深水區(qū)水閘圍堰筑壩工程關鍵工藝技術優(yōu)化

張魯剛，楊秀蓮，葉 峰

（浙江省正邦水電建設有限公司，浙江 杭州 310051）

1 問題的提出

水閘圍堰筑壩工程作為圍墾施工的重要內容，對圍墾工程整體的施工進度及質量具有重要影響。在此基礎上，加強對深水區(qū)水閘圍堰施工中筑壩工程關鍵工藝技術的分析優(yōu)化尤為必要。因此，展開對水閘圍堰施工筑壩工程關鍵工藝技術的探究，具有重要的現實研究價值和意義。

2 深水區(qū)水閘圍堰筑壩工程的關鍵工藝技術優(yōu)化過程及工藝原理分析

2.1 關鍵工優(yōu)化過程

近年來，在科學技術日益發(fā)展的新形勢下，筑壩工程關鍵工藝技術逐漸被廣泛應用到圍墾工程施工中[1]。為了進一步明確圍堰筑壩關鍵工藝技術的應用水平，現對筑壩工程關鍵工藝技術原理展開分析。在深水區(qū)圍堰筑壩工程中，閉氣土施工是筑壩的關鍵工藝，閉氣土是整個堤壩止水防滲的屏障，其施工的質量和快慢是圍堰筑壩能否成功和縮短工期的關鍵。

甌飛東一閘圍堰按原設計圖紙要求（見圖1）：閉氣土采用鳳凰山料場的山皮土，經船運再轉駁，由汽車運至施工區(qū)域填筑。由于山皮土含水率低，填筑進度快，可加快閉氣進度?？蓪嶋H情況用山皮土填筑，填筑上去的山皮土很大部分泥土被潮水帶走，剩下的是含砂量很高的混合料，基本上達不到閉氣的效果。如全部采用涂泥填筑，子堤頂高程（1.50 m）以下部分施工較快，超出子堤頂高程部分由于涂泥保水性好流動性大，固結很慢，加高非常困難，在1.5 a內堆高至10.00 m不現實。最明顯的例子，甌飛一期圍墾工程東堤使用純涂泥填筑的閉氣土，從2015年到現在近3 a時間高程只從- 3.50 m填到現在的3.00 m（東堤子堤頂高程也是1.50 m），用涂泥加高現在還在滑動。又如果采用下部填涂泥上部填山皮土的方案，上部填山皮土時，下部涂泥被擠走，漫過子堤進入水閘基坑，現在甌飛東堤及已經完工的龍灣二期海堤采用涂泥加外運土的填筑段就出現了這種情況。最后經現場施工技術人員的摸索研究，采用下部填筑涂泥，靠近圍堰主堤部位增加1道沖砂管袋擋土墻，上部填筑山皮土的方法，圓滿解決了閉氣、施工進度、節(jié)約造價的問題。

圖1 東一閘圍堰設計斷面圖

2.2 工藝原理分析

圍堰原設計斷面是20 a一遇標準海堤斷面，設計閉氣土全部采用山皮土填筑，山皮土由甲方料場供應，但現場踏勘后發(fā)現，山皮土砂石含量大，經初步填筑試驗后發(fā)現閉氣效果很不理想?？紤]到東一閘圍堰造價近1.3億元，閉氣的成功與否關系到圍堰成敗，因此，只許成功，不能失敗。

經現場施工技術人員探索、研究，在確保圍堰安全、經濟合理的情況下，利用灘涂泥的閉氣效果、沖砂管袋的擋土閉氣效果、山皮土的快速易成型效果相結合，形成沿海深水區(qū)土石圍堰閉氣土組合斷面施工工藝（見圖2），并提出方案，在征得現場業(yè)主、監(jiān)理認可，并經原設計單位復核同意后實施。

圖2 圍堰閉氣土組合斷面圖

3 水閘圍堰施工中筑壩工程的關鍵工藝技術特點

3.1 灘涂泥粘聚性及閉氣效果好

在深水區(qū)水閘圍堰筑壩工程中，其關鍵工藝特點對于其筑壩工程施工質量具有重要的影響。通過對圍堰筑壩工程工藝原理的深入分析，能夠明確其工藝原理中采用的灘涂泥材料，具有粘聚性及閉氣效果好的特點和優(yōu)勢。退潮后海涂泥施工面貌見圖3，根據圖3中的灘涂泥圖片分析，能夠感受到該材料的粘聚性。水閘圍堰子堤頂高程以下采用灘涂泥，此類灘涂泥經長時間沉積，具有高度的粘聚性和閉氣性。水閘圍堰筑壩工程施工中直接就地取材，不僅可以有效提高機械化施工水平，同時也能夠有效降低施工成本。

圖3 退潮后海涂泥施工面貌圖

3.2 沖砂管袋成型好、施工快

在水閘圍堰筑壩工程中，通過對吹填砂管袋的工藝分析，能夠明確該工藝具有成型好、施工快的特點[2]。圖4為沖砂管袋吹填疊加過程圖。根據圖4分析，疊加后的沖砂管袋成型較快，能夠將其作為擋土心墻，且閉氣的效果也相對較好。在灘涂泥拋填完畢以后，需要采用沖砂管袋在圍堰主堤內側鎮(zhèn)壓平臺位置上，實現一層一層疊加。在依靠重力的作用下，將沖砂管袋緩慢的壓沉到圍堰內側鎮(zhèn)壓平臺上，由此既起到閉氣的作用，同時又能夠有效阻擋主堤側土方加載時形成的側壓力，以防滑坡。

圖4 沖砂管袋吹填疊加過程圖

3.3 山皮土堆高快、易于碾壓成型

通過對筑壩工程關鍵工藝技術特點的分析，能夠明確工藝流程中所采用的山皮土材料，具有堆高快、易于碾壓成型的優(yōu)勢。圖5為上部山皮土填筑圖。根據圖5分析，當圍堰閉氣土工程施工到高程2.50 m以上時，可采用山皮土填筑。在管袋擋土墻與主堤間山皮土達到1.00 m以上厚度時，挖掘機等機械設備可以在上面適當碾壓，填筑效果比較好。山皮土加載所產生的土壓力由沖砂管袋擋土墻承受，因此在筑壩施工中下部灘涂泥并未產生滑坡現象。

圖5 上部山皮土填筑圖

4 深水區(qū)水閘圍堰筑壩工程關鍵工藝技術優(yōu)化分析

（1） 利用灘涂泥粘聚性及閉氣效果好的特點，既便于就地取材又便于機械化施工，可大幅降低施工成本。

（2） 利用沖砂管袋成型好施工快，疊加后既能作為擋土墻又能閉氣的特點，在灘涂泥拋填完成后將沖砂管袋對準圍堰主堤內側鎮(zhèn)壓平臺位置一層層疊加，靠自重將沖砂管袋慢慢壓沉到鎮(zhèn)壓平臺上，既有閉氣效果又起到擋土墻的作用，該部分也是閉氣土斷面中造價最高的部分，但因占總量的比重較小對總體造價影響不大。

（3） 利用山皮土在水面以上能夠快速堆高的特點，對山皮土適當拍實、碾壓，其堆高后的底部側壓力由沖砂管袋擋土墻承受，故不會因下部涂泥松軟而產生滑坡現象；沒經浸泡沖刷過的山皮土經拍實、碾壓后閉氣效果比較理想。

（4） 閉氣土方組合斷面由3種不同材料組合而成，充分發(fā)揮不同材料的優(yōu)勢，避開不同材料的弱點，達到良好的閉氣效果又縮短了工期，而且降低造價。

圍堰閉氣土組合斷面施工工藝流程見圖6。

圖6 圍堰閉氣土組合斷面施工工藝流程圖

5 筑壩工程實例分析

5.1 工程概況

為了進一步明確水閘圍堰筑壩工程關鍵工藝技術優(yōu)化情況，本文從實例分析的角度，以具體的工程為例展開探討。在研究中，主要以溫州市甌飛一期圍墾工程施工Ⅳ標段東一閘圍堰工程為例。該工程位于溫州甌飛灘涂，位于浙江省東南部沿海地區(qū)。通過對該工程的深入分析，明確工程所在區(qū)域內的灘涂高程為- 3.50 m，在施工期間依據設計圖紙，采用土石圍堰施工，20 a一遇的防潮標準，包括預留沉降在內的圍堰頂高程為6.50 m，防浪墻頂高程為7.30 m，圍堰總長為1303.00 m，圍堰橫斷面總寬度為143.50 m，結構與海堤結構類似，圍堰完工后面貌見圖7。合同節(jié)點目標規(guī)定東一閘圍堰工期為24個月。在所有施工流程中，閉氣土施工時間最長，為18個月。從圍堰設計圖紙上看，閉氣土施工高差從- 3.50 m到6.50 m達10.00 m，閉氣土填筑總量38.0萬m3。

圖7 圍堰完工后面貌圖

5.2 筑壩工程關鍵工藝技術優(yōu)化實施效果

5.2.1 工期效益

在水閘圍堰筑壩工程關鍵工藝技術優(yōu)化實施期間，將圍堰閉氣土組合斷面施工工藝應用到該工程施工中，能夠有效減少閉氣土施工中存在的等底層涂泥固結時間間隔性問題，可以對圍堰實施連續(xù)性加高。在原招標投標及實施性組織設計中圍堰總工期24個月，其中關鍵線路閉氣土填筑時間18個月；在采用了閉氣土組合斷面后，圍堰閉氣土從- 3.50 m填筑到6.50 m，總計10.00 m高，只用了12個月，因此采用圍堰筑壩工程關鍵工藝技術優(yōu)化后，東一閘圍堰用18個月就完成了施工任務，總工期縮短6個月。該水閘圍堰筑壩關鍵工藝技術優(yōu)化的實施對水閘提前完工起到關鍵作用。

5.2.2 經濟效益

通過對水閘圍堰筑壩工程關鍵工藝技術優(yōu)化的應用效果分析，在極大程度上節(jié)約了成本。按原設計，東一閘圍堰閉氣土全部用山皮土填筑，閉氣土總量38.0萬m3，原山皮土填筑單價44.80元/m3，總計造價1702萬元。采用技術調整的斷面后，涂泥閉氣土用量30.5萬m3，沖砂管袋擋墻用量4.0萬m3，山皮土3.5萬m3；其中涂泥采用東堤涂泥填筑單價17.22元/m3，沖砂管袋最終結算價80.00元/m3，山皮土單價44.80元/m3，這樣調整后閉氣土施工總費用1002萬元，因此費用節(jié)省700萬元。此外，應用該工藝以后，在施工工期提前的基礎上，并沒有影響到整個工程的施工質量，施工中的閉氣土斷面也未產生變形滑坡現象。因此能夠明確，該工藝在深水區(qū)水閘圍堰筑壩工程施工中的應用，具有突出的經濟和社會效益。

6 結 語

近年來，筑壩工程關鍵工藝技術在水利施工中的應用，逐漸體現了重要價值。針對當前水利施工中筑壩工程關鍵工藝技術的應用現狀，本文主要從灘涂泥粘聚性及閉氣效果好、沖砂管袋成型好及施工快、山皮土堆高快及碾壓成型好等方面，分析深水區(qū)筑壩工程的關鍵工藝技術特點。最終根據實際工程案例的分析，總結深水區(qū)筑壩工程關鍵工藝技術優(yōu)化的效果。期望通過本文關于深水區(qū)筑壩工藝技術的探討，可以為日后提升筑壩工藝技術在圍墾施工中的應用水平，提供寶貴的建議。