青嶼門圍墾工程深港軟基處理及施工論述

關錦榮

（福清市水利局，福建 福清350300）

青嶼門圍墾工程位于福清市興化灣北側(cè)港灣內(nèi)，圍墾面積390.6hm2，是福建省首例以個體形式投資建設的灘涂圍墾。該工程從海堤基礎拋砂開工到堵口合龍成功僅用了133d時間，實現(xiàn)了當年圍墾當年出效益。目前圍墾工程已建成多年，工程主體建筑物運行穩(wěn)定，墾區(qū)經(jīng)濟效益顯著。

該工程建設總投資1863萬元，工程主體建筑物有：①海堤：全長398m，最大堤高15.2m，朝向正東。 ②納潮閘：1座（5孔×3m），閘底高程－2m（施工中改為－2.5m），位于海堤南端。③排澇閘：1座（3孔×3m），閘底高程－1m（施工中改為－2m），位于海堤北端。

該工程海堤屬深港淤泥軟基，淤泥層在樁號0＋148～0＋318為深灰色淤泥層，厚度6m，淤泥含水量高71%～75%，呈飽和流塑狀態(tài)，抗剪強度平均值為3.4kPa；口門小，港道深，港底最低高程－9.2m，低潮時有6m多水深，一般高潮位3.8～4.5m，歷史高潮位5.26m，一般低潮位－2～－2.7m，最大潮差約7m，高潮位在4m時，堤內(nèi)容量達1378.2萬m3；工期要求緊，原設計工程施工工期安排15個月（其中海堤堵口合龍時間在12月份），當時水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)正興，業(yè)主要求海堤堵口合龍時間趕在大潮前1個月，便于9月份投苗，實際上要求工期提前4個月。也就是說海堤在設計和施工技術上必須突破在深港軟基上快速建高堤的難度。

針對深港軟基快速筑堤這一特殊情況，就青嶼門圍墾工程海堤施工中基礎處理、堵口技術、堤身加荷等若干問題作出了論述。

1 海堤工程基礎處理措施

青嶼門圍墾工程海堤設計的主要矛盾是地基問題，要做到斷面設計輕巧且能夠抵擋住大潮、臺風、地震的襲擊，又要適應基礎塑性變形，避免應力集中，使堤身荷載與基礎抗剪強度增長相適應。

青嶼門圍墾工程海堤基礎處理措施采用：

（1）水平排水與淺層豎向排水相結合的固結方法，以快速提高地基軟土層抗剪強度和基礎承載力，滿足堤身填筑加荷的需要。通過加大深港基礎拋砂厚度，加強淤泥層的排水固結效果，提高地基承載力。

應用“沙墊層有效固結壓力法”計算程序，確定海堤基礎拋砂厚度，其中最深港道拋砂厚度達6.2m，其余堤段拋砂厚度1.4～4m?；A拋砂設計要求為中粗砂，含泥量小于3%。通過海堤代表斷面抗滑穩(wěn)定計算表明，內(nèi)外坡最不利滑動圓弧是二級壓載和一級壓載交界處，其最小安全系數(shù)為1.06，與規(guī)程中的最低值1.05相比幾乎沒有余度，加上工程工期的縮短，設計上采取二級壓載來增加部分一級壓載抗滑力量，讓堤身更趨穩(wěn)定。

沙墊層在施工中采用280m3開底式砂駁船機械化施工。從3月26日海堤樁號0＋289向北進占開始拋砂，先拋下游壓載基礎，高程控制在－3～－4m之間；下游擋砂棱體拋投后，也同時進行拋砂墊層施工，棱體拋砂高程在－2m左右。由于工期要求在5個月內(nèi)實現(xiàn)合龍，施工強度大，在沒有采取打設排水板等豎向排水措施的情況下，加大沙墊層拋沙厚度才能適應工程高強度施工進度需要，因此在施工中要嚴格測量拋砂至設計高程和沙層面的平整度。

（2）在沙面上鋪設一層加筋軟體排土工織物，可改善地基應力分布，使堤身荷載能夠更均勻地傳遞到地基，利用土工織物的抗拉強度，減少由于快速加荷引起的側(cè)向變形，同時起到護沙、防沖作用。

加筋軟體排土工織物施工要求廠家提供與水流方向設計分區(qū)段等長（長34～28m）、幅寬14m已拼好的整塊土工布。深水港區(qū)鋪設土工布難度較大，工程施工單位在大型圍墾—過橋山圍墾工程施工中必須保證土工布按設計要求在沙面上平穩(wěn)就位。

（3）在堤身上、下游兩側(cè)拋加一定數(shù)量的二級壓載，以加強基礎抗滑力量，保持堤身的正常穩(wěn)定。海堤上、下游壓載及塊石棱體拋填均采用分級、分層加荷，控制加荷速率的辦法，從北海向青嶼方向（南）趕潮水推進。上、下游壓載在－5m高程船拋至－4m高程，上游壓載在－1m高程和下游壓載在－2m高程，采用車拋進占。棱體第1層從－1m高程，第2層從0.5m高程，第3層從2m高程，第4層從3m高程，第5層從3.7m高程，第6層從4.2m高程進占，每層加荷相隔7～10d，每層加荷之前日沉降量必須控制在20mm以內(nèi)。船拋塊石單塊重量在50kg以上要求占50%以上，30～50kg要求占35%，30kg以下要求占15%。 淺灘段采用翻斗車與裝載車相結合的機械化施工，車拋可增大單塊塊石重量，施工強度大，且塊石級配較好，底檻平整度較佳，并改善水力條件，所以在施工中，在海堤基礎承載力允許的情況下，盡量降低船拋高程，增加車拋石的工作量。

山土閉氣設計高程在±0m高程以上，鑒于青嶼門海堤深港軟淤泥基礎的特性，山土閉氣加荷是一項極其復雜的施工項目。填筑過程中采用分級分層加荷，1層加荷以30cm為宜，控制加荷速率采用小潮大斷面低高程進占、大潮小斷面抬高的施工辦法，既要保持大堤的穩(wěn)定，嚴格控制加荷速率（日沉降量控制在20mm以內(nèi)），又要不讓山土過水，以防沖刷流失。山土閉氣采用挖掘機挖土自卸汽車運輸，并配合推土機推土碾壓，以保證填土層的密實性。

值得一提的是，在斷面拋石體與閉氣體的接觸面，施工中采用鋪設有紡倒濾土工布，大大降低了棱體的滲流量，減少拋填土方的流失損耗，有利于土方的填筑進占。

2 堵口技術

由于工期縮短，堵口時間務必安排在8月底之前進行，且應在較短的時間內(nèi)閉氣合龍，以便留出時間進行全斷面閉氣體加高培厚施工，以達到設計斷面。

2.1 龍口位置與堵口條件

堵口段位置在初設階段是擬定在樁號0＋148～0＋243，口門寬度95m，灘涂平均高程為－8.1m的深港軟基上。施工中考慮工程地質(zhì)（在青嶼方向的0＋098～0＋138堤段基礎為強風化凝灰熔巖）和施工水力條件（兩岸8孔水閘必須趕上參加分流），龍口位置從北海側(cè)向青嶼側(cè)推移，且可以縮短龍口寬度至60m。

龍口位置底檻高程為－1m，且棱體采用全塊石鐵籠護底。7月10日繼續(xù)壓縮口門至40m，形成小龍口，位置為樁號0＋098～0＋138，且龍口底檻用全塊石鐵籠抬高至1m高程。堤身內(nèi)與外棱體連接的跌坎采用鐵籠拋至0高程，與棱體人工排鐵籠形成1m的消能落差。從南端將龍口段壓縮至40m形成小口門，且用全塊石鐵籠保護底檻。小龍口的南端是天然巖石礁盤，北端已用大塊石裹頭，整個龍口抗沖能力較強。

除樁號0＋231～0＋281， 堤段海堤高程在3.94～4.12m外，非龍口堤段棱體均已達到4.5m的消浪平臺高程，閉氣體已填筑至4m高程，說明堵口條件日趨成熟。

2.2 堵口水力計算

設計單位根據(jù)堵口施工期工地實際潮位情況，考慮兩岸8孔水閘（凈寬24m）已可參加分流，當高潮位3.5m，龍口寬度40m時，堵口水力電計結果見表1。

表1 堵口水力計算

從表1結果看，堵口潮水流速并不大，龍口的水力條件已不是制約因素，加上兩岸及龍口底檻完善的保護，堵口施工條件已成熟。

2.3 堵口合龍時機

經(jīng)多方精心安排并研究決定，擬8月8日開始堵口，計劃用2d時間完成堵口截流，利用小潮期進行土體閉氣施工。

施工從8月8日晚6：00開始，采用立堵的辦法，在4m高程從0＋138樁號端一次性單頭進占，在此過程中向龍口拋填的大塊石重量在50kg以上。由于正值農(nóng)歷6月17日大潮，高潮位達到3.65m，比堵口水力計算時預計的3.5m高潮位要高，潮水最大流速應大于4m/s，拋向龍口的大塊石大都被水流沖向上游，滾進閉氣體區(qū)域內(nèi)。為扭轉(zhuǎn)這一被動局面，決定加大拋石量，拓寬棱體施工面道路至6～7m，保證施工往返車輛不間斷拋填，同時選擇100～200kg特大塊石加大拋填重量。通過采取以上措施，終于在8月9日11：00于樁號0＋098處順利合龍，堵口截流一次性成功。

3 堤身加荷速率控制

3.1 海堤施工安全監(jiān)測點的確定

海堤軟基施工最重要的一環(huán)要控制堤身加荷速率與地基抗剪強度增長相適應，否則極易產(chǎn)生滑移垮堤事故。為此首先建立海堤安全監(jiān)測點，在塊石棱體層面需設置沉降、位移觀測點。 施工中在樁號0＋261（1＃）、0＋243（2＃）、0＋223（3＃）、0＋199（4＃）分別設置4個觀測點，以監(jiān)測海堤沉降、位移情況。其中1＃、2＃、4＃觀測點埋設在外棱體－1m高程，3＃觀測點埋設在外棱體2m高程。施工技術人員須跟班連續(xù)觀測，及時了解在加荷作用下的變化情況，若日沉降量大于20mm，必須立刻停止施工加荷。

3.2 堤身加荷速率要與地基固結抗剪強度增加相適應

施工中堤身土方采用分層加荷，嚴格控制加荷厚度。樁號0＋153～0＋324堤段閉氣體分4層施工加荷：第1層-1～0m高程拋填海泥摻砂，第2層0～2.4m高程車拋山土，第3層2.4～3.5m高程車拋山土， 第4層3.5～4.2m高程車拋山土進占。 其中樁號0＋238～0＋268堤段的土方在2.4m高程進占時出現(xiàn)向上游滑坡現(xiàn)象，產(chǎn)生異常沉降達2m多，同時帶動內(nèi)壓載向上游推移，并下沉50cm。該堤段在7月14日開始由3.5m高程加高至4.2m高程。7月19日進行4.2m高程斷面擴大時，在樁號0＋231～0＋281堤段再次出現(xiàn)閉氣體向上游滑坡現(xiàn)象，下沉0.8～2.5m，在1＃觀測點，實測棱體5h內(nèi)沉陷位達23cm。

面對超常規(guī)的閉氣體滑坡和棱體沉降現(xiàn)象。分析其原因，認為當時潮水正上漲，最高潮位達3.7m，而灘內(nèi)水位較低，處在0m高程，內(nèi)外形成水位差，整個堤段擋潮壓力加大，由于閉氣體一味地加高進占，未及時擴大堤身斷面，在水壓力作用下，導致土體向內(nèi)滑坡；另一原因是土方一次性操之過急，施工方麻痹大意，加荷厚度過大，軟基固結強度不及加荷速率，導致基礎承載力超過極限，產(chǎn)生基礎淺層滑動，從而帶動土體產(chǎn)生滑坡。

處理措施：立即調(diào)動280m3的砂駁和車船對險段的上、下游側(cè)壓載進行拋砂拋石加高到0～－2m和0～0.8m，以加大壓載重量。并密切關注沉降、位移情況，待日沉降量穩(wěn)定在20mm/d以內(nèi)時，再采取少量加荷逐步加大堤身斷面的辦法，使海堤穩(wěn)步加高。

4 結語

（1）青嶼門圍墾工程海堤基礎采用水平排水與淺層豎向排水相結合的辦法，快速提高地基軟土層的抗剪強度和基礎承載力；并在沙面上鋪設一層加筋軟體排土工織物，有效改善了地基應力分布，使堤身荷載能夠更均勻地傳遞到地基去，利用土工織物的抗拉強度，減少由于快速加荷引起的側(cè)向變形，同時起到護沙、防沖的作用；通過增設二級壓載來增加部分一級壓載抗滑力量。實踐證明，青嶼門圍墾深港軟基基礎處理、施工方法是正確的、成功的。它的實施為平均高度在12m的海堤能在4個多月的時間里快速合龍奠定了堅實的基礎。

（2）堵口方案多元優(yōu)化組合，根據(jù)施工狀況不斷修改調(diào)整，所以堵口條件一旦成熟，即可利用一個潮水期讓堵口截流一次性成功。

（3）在斷面拋石體與閉氣體的接觸面，施工中采用鋪設有紡倒濾土工布，大大降低了棱體的滲流量與拋填土方的流失損耗，為工程節(jié)省了投資，并贏得了寶貴的時間。

（4）堤身建立安全監(jiān)測點加大堤身加荷速率監(jiān)測力度，嚴格控制施工加荷是海堤土方閉氣成功的關鍵。

（5）青嶼門海堤經(jīng)過多年來的運行，經(jīng)受了臺風大潮的考驗，目前各項指標運行正常。經(jīng)竣工決算比初設節(jié)省工程量15%，節(jié)省投資390萬元，總工期提前5個多月，實現(xiàn)當年效益800多萬元，堪稱福清圍墾史上一次成功的典范。

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