袋裝砂圍堰龍口合龍施工技術(shù)

◎ 秦學(xué) 謝亭亭 中交水利水電建設(shè)有限公司

1.工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

欽州港東航道擴(kuò)建工程（一期）吹填區(qū)平整工程一標(biāo)段圍堰工程為袋裝砂斜坡堤結(jié)構(gòu)，新建6條圍堤，總長(zhǎng)4 497m，其中東1堤、南1堤為永久性建筑，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為50年一遇，A、B、C、D堤為準(zhǔn)永久性建筑，周邊陸域形成后為隔堤，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為25年一遇。工程形成圍區(qū)面積73.76×104m2。

1.2 水文地質(zhì)條件

（1）潮汐性質(zhì)及潮型、潮位特征值：本地區(qū)潮型為不正規(guī)全日潮型，其主要特征表現(xiàn)為：大潮汛時(shí)潮汐一天一漲落，小潮汛時(shí)一天兩次漲落，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，一個(gè)月一天一次漲落時(shí)間約為19～25天。

（2）設(shè)計(jì)水位：設(shè)計(jì)高水位為2.82 m（8 5高程），設(shè)計(jì)低水位為-1.46m，極端高水位為3.91m極端低水位為-2.75m。

（3）潮流：本地區(qū)潮流為往復(fù)流，其流向基本為南北向，潮流以全日潮為主，潮流流速的分布為近岸大于外海，表層大于底層。欽州灣內(nèi)漲潮平均流速為0.08～0.28m/s，最大流速為0.54m/s；落潮平均流速為0.09～0.55m/s，最大流速為0.95m/s。

（4）工程地質(zhì)：根據(jù)工程地質(zhì)勘查報(bào)告，本工程表層1～2m為淤泥質(zhì)土，標(biāo)準(zhǔn)灌入擊數(shù)＜1擊，不能作為持力層；以下為粉質(zhì)黏土層，該土層承載力較好，可作為持力層?？紤]到龍口合龍時(shí)需短期加高至設(shè)計(jì)標(biāo)高，要求基礎(chǔ)有較大承載力，否則存在不均勻沉降等各種問題，施工時(shí)先進(jìn)行基槽清淤，將淤泥質(zhì)土挖除后再進(jìn)行軟體排、袋裝砂施工。

1.3 龍口段平面布置及斷面結(jié)構(gòu)形式

龍口原計(jì)劃布置在東1 堤，因考慮到東1堤面向外海，掩護(hù)條件較差，且中石油輸油管路布置在東1堤、D堤，這兩條堤需優(yōu)先施工。綜合以上考慮，將龍口段布置在B堤K0+150～K0+300處，共150m。龍口段底口寬度1 20 m，上口寬度150m，兩側(cè)坡比1∶2，為防止端頭沖刷，在端頭處鋪設(shè)350g機(jī)織復(fù)合布；底部為250m×110m的砂肋軟體排護(hù)底，外側(cè)施工0.8m厚的護(hù)底拋石、1.4m厚的袋裝碎石倒濾層及500～600kg塊石護(hù)坡，內(nèi)側(cè)吹填護(hù)堤砂。

2.龍口合龍時(shí)間選擇

龍口合龍應(yīng)避開惡劣氣候，風(fēng)、浪、涌較小，同時(shí)根據(jù)潮汐規(guī)律，選擇良好的潮汐時(shí)間段。龍口合龍優(yōu)先選擇小潮汛時(shí)施工，該時(shí)段潮差較小，通過龍口進(jìn)出圍堰的水量較小，流速較小，有利于合龍施工。同時(shí)合龍后堤身斷面加高加固施工時(shí)間充足，可避免龍口過水風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)潮汐預(yù)報(bào)表，項(xiàng)目部將龍口合龍時(shí)間定為2020年9月26日～10月5日，該時(shí)段欽州海域西南季風(fēng)期已過，以北風(fēng)風(fēng)浪為主有利于現(xiàn)場(chǎng)施工。

3.龍口合龍施工部署

龍口工程是圍堰施工期的重要臨時(shí)工程，龍口的設(shè)置使施工期內(nèi)潮水可自由出入圍堰，使圍堰內(nèi)外側(cè)基本無水位差，圍堰因不承受側(cè)向壓力，才得以順利加高施工。龍口合龍是圍堰施工的關(guān)鍵工序，其能否順利實(shí)施關(guān)系到工程工期長(zhǎng)短及工程造價(jià)，且合龍時(shí)涉及到大規(guī)模的設(shè)備投入、人員投入，在合龍前需根據(jù)工程情況進(jìn)行周密的技術(shù)論證。

龍口合龍施工應(yīng)制定詳細(xì)計(jì)劃，明確各節(jié)點(diǎn)要求。根據(jù)合龍時(shí)間，項(xiàng)目部將龍口合龍分三個(gè)階段，明確各階段完成節(jié)點(diǎn)要求，同時(shí)為防止合龍期水流對(duì)底層袋體的沖刷，采用了強(qiáng)度更高、防沖刷能力更強(qiáng)的機(jī)織布作為袋體材料。又針對(duì)不同階段風(fēng)險(xiǎn)分別準(zhǔn)備了不同數(shù)量的備用袋體，防止施工過程中出現(xiàn)爆袋等情況。

第一階段：9月26～10月1日之前，將除龍口段以外的堤段加高到設(shè)計(jì)標(biāo)高，龍口段150m采用平堵工藝，底部抬高到-2.0m標(biāo)高，達(dá)到合龍前條件。袋裝砂工程量為196m2（-2.0m以下斷面面積）×150m（斷面長(zhǎng)度）=29400m3；采用抗沖刷能力較強(qiáng)的350g/m2機(jī)織布加工袋體，投入2個(gè)班組從龍口兩側(cè)向中施工，每個(gè)班組每日至少可完成袋裝砂4000m3。

第二階段：10月2～3日，龍口兩側(cè)采用立堵工藝，同步收攏施工至設(shè)計(jì)標(biāo)高，龍口剩80m寬，同時(shí)80m處標(biāo)高抬至-1.0m。袋裝砂工程量為20m2（-2.0m～-1.0m斷面面積）×150m（斷面長(zhǎng)度）+75m2（-1.0m～+5.0m斷面面積）×70m（斷面長(zhǎng)度）=8250m3；采用抗沖刷能力較強(qiáng)的350g/m2機(jī)織布加工袋體；組織3個(gè)班組，投入2個(gè)班組（其中1個(gè)備用）從龍口兩側(cè)向中間施工，每個(gè)班組每日至少可完成袋裝砂4000m3。

第三階段：10月4～5日，龍口斷流完成合龍并加高至+3.0m以上。袋裝砂工程量為49m2（-1.0m～+3.0m斷面面積）×80m（斷面長(zhǎng)度）=3200m3，投入3個(gè)班組，爭(zhēng)取盡快斷流，斷流后全面抬高袋裝砂標(biāo)高。

4.保證措施

4.1 龍口合龍前措施

（1）合龍前應(yīng)保證龍口底部未被水流沖刷，避免增加合龍難度。9月26日前龍口段軟體排鋪設(shè)完畢，除龍口段，袋裝砂加高至+5.0m標(biāo)高。

（2）抓緊進(jìn)行其余堤段的理坡施工，增加堤身整體穩(wěn)定行。截止到9月30日基本完成東1堤、南1堤外側(cè)理坡施工。

（3）加強(qiáng)堤身巡查，對(duì)堤身薄弱處進(jìn)行加固處理，避免龍口合龍后在側(cè)向水壓力作用下薄弱點(diǎn)出現(xiàn)透水垮塌險(xiǎn)情。

（4）測(cè)量水位，對(duì)比潮汐預(yù)報(bào)表水位與實(shí)際水位的差值，為確定開始合龍時(shí)間提供依據(jù)。經(jīng)測(cè)量，潮汐預(yù)報(bào)表預(yù)測(cè)的最低潮時(shí)間、最高潮時(shí)間基本與實(shí)際相符，預(yù)報(bào)潮位與實(shí)際潮位誤差小于20cm。

（5）觀察龍口處水流的換流情況、流速情況以及平流時(shí)間，預(yù)判開始合龍最佳時(shí)間。根據(jù)觀察結(jié)果，項(xiàng)目部將龍口合龍開始時(shí)間確定在10月4日13：00（最低潮前1小時(shí)）。

（6）根據(jù)龍口合龍施工強(qiáng)度，組織好采運(yùn)砂船隊(duì)及工人；對(duì)合龍用的所有材料都備足余量。

（7）做好合龍后外側(cè)拋石護(hù)坡、內(nèi)側(cè)加固等相關(guān)準(zhǔn)備工作。

4.2 龍口加固施工及后續(xù)防護(hù)措施

龍口斷流及封堵完成后圍區(qū)內(nèi)水位基本固定，但外側(cè)水位隨潮水回落，易形成較大的內(nèi)外水位差。此階段龍口結(jié)構(gòu)最為危險(xiǎn)，需做好防護(hù)措施以確保堤身安全。

（1）龍口斷流后，斷面加高加固需快速、連貫施工，最短時(shí)間鞏固現(xiàn)有成果。繼續(xù)加高至高潮位以上，確保高潮位時(shí)砂袋不過水，一旦過水龍口有被沖開的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）龍口加高完畢后在堤內(nèi)側(cè)鋪設(shè)一層無紡布，并在內(nèi)側(cè)拋填護(hù)堤砂，延長(zhǎng)堤身滲徑，實(shí)現(xiàn)閉氣，防止?jié)B透破壞，同時(shí)可加強(qiáng)堤身穩(wěn)定。

（3）龍口加高完畢后盡快完成外側(cè)碎石倒濾層及護(hù)坡施工，增加斷面強(qiáng)度，提高龍口的穩(wěn)定性；

（4）龍口合龍完畢后圍堰薄弱環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)流砂、透水等問題，需在最低潮時(shí)巡視，觀察堤身安全情況，發(fā)現(xiàn)透水等問題及時(shí)處置。

（5）加強(qiáng)堤身沉降、位移觀測(cè)，監(jiān)測(cè)堤身安全。

5.龍口合龍實(shí)施

9月26日開始實(shí)施龍口合龍第一階段施工，第一階段施工于9月30日完成。10月1日對(duì)龍口進(jìn)行測(cè)量摸底，第一階段完成袋體基本未被沖刷。10月2日下午～10月3日順利實(shí)施龍口合龍第二階段施工。10月4日13：0 0龍口水流逐漸變緩，具備鋪砂袋條件，現(xiàn)場(chǎng)分3個(gè)班組同時(shí)進(jìn)行鋪砂袋施工；14：00最低潮，潮位-0.26m，底層袋均已鋪開并進(jìn)行充砂作業(yè)，其中有1個(gè)袋體因充灌袋體速度過快而爆袋，但由于處置得當(dāng)，迅速鋪設(shè)新袋體進(jìn)行充灌；15：00潮高-0.24m，底層袋充灌完畢，砂袋基本出水；16：00潮高+0.02m砂袋標(biāo)高達(dá)到+0.15m，實(shí)現(xiàn)龍口斷流，龍口合龍基本成功。

6.結(jié)束語(yǔ)

欽州港東航道擴(kuò)建工程（一期）吹填區(qū)平整工程一標(biāo)段圍堰工程采用袋裝砂施工工藝順利完成了龍口合龍，達(dá)到了預(yù)期目的。本工程龍口合龍從時(shí)間選擇、流速計(jì)算、施工部署安排以及采取的各項(xiàng)措施以及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)可為本地區(qū)類似工程提供經(jīng)驗(yàn)。