軟基水閘圍堰的設(shè)計(jì)與施工

周荷娜 趙越丕

【摘要】本文通過(guò)對(duì)溫州地區(qū)軟基水閘圍堰的進(jìn)行分析，提出該類(lèi)圍堰設(shè)計(jì)和施工關(guān)鍵要點(diǎn)及技術(shù)方法，可供參考。

【關(guān)鍵詞】軟基水閘；圍堰設(shè)計(jì)；防滲設(shè)計(jì)

1、概述

溫州圍墾工程在低灘涂開(kāi)發(fā)的力度不斷加大，從而相應(yīng)的增加了在軟基上配套水閘設(shè)施的建設(shè)。其水閘建設(shè)的特點(diǎn)是： 施工條件差，四面環(huán)海，因此風(fēng)浪及臺(tái)風(fēng)對(duì)其施工影響較大，而且地基是深厚軟遠(yuǎn)離陸地；另外，在海堤堵口前，水閘必須通水，工期比較迫切。一般情況下，使用圍堰法進(jìn)行水閘施工的干地作業(yè)。在水閘建設(shè)中，其最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)即是圍堰。由于圍堰修筑時(shí)，海堤、隔堤還沒(méi)有連通水閘施工區(qū)，這無(wú)疑增大了施工難度。

2、設(shè)計(jì)圍堰

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

圍涂項(xiàng)目中的水閘級(jí)別比普通的圍堰級(jí)別要高，通常是5級(jí)，50年一遇擋潮標(biāo)準(zhǔn)，工期控制在1年半以內(nèi)。如果圍堰不度汛，那么高潮位設(shè)為非汛期5年一遇；如果圍堰需度汛，那么堰頂高潮位設(shè)為汛期10年一遇，但無(wú)論是哪一種情況，都需適當(dāng)考慮安全超高和風(fēng)浪爬高。

2.2 圍堰流程及選型

在設(shè)計(jì)圍堰時(shí)，應(yīng)綜合考慮各方面的影響因素，其中包括：堰體材料的來(lái)源、度汛預(yù)案、堰體材料回收利用情況、所圍護(hù)水閘重要性、堰頂是否通車(chē)、圍堰的施工期及使用期長(zhǎng)短、風(fēng)浪情況、圍堰地理位置和地質(zhì)情況等，另外，要從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面分析圍堰設(shè)計(jì)方案。

土石圍堰結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，可以就地取材，投資較省，適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)，受損后易于修復(fù)，應(yīng)優(yōu)先選用。

土石圍堰的設(shè)計(jì)流程：確定堰頂高程一斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一確定保護(hù)范圍一繪制圍堰平面圖、橫斷面圖和施工說(shuō)明。

2.3 確定堰頂高程

溫州東南沿海的水閘圍堰多面向開(kāi)敞海域無(wú)限風(fēng)區(qū)，其風(fēng)浪爬高甚大，達(dá)2一3 m若按上式設(shè)計(jì)，軟基圍堰高度與主海堤相近，以某圍堰工程為例，圍堰計(jì)算高度達(dá)7m；而實(shí)際采用的圍堰頂高程3. 5m，圍堰高度5. 7m，是溫州地區(qū)最高軟基圍堰之一。因而，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，風(fēng)浪爬高宜按工程實(shí)際情況加以適當(dāng)考慮。

2.4 土石圍堰斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)圍堰之前，應(yīng)復(fù)測(cè)施工區(qū)涂面，同時(shí)，將表層的浮泥層適當(dāng)扣除，以用做圍堰的建基面。若灘涂面比較傾斜，設(shè)計(jì)時(shí)可選擇典型部位斷面，并將圍堰的平面布置在地形圖上做好初步擬定。圍堰外海側(cè)的潮水漲落速度相對(duì)較快，會(huì)影響其抗滑穩(wěn)定，所以分別設(shè)計(jì)圍堰內(nèi)側(cè)與外側(cè)。地基處理設(shè)計(jì)和防滲體設(shè)計(jì)是圍堰的斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，另外還包括：鎮(zhèn)壓層、平臺(tái)、護(hù)面、邊坡、堰頂寬度以及堰頂高程等。

圍堰的斷面結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足交通要求，且具備抗風(fēng)浪沖刷、抗滑穩(wěn)定、防滲等功能。

2.4.1 地基處理設(shè)計(jì)

軟土地基處理可選用：塘身自重預(yù)壓法、塑料排水帶法、鎮(zhèn)壓層法、土工織物鋪墊等方法以及這些方法的組合。通常采用兩種組合方法：（1）塑料排水帶法，塘身自重預(yù)壓法十土工織物鋪墊法，可簡(jiǎn)稱插板法；（2）鎮(zhèn)壓層法十土工織物鋪墊法，可簡(jiǎn)稱鎮(zhèn)壓平臺(tái)法。

兩種方案的特點(diǎn)及適用條件：

（1）插板法：特點(diǎn)是分期分級(jí)加荷，利用塘身的自重預(yù)壓，使地基發(fā)生排水固結(jié)，強(qiáng)度獲得增長(zhǎng)，最終達(dá)到可承載全部設(shè)計(jì)荷載。適用條件：地基強(qiáng)度比較低，直接拋石的投資較大；有比較長(zhǎng)的施工期?？晒├玫氖┕て冢笥诜制诩雍膳潘探Y(jié)所需要的時(shí)間。

（2）壓平臺(tái)法：特點(diǎn)是利用地基的天然強(qiáng)度、鎮(zhèn)壓層的反向鎮(zhèn)壓作用，以及土工織物的加筋，提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。適用條件：地基天然強(qiáng)度較高，圍堰工期緊。

2.4.2 防滲設(shè)計(jì)

閉氣土方防滲是一較非?？煽康姆罎B措施。在條件允許的情況下，外運(yùn)的土方優(yōu)先使用。如果使用海涂泥，其在擾動(dòng)后強(qiáng)度會(huì)大幅降低，而且固結(jié)緩慢，初于這些因素的考慮，為確保在較短工期內(nèi)將土方堆到頂，需設(shè)置可靠的子堤。

根據(jù)下面幾項(xiàng)原則設(shè)計(jì)閉氣土方：

（1）圍堰基坑側(cè)的寬度（閉氣土方+子堤的總寬度應(yīng)根據(jù)抗滑穩(wěn)定分析確定。

（2）莊方底寬宜小。施工時(shí)有可靠措施清理土方底部的石渣時(shí)，可取6 - 9 m

（3）子堤頂寬度通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算并考慮子堤施工要求確定。

（4）閉氣土方防滲厚度。按流土公式計(jì)算，閉氣土方最小厚度符合要求，安全系數(shù)可取1.1。

（5）反濾層通常采用無(wú)紡布。若坡面石渣墊層修整平順，用彩條塑料編織布代替無(wú)紡布，既經(jīng)濟(jì)又兼有一定防滲作用。

3、圍堰施工

圍堰施工的指導(dǎo)原則是：首先要符合圍堰設(shè)計(jì)方案的意圖；其次，施工過(guò)程進(jìn)一步對(duì)設(shè)計(jì)方案完善和驗(yàn)證。

圍堰施工流程：施工準(zhǔn)備一測(cè)量放樣一基礎(chǔ)土工布鋪設(shè)一碎石石渣墊層（一塑料排水板）一第一層拋石和土方一（留龍口）一除龍口外分層加高到初期擋潮高程海拋填一層石料、再填一層土方）一合龍截流一護(hù)面和監(jiān)測(cè)一基坑排水和后期加高維護(hù)。

3.1 分層拋填

為保證施工進(jìn)度，第一層拋石體必須按期完成，在采用插板法處理軟基時(shí)，為提高后續(xù)荷載，需拋填好第一層荷載，以大幅提高地基強(qiáng)度。其厚度通常是1.5m到2.0m，其它各層拋石厚度為1m到1. 5m。

在圍堰設(shè)計(jì)時(shí)使用按鎮(zhèn)壓層平臺(tái)法，通常不要求設(shè)間歇期，但在施工過(guò)程中，土層的天然強(qiáng)度會(huì)因軟基的高靈敏度，而遭到一定的破壞，這就很難準(zhǔn)確選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，所以，再加載上層前，各層填筑需經(jīng)大潮汛考驗(yàn)。

在每層正式加載之前，可進(jìn)行試驗(yàn)性加載。并加強(qiáng)觀察，及時(shí)對(duì)圍堰的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析、總結(jié)，指導(dǎo)施工。若出現(xiàn)裂縫、塌陷或監(jiān)測(cè)到異常情況，應(yīng)馬上暫停施工，分析原因，必要時(shí)先卸載，再制定對(duì)策。

3.2 閉氣土方施工

閉氣土方應(yīng)和拋石體同步加高。

閉氣土方施工前，應(yīng)用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)等機(jī)械對(duì)土方區(qū)涂面進(jìn)行清理，保證沒(méi)有滲水通道。

主圍堰每層拋石體的內(nèi)坡為重要隱蔽工程，應(yīng)保證邊坡平整、位置準(zhǔn)確，防止局部凸起而減小了土方的覆蓋厚度，造成滲透變形。

3.3 龍口位置及合龍

圍堰圍區(qū)面積較大時(shí)，圍堰施工還要考慮龍口設(shè)置與合龍措施。在圍堰未達(dá)到初期擋潮高程前，宜留置龍口以利于土方的施工。在達(dá)到初期擋潮高程時(shí)，可在小潮汛期，合龍截流。由于合龍是一次加荷到頂，對(duì)地基承載力要求高，龍口應(yīng)進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)。龍口可設(shè)在圍堰與海堤交叉的海堤上，或設(shè)在內(nèi)圍堰適當(dāng)?shù)奈恢谩｝埧谶^(guò)水?dāng)嗝鎽?yīng)用大塊石護(hù)面，防止細(xì)石渣被沖到土方區(qū)，影響閉氣。龍口處的子堤應(yīng)加寬。截流前應(yīng)清理龍口處土方基面上的石渣等雜物。根據(jù)潮汐預(yù)報(bào)確定合理的初期擋潮高程。圍堰全面達(dá)到這一高程后，可進(jìn)行基坑排水等工作，再根據(jù)各月的潮汐預(yù)報(bào)和風(fēng)浪情況逐步加高，在臺(tái)汛前完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。