圍堤工程大型龍口合龍關(guān)鍵施工技術(shù)

王新強(qiáng)，黃雙飛

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510221）

1 工程概況

天津?yàn)I海新區(qū)填海造地圍堤工程位于渤海灣西部的天津港北部海域，北塘永定新河入?？诒辈亢Ｓ颍埧诳傞L500 m，堤頂高+6.5 m，寬度12 m，泥面高程-3.5 m，高潮水位+4.2 m，圍區(qū)面積1.2 km2，圍堤區(qū)域以淤泥質(zhì)黏土為主。

龍口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為200 m充砂袋堤心、300 m石籠堤心，充砂袋堤心段采用大型充砂袋結(jié)構(gòu)，石籠堤心段為設(shè)計(jì)最終合龍段，設(shè)計(jì)堤心材料采用石籠，石籠由焊接鐵籠內(nèi)拋填塊石構(gòu)成，大小可根據(jù)現(xiàn)場情況確定，不宜小于2m3/個(gè)。內(nèi)外側(cè)上邊坡均為1∶1.5，外側(cè)上部采用400mm厚柵欄板護(hù)面，柵欄板護(hù)面下方為50～100 kg塊石；下部采用200～300 kg塊石護(hù)面。

2 施工的主要難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

北堤龍口處鄰近外海，受風(fēng)浪及海流影響較大，龍口底部以淤泥為主，穩(wěn)定性差[1～4]，由于龍口結(jié)構(gòu)采用砂袋圍堤與石籠堤心結(jié)合的方式，砂袋堤心的穩(wěn)定性以及龍口合龍時(shí)的沖刷為本工程面臨的主要難點(diǎn)，對(duì)此，采取以下措施：

1）砂袋圍堤與石籠結(jié)合部位的處理

砂袋與石籠結(jié)合部位易發(fā)生滑移及砂袋破裂問題，在砂袋外側(cè)包裹1層高強(qiáng)土工布與土工格柵復(fù)合層，對(duì)砂袋進(jìn)行有效保護(hù)，砂袋施工完成后在砂袋外側(cè)及時(shí)做好護(hù)腳，增加堤心的穩(wěn)定性。

2）砂袋的保護(hù)與穩(wěn)定性

由于砂袋極易破損，同時(shí)砂袋之間的摩擦力較小容易發(fā)生滑移現(xiàn)象，采取在每2層砂袋外側(cè)鋪設(shè)高強(qiáng)土工布與土工格柵復(fù)合層，這樣既可以減少拋石對(duì)砂袋的影響，同時(shí)可以增加砂袋之間的摩擦力，土工格柵鋪設(shè)后及時(shí)采用塊石覆蓋，對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。砂袋施工完成后，圍堤外側(cè)及時(shí)采用大型壓腳塊石覆蓋，增加砂袋圍堤的穩(wěn)定性，同時(shí)定期對(duì)砂袋的沉降及水平位移進(jìn)行監(jiān)測。

3）石籠段合龍的時(shí)間與方式

合龍施工必須一氣呵成，最終的合龍寬度是本項(xiàng)工程的關(guān)鍵，龍口寬度較小，會(huì)導(dǎo)致漲落潮時(shí)水流對(duì)已建成圍堰造成較大的沖刷，寬度過大會(huì)導(dǎo)致無法在一個(gè)低潮期完成。經(jīng)過施工效率計(jì)算，最終合龍一次完成的寬度在100 m左右最為合適，其他100 m的石籠堤心段可以提前完成，完成后及時(shí)鋪設(shè)高強(qiáng)土工布并做好護(hù)面防護(hù)。合龍時(shí)間選擇風(fēng)浪較小的低平潮時(shí)間，有效作業(yè)時(shí)間在6 h左右。

4）應(yīng)對(duì)水流沖刷采取的措施

龍口合龍時(shí)隨著龍口寬度的縮小，水流會(huì)不斷加大，對(duì)石籠造成較大的側(cè)壓力，極易發(fā)生滑動(dòng)、滾動(dòng)現(xiàn)象。本工程創(chuàng)新式的采取扭王字塊結(jié)合拋石取代拋填石籠，在龍口中側(cè)約6 m寬范圍布設(shè)扭王字塊連續(xù)墻，扭王字塊由于結(jié)構(gòu)特殊，放入海底不易發(fā)生滑動(dòng)，同時(shí)連續(xù)墻內(nèi)部的孔隙較大，中心湖的泄流可以順暢流出，不會(huì)造成較大的側(cè)向壓力，分散的水流對(duì)拋石的沖刷較小，所以連續(xù)墻具有很穩(wěn)定的作用。在連續(xù)墻的兩側(cè)直接拋石，從而實(shí)現(xiàn)龍口封堵。

3 施工工藝

本工程龍口較寬，一次性封堵難度很大，且無法保證龍口合龍的順利成功，為此將龍口分為收縮、封堵2個(gè)階段實(shí)施：1） 200 m充砂袋堤心、200 m石籠堤心、護(hù)面施工及交接處施工為收縮階段；2）100 m拋填扭王字塊連續(xù)墻、拋填塊石施工為封堵階段結(jié)構(gòu)（見圖1）。龍口合龍?jiān)谝粋€(gè)低平潮期間完成，工程的重點(diǎn)在第2階段。在2階段施工開始前，必須完成龍口底部鋪設(shè)高強(qiáng)土工布及軟體排，否則在水流的沖刷下鋪設(shè)土工布?jí)|層難度非常大。在護(hù)底的中部處安裝扭王字塊連續(xù)墻，實(shí)際墻體高度及寬度根據(jù)水流情況確定，接著進(jìn)行拋放石塊，石塊不小于40 kg，石塊應(yīng)按順序拋放并一次拋放至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再接著在石塊及扭王字塊外側(cè)鋪設(shè)土工布倒濾層，最后進(jìn)行護(hù)底、護(hù)面施工。

最終合龍時(shí)必須具備以下條件：1）龍口其他堤段都達(dá)到安全高度；2）排水口能正常工作；3）各堤段結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；4）龍口合龍的施工準(zhǔn)備完畢。

圖1 龍口結(jié)構(gòu)施工示意圖Fig.1 Construction sketch of closure gap structure

3.1 龍口護(hù)底施工

為防止龍口所在部位的基礎(chǔ)淘刷，增加合龍的難度，需對(duì)龍口底部加以保護(hù)處理，具體方法是：在其他堤段高度仍低于平均水位，預(yù)留龍口的地段尚未形成集中水流前，采用600 g/m2的高強(qiáng)土工布及軟體排護(hù)底。

護(hù)底高強(qiáng)土工布整塊制作及鋪放，寬度為100 m，長度為60 m，分兩塊搭設(shè)。高強(qiáng)土工布在廠內(nèi)加工后用定位船運(yùn)到鋪設(shè)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(jī)將高強(qiáng)土工布展開并鋪設(shè)到指定位置。土工布鋪設(shè)好后，利用船載挖掘機(jī)對(duì)土工布進(jìn)行邊角壓石防護(hù)，然后鋪設(shè)軟體排。

3.2 扭王字塊連續(xù)墻施工

因底部土層為淤泥質(zhì)土，為防止石籠在水流的沖刷下滑動(dòng)，經(jīng)研究采取新的拋填扭王字連續(xù)墻工藝，在最終合龍段的中間構(gòu)筑一道扭王字塊連續(xù)墻對(duì)石籠進(jìn)行保護(hù)，在龍口的中心（或靠外邊緣）鋪設(shè)6排、8層扭王字塊（實(shí)際根據(jù)沉降情況增減），上層逐漸減少，呈梯形狀。

扭王字塊采用船載履帶式起重機(jī)施工，開工前將裝載扭王字塊的駁船?？恐笼埧谕鈧?cè)，根據(jù)起重機(jī)的臂展選擇潮位施工。船舶定位完畢后，將扭王字塊按底下6排、上層逐漸減少呈梯形狀，扭王字塊擺放完畢后觀察沉降情況。吊放時(shí)宜選擇低潮作業(yè)，減少偏差現(xiàn)象。

由于扭王字塊結(jié)構(gòu)獨(dú)特，可以有效的與底部土體結(jié)合，大大增大了摩擦力，且扭王字塊之間可以相互嵌合，不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。

3.3 拋填塊石施工

扭王字塊連續(xù)墻施工完成后，水域中形成一道穩(wěn)定的透水壩（見圖2），水流可自由穿過壩體，經(jīng)實(shí)測扭王字塊壩體在潮流的沖刷下沒有發(fā)生大的變化。在實(shí)施封堵前，應(yīng)在龍口兩側(cè)儲(chǔ)存一定的塊石（或采用平底駁船直接運(yùn)至現(xiàn)場），扭王字塊連續(xù)墻施工完成后，立即進(jìn)行塊石拋填，采用陸地鏟車將塊石順流拋填即先拋填水位高的區(qū)域，直接拋填在扭王字塊體上及兩側(cè)，由于塊體將水流分散，大大降低了沖刷力，減少了拋填塊石的流失，連續(xù)墻壩體拋填完成后會(huì)形成一道狹窄的石頭壩體，然后壓實(shí)、拓寬，龍口合龍封堵主要工作已經(jīng)完成，該壩體非常穩(wěn)定。

圖2 扭王字塊連續(xù)墻施工Fig.2 Construction ofaccropodesdiaphragm wall

3.4 倒濾層施工

倒濾層施工在塊石鋪設(shè)完成后進(jìn)行，由于龍口寬度較大，需要對(duì)土工布進(jìn)行裁剪、拼接。將制作好的土工布折疊，由起重船將土工布運(yùn)至施工現(xiàn)場，由頂部向下滾動(dòng)式展開，土工布底部由船載卷揚(yáng)機(jī)拉至設(shè)計(jì)位置，然后用大塊石護(hù)底壓住，以防被水流和波浪沖開。

4 結(jié)語

本工程針對(duì)天津北塘永定新河入?？诒辈亢Ｓ驉毫庸r，對(duì)傳統(tǒng)合龍工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)新提出構(gòu)建扭王字塊連續(xù)墻、拋填塊石工藝，簡化了龍口合龍工藝，降低了合龍的風(fēng)險(xiǎn)，縮短了龍口封堵的時(shí)間，取得了較好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

[1]中國水利學(xué)會(huì)圍涂開發(fā)專業(yè)委員會(huì).中國圍海工程[M].北京：中國水利水電出版社，2000.Reclamation and Development Professional Committee of Chinese Hydraulic Engineering Society.Chinese reclamation engineering[M].Beijing:ChinaWater&Power Press,2000.

[2] 張輝，張濤，孫策.龍口合攏施工技術(shù)在吹填工程中的應(yīng)用，水利建設(shè)與管理[J].2013（11）：24-26.ZHANGHui,ZHANGTao,SUNCe.Application of the closure gap construction techniques in reclamation project[J].Water Resources Development&Management,2013(11):24-26.

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