要難點

本工程施工區較小，沉井下沉互相之間影響較大。

2.4.2 解決對策

工程采用群井整體下沉措施。

新城閘共4孔，每孔凈寬10m，兩側各設12m空箱岸墻，基礎采用沉井基礎，共設4塊沉井，井高9m，施工措施采用整體一次澆筑，一次下沉，在群井下沉過程中采用頂撐、水力沖挖、電腦監控等措施，有效控制了沉井下沉的位移、沉井差等指標，工程建設質量良好。

2.5 海洋環境對混凝土及鋼筋混凝土結構腐蝕作用強

2.5.1 主要難點

本工程所處環境屬于海水浪濺區和重度鹽霧作用區，主體結構受強烈腐蝕。

2.5.2 解決對策

主要部位混凝土外露面有機硅混凝土保護劑。

為了減少海水及鹽霧對本工程混凝土結構使用壽命的影響，增加混凝土結構耐久性，新城閘工程首次在本地區使用南京水利科學研究院研究開發的GM901多功能有機硅混凝土保護劑，保護劑涂刷于閘室、翼墻、岸墻、引橋等混凝土外露面。工程建成至今，本工程主要部位混凝土結構外觀良好，混凝土保護劑在本工程的應用達到了預期的效果。

2.6 閘門所受腐蝕嚴重

2.6.1 主要難點

閘門工作環境惡劣，易因海水腐蝕縮短使用壽命。

2.6.2 解決對策

閘門采用犧牲陽極陰極保護措施。

陰極保護技術是電化學保護技術的一種，其原理是向被腐蝕金屬結構物表面施加一個外加電流，被保護結構物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發生。本工程以閘門作為陰極，在閘門臨海側安裝鋁合金塊犧牲陽極，閘門內河側安裝鎂合金塊犧牲陽極，鋁合金塊和鎂合金塊對閘門進行保護，延長閘門使用壽命。

2.7 工程整體外觀效果要求高

2.7.1 主要難點

工程位于連云新城主海堤上，地處城市對外開放最前沿，外觀形象上升為工程設計好壞的重要因素。

2.7.2 解決對策

通過專業化、精細化設計使水閘外觀與周圍環境協調一致。

本工程在滿足水閘使用功能的前提下，閘上建筑具有現代特色，夜間照明呈現音符跳動韻律，閘與道路相融，閘與城市相融；橋上護攔采用石材與不銹鋼相搭配設計；水工結構采用流線型布置，閘下導流堤結合觀景平臺布置等，以上設計均體現較高的景觀價值，與海濱新區現代化的城市相得益彰，為新區增添一座地標建筑。

3 結語

新城閘位于連云港市海濱新區新建主海堤上，主要功能為擋潮、防洪、排澇、蓄水，兼具防淤、景觀、道路交通等功能。該閘地處城市對外開放最前沿，外觀簡約時尚，結構堅固耐用，已成為本地區的名片性工程。新城閘建成投入使用以來，運行穩定可靠，該閘與同期建設的開泰閘、西墅閘共同發揮作用，及時排除上游多余來水，在保障人民生命財產安全方面發揮了重要作用；同時該閘可御海水于外、蓄淡水于內，保障海濱新區免受風暴潮的侵襲破壞，為當地攔蓄寶貴的淡水資源。新城閘為保護范圍內的社會經濟可持續發展提供了安全屏障，工程的建設取得了重要的社會效益和經濟效益。