淺析舟山釣梁二期圍墾工程加快龍口合龍優(yōu)化設(shè)計(jì)

孫 杰,曾 甄

(浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,浙江 杭州 310002)

1 問題的提出

2011年6月30日,國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)設(shè)立浙江舟山群島新區(qū),舟山成為我國(guó)繼上海浦東、天津?yàn)I海、重慶兩江新區(qū)后又一個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū),也是首個(gè)以海洋經(jīng)濟(jì)為主題的國(guó)家級(jí)新區(qū)。

為貫徹中央和浙江省委、省政府關(guān)于推進(jìn)舟山群島新區(qū)建設(shè)的精神,舟山市委、市政府提出要加快釣梁二期圍墾工程及其圍區(qū)開發(fā)建設(shè)的速度,力爭(zhēng)在2012年底前實(shí)現(xiàn)工程圈圍,2013—2014年陸續(xù)提供“三通一平”的可用熟地,為群島新區(qū)建設(shè)發(fā)展提供土地后備資源。

舟山市釣梁二期圍墾工程位于舟山本島東北部,防潮標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇,建筑物級(jí)別為3級(jí),圍墾面積1 133.33 hm2(約1.7萬畝),工程主體由北Ⅰ海堤、北Ⅱ海堤、南堤和1座水閘組成,堤線總長(zhǎng)7.1 km。工期計(jì)劃為4 a,概算投資5.93億元。工程龍口位置設(shè)在南堤樁號(hào)2+025～2+325 m,口門寬度為300 m,底檻高程為0.5 m,原計(jì)劃合龍時(shí)間為34個(gè)月,龍口束窄施工采用雙向立堵進(jìn)占方式進(jìn)行。

根據(jù)舟山市委、市政府加快釣梁圍墾工程指示精神以及釣梁圍區(qū)開發(fā)建設(shè)的新要求,合龍施工時(shí)間較原計(jì)劃需提前10個(gè)月。為確保工程安全,需優(yōu)化南堤龍口合龍?jiān)O(shè)計(jì)方案。

2 優(yōu)化思路

(1)工程圈圍時(shí)間目標(biāo)提前,合龍前海堤施工周期縮短,需調(diào)整海堤施工加載曲線,加快海堤加載速率,為確保堤身穩(wěn)定,需加大堤身斷面尺寸。

(2)原初步設(shè)計(jì)中太陽崗、大矗等石料場(chǎng)因政策處理等原因,已無法為南堤施工提供料源,可用料源僅剩梁橫山料場(chǎng),單頭供料,為加快工程施工進(jìn)度,保證石方供應(yīng),將龍口適當(dāng)西移。

(3)重新進(jìn)行龍口水力計(jì)算,優(yōu)化龍口及堵口設(shè)計(jì)。

(4)以龍口堵口為其中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),將南堤進(jìn)行分階段實(shí)施。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 加大南堤堤身斷面方案

由于南堤在北Ⅰ、北Ⅱ促淤堤形成后最近幾年淤漲的涂面上填筑,根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,南堤地基為高含水率、高壓縮性、高靈敏度、低強(qiáng)度的淤泥,工程地基條件極差,為保證堤身穩(wěn)定、控制工后沉降,地基采用排水插板處理方式,因此分級(jí)加載是控制南堤建設(shè)速率的主要因素。經(jīng)復(fù)核分析,在考慮施工加荷極限強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,為滿足調(diào)整后的堵口時(shí)間要求,調(diào)整各級(jí)加荷厚度,并將每級(jí)加荷時(shí)間由3.0個(gè)月縮短至1.5個(gè)月,將主堤身外側(cè)鎮(zhèn)壓層平臺(tái)寬度增加約10 m,子堤基礎(chǔ)處理方式增設(shè)排水插板以加快地基固結(jié)。

3.2 龍口西移方案

根據(jù)工程布置特點(diǎn)和工期安排,考慮到目前可用料源僅剩梁橫山料場(chǎng),單頭供料,為方便施工,南堤龍口應(yīng)西移至堤頭(靠南峰山嘴)。龍口西移后,龍口堵口合龍采取單向進(jìn)占方式施工。

3.3 龍口及堵口設(shè)計(jì)

3.3.1 龍口設(shè)計(jì)

鑒于釣梁圍區(qū)已大規(guī)模陸域吹填施工,圍區(qū)水域面積較原設(shè)計(jì)大為減小,根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和圍區(qū)庫(kù)容曲線,不同方案龍口度汛水力計(jì)算成果見表1。

根據(jù)表1計(jì)算成果,確定度汛龍口寬200 m、底檻高程1.0 m,龍口位置設(shè)在南堤樁號(hào)2+400～2+600 m處,汛期10 a一遇最大流速為3.08 m/s(漲潮流速)。

龍口底檻護(hù)底和兩側(cè)堤頭保護(hù)的塊石抗沖穩(wěn)定重量是根據(jù)度汛龍口最大流速按依茲巴什公式計(jì)算:

式中:v為石塊的極限抗沖流速,m/s;d為石塊化為球形時(shí)的粒徑,m;rs為石塊容重,kg/m3,按2 650 kg/m3計(jì);r為水的容重,kg/m3;k為綜合穩(wěn)定系數(shù),主要與石塊形狀及其所處的邊界條件有關(guān),取0.9(平堵合龍,當(dāng)石塊拋在光滑平底河床時(shí),k取0.9;當(dāng)石塊在粗糙河床或同種材料基礎(chǔ)上時(shí),k取1.2;立堵合龍,k取0.9)。

龍口度汛最大流速為3.08 m/s,經(jīng)計(jì)算,塊石粒徑需大于0.36 m,塊石容重按2 650 kg/m3計(jì),塊石重量應(yīng)大于65 kg,設(shè)計(jì)采用150～200 kg大塊石保護(hù)以防止水流沖刷龍口。龍口段盤頭考慮波流集中等因素,適當(dāng)加大塊石保護(hù)重量,選用重量大于200 kg的大塊石進(jìn)行保護(hù)。

目前南堤2+400～2+600 m段子堤拋石已經(jīng)開始拋填,為保證龍口段今后海堤穩(wěn)定需要,擬在龍口段主堤與子堤之間的閉氣土方區(qū)域涂面采用簡(jiǎn)易軟體排保護(hù)(2層120 kN/m有紡?fù)凉げ技哟b石渣壓包),軟體排長(zhǎng)度范圍為10～22m。

表1 龍口度汛水力計(jì)算成果表 (汛期10 a一遇高潮位及潮型)

3.3.2 堵口設(shè)計(jì)

龍口堵口水力計(jì)算見表2。

表2 堵口合龍水力計(jì)算成果表 (非汛期5 a一遇高潮位及潮型)

根據(jù)工程施工總進(jìn)度安排、當(dāng)?shù)厮某毕珬l件、堵口前后的工程量及施工強(qiáng)度等分析,龍口束窄采用單向立堵進(jìn)占,整個(gè)堵口時(shí)間擬計(jì)劃在2012年底前1個(gè)月小潮期內(nèi)完成,此時(shí)口門最大流速為2.74 m/s,小于度汛時(shí)最大流速3.08 m/s。

堵口合龍采用臨時(shí)截流戧堤,斷面尺寸為:堤頂高程取3.0 m,為非汛期5 a一遇高潮位2.31 m加安全超高;堤頂寬度按2車交會(huì)考慮取8.0 m;兩側(cè)邊坡為1∶1.5,合龍采用單向立堵進(jìn)占。按照堵口最大流速2.736 m/s計(jì)算,堵口小石壩拋石單塊重量要求大于75 kg。

堵口段永久海堤斷面尺寸:堤頂高程為3.7 m,防浪墻頂高程4.5 m,堤頂總寬8.0m。外坡自堤頂高程起至1.0 m高程設(shè)C20細(xì)石混凝土灌砌塊石擋墻。在1.0 m高程處設(shè)29.8 m寬的一級(jí)鎮(zhèn)壓平臺(tái)。一級(jí)鎮(zhèn)壓平臺(tái)以下設(shè)二級(jí)鎮(zhèn)壓平臺(tái),二級(jí)平臺(tái)寬度16.9 m,高程-0.50 m。二級(jí)平臺(tái)之間采用1∶3的坡度銜接,二級(jí)平臺(tái)以1∶2的坡度至涂面。石堤內(nèi)坡側(cè)以1∶1.2的斜坡至涂面。閉氣土方后側(cè)的拋石子堤頂高程1.5 m,堤頂寬8.0 m,子堤內(nèi)外坡坡比分別為1∶1.5和1∶4。閉氣土體頂高程為3.70 m,寬1.0 m,結(jié)合穩(wěn)定要求,1.0 m高程的平臺(tái)與3.70 m平臺(tái)之間采用1∶3的邊坡,閉氣土方1.0m高程平臺(tái)在水平距離17.0 m后與拋石子堤相接。主堤采用塑料排水插板法進(jìn)行基礎(chǔ)處理。插板底高程-20.0 m,插板寬度32.4 m,間距1.2 m。

堵口截流(合龍)的施工范圍為總寬度200 m,底檻高程1.0 m的口門范圍。根據(jù)截流堤設(shè)計(jì)斷面,方量為6 600 m3。按2.0倍以上備料,則需備石方13 200 m3以上,因此需要在梁橫山料場(chǎng)開采后,提前備料。石方堵口合龍后,應(yīng)馬上進(jìn)行土方閉氣施工,在兩側(cè)鎮(zhèn)壓的前提下再將堤身逐步加高至堤頂。計(jì)劃先在拋石體內(nèi)側(cè)用袋裝土封堵,小斷面進(jìn)行龍口閉氣。小斷面閉氣土方初步完成后,再進(jìn)行加寬加高。土方閉氣必須集中力量,在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到閉氣的要求。制定周密的快速有序的施工方案,確保人車絕對(duì)安全和堵口合龍順利進(jìn)行。

3.4 分階段實(shí)施南堤主體工程

以龍口堵口為其中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),將南堤分階段組織實(shí)施主體工程,即第1階段主要實(shí)現(xiàn)南堤龍口合龍,南堤堤頂石方施工至3.20m高程,閉氣土方施工至2.80 m高程,龍口合龍階段外海側(cè)護(hù)面結(jié)構(gòu)按10 a一遇波浪標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算;第2階段主要完成南堤龍口合龍的后續(xù)建設(shè)工作,主堤堤頂路面施工至3.70 m高程。最終海堤外海側(cè)護(hù)面結(jié)構(gòu)按50 a一遇波浪標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。龍口優(yōu)化前后工程平面示意分別見圖1、2。

圖1 龍口優(yōu)化前工程平面示意圖

圖2 龍口優(yōu)化后工程平面示意圖

4 結(jié) 語

(1)根據(jù)中央和浙江省委、省政府關(guān)于推進(jìn)舟山群島新區(qū)建設(shè)的精神,舟山市委、市政府提出加快釣梁圍墾工程及其圍區(qū)開發(fā)建設(shè)的速度,力爭(zhēng)在2012年底前實(shí)現(xiàn)釣梁圍墾工程圈圍。從長(zhǎng)遠(yuǎn)和整體看,堵口合龍時(shí)間提前有利于縮短工程建設(shè)周期,提前工程產(chǎn)出,早日為群島新區(qū)建設(shè)發(fā)展提供土地后備資源。

(2)原計(jì)劃南堤龍口合龍施工時(shí)間為34個(gè)月,而實(shí)際施工需提前10個(gè)月,因此需要采取相應(yīng)的工程措施確保工程安全。

(3)為實(shí)現(xiàn)上述龍口合龍目標(biāo),該工程采取了加大海堤斷面尺寸、龍口西移、龍口及堵口優(yōu)化設(shè)計(jì),分階段實(shí)施海堤主體工程等優(yōu)化方案,并盡量控制工程投資。

(4)要實(shí)現(xiàn)2012年底前順利堵口目標(biāo),后續(xù)工程量大,施工強(qiáng)度高。其中閉氣土方的施工是后續(xù)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn),需要做好相應(yīng)的施工組織設(shè)計(jì)、進(jìn)度安排及措施保障。

[1]舟山海洋綜合開發(fā)試驗(yàn)區(qū)建設(shè)工作辦公室.全面推進(jìn) “浙江舟山群島新區(qū)”建設(shè) [J].浙江經(jīng)濟(jì),2011(7):14-15.

[2]曾甄,孫杰.舟山市釣梁圍墾工程加快龍口合龍?jiān)O(shè)計(jì)報(bào)告[R].杭州:浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2012.