胡 正，蔡麗忠

（中交上航局上海交通建設(shè)總承包有限公司，上海 200136）

高灘粉砂淤泥質(zhì)灘涂匡圍工程龍口施工關(guān)鍵工藝

胡 正，蔡麗忠

（中交上航局上海交通建設(shè)總承包有限公司，上海 200136）

隨著袋裝砂結(jié)構(gòu)大堤的廣泛應(yīng)用，袋裝砂結(jié)構(gòu)龍口合龍的施工工藝受到重視，研究成果較多，但對特殊工況條件的袋裝砂龍口合龍施工工藝的研究較少。江蘇沿海的粉砂淤泥質(zhì)灘涂因土層深厚，土質(zhì)對水流變化敏感，灘涂潮溝對灘涂圍墾的響應(yīng)強烈，致使該地區(qū)匡圍工程龍口合龍工況特殊，施工難度較大。通過不斷優(yōu)化改進高灘龍口合龍施工工藝，最終使條子泥I期匡圍工程、南通通州灣二港池匡圍工程的多個龍口、潮溝口門均成功合龍。通過分析龍口袋裝砂封堵及拋石輔助合龍工藝特點，為后續(xù)相關(guān)工程提供借鑒。

高灘；粉砂淤泥質(zhì)灘涂；龍口合龍

0 引言

匡圍工程龍口合龍是匡圍工程的重中之重，結(jié)果直接關(guān)系工程成敗。龍口合龍是一項涉及內(nèi)容眾多的復(fù)雜系統(tǒng)工程，合龍施工需要考慮潮汐、水流、土質(zhì)、地形、節(jié)點要求、建筑材料來源、施工可行性等諸多因素[1-5]。

江蘇沿海粉砂淤泥質(zhì)海岸總長884 km，約占全省海岸總長的93%[6]。沿海高灘灘涂由于土層、土質(zhì)及地形等特點，灘涂極易沖刷生成新的溝槽及口門[7-12]，新生龍口封堵也因工況等特殊因素的影響，易發(fā)生滲透破壞等現(xiàn)象，封堵難度大。如何順利封堵、防止龍口破壞、減少合龍施工風險，降低合龍成本，必須對龍口合龍工藝進行深入研究總結(jié)，做好技術(shù)積累。

1 高灘龍口類型及特點

1）高灘龍口類型

江蘇高灘粉砂淤泥質(zhì)灘涂龍口主要類型：

淤預(yù)設(shè)龍口：前期設(shè)計方案中預(yù)設(shè)及因施工中分區(qū)等原因需要提前預(yù)設(shè)龍口。

于新生龍口：新生龍口往往屬于計劃外龍口，因施工擾動，溝槽、灘涂響應(yīng)圍堤推進后移位或沖刷形成的新溝槽口門，或因現(xiàn)有堤身結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞而生成的新口門。

2）高灘龍口特點

淤泥質(zhì)高灘龍口主要特點見表1。

表1 江蘇淤泥質(zhì)高灘龍口主要特點匯總表Teble 1 The main features summary of Jiangsu silt-muddy high beach closure gap

2 高灘龍口合龍需遵循的原則

粉砂淤泥質(zhì)高灘龍口合龍過程中必須遵循的原則：

1）充分準備原則：在合龍前，需充分完成方案準備、同時將方案內(nèi)容與精神交底到位；實現(xiàn)現(xiàn)場條件準備，龍口防護達到目標，確保龍口形狀及溝槽狀態(tài)穩(wěn)定等；保障措施到位，組織人、機、材基礎(chǔ)條件的準備到位。

2）過程控制原則：嚴格按預(yù)定方案施工，合龍過程中需統(tǒng)籌兼顧各方面因素，因此要求合龍現(xiàn)場有序不亂、令行禁止，有條件情況下可以進行一次預(yù)演練，驗證各環(huán)節(jié)的配合是否順暢。

3）時間把握原則：合龍時間的確定可分為兩個階段，第一階段須根據(jù)月度潮位數(shù)據(jù)及天氣預(yù)報等長期數(shù)據(jù)并結(jié)合現(xiàn)場情況優(yōu)先確定具體合龍日期；第二階段再根據(jù)確定日期的潮位數(shù)據(jù)、氣象情況以及現(xiàn)場準備情況再制定當日合龍的具體時間段。在此基礎(chǔ)上，編制合龍前期及封堵當日的施工進度計劃。

4）注意關(guān)鍵原則：合龍過程中，重點關(guān)注特殊階段與特殊部位的異常情況。龍口拋石壩貫通斷水，袋裝砂臨時棱體實現(xiàn)斷流閉氣的特殊時段，堤身最為薄弱；合龍后的首個高潮位堤身面臨的風險最大。同時對于龍口中特殊部位及異常現(xiàn)象及時做好觀察，并按預(yù)案加強應(yīng)對。

3 高灘龍口合龍主要封堵施工工藝

江蘇沿海粉砂淤泥質(zhì)灘涂龍口主要合龍工藝：

1）袋裝砂臨時斷面直接封堵

單純采用袋裝砂材料，不借助其它材料及措施，按臨時斷面棱體結(jié)構(gòu)直接斷水封堵。這種合龍工藝閉氣效果好，工序少，堤身材料統(tǒng)一，棱體內(nèi)部結(jié)合緊密，但合龍風險高。往往用于口門形狀小，合龍風險較小，石料來源受限或龍口輔助拋石合龍工藝難以實施的匡圍工程項目。

2）拋石輔助龍口合龍

以拋石壩作為龍口斷水減流的主要措施，在此基礎(chǔ)上，再進行袋裝砂閉氣施工，最終實現(xiàn)龍口合龍。這種合龍工藝大大減緩了龍口過水流速，降低龍口合龍風險，值得推廣應(yīng)用，但工藝成本投入較大。

4 袋裝砂單獨合龍工藝

江蘇條子泥I期匡圍工程因石料來源受限、石料無法進場，采用的是袋裝砂直接封堵龍口的施工工藝，在合龍過程中采取了較多有價值可供總結(jié)的施工方法。通過總結(jié)該工程龍口合龍的施工特點，提煉一些可供討論的施工經(jīng)驗。

4.1 袋裝砂單獨合龍工藝流程

袋裝砂單獨合龍工藝推進流程見圖1。

圖1 常見龍口段地形及龍口合龍推進流程示意圖Fig.1 Diagram of common closure gap section topography and the closure process

4.2 龍口合龍施工主要內(nèi)容

為指導(dǎo)合龍，確?，F(xiàn)場施工條理有序，合龍實施前期，根據(jù)現(xiàn)場情況及數(shù)模結(jié)果，制定詳細的龍口合龍施工總體規(guī)劃方案。

1）龍口前期護底防護措施

條子泥匡圍工程采用380 g/m2以上規(guī)格復(fù)合軟體排進行預(yù)設(shè)露灘龍口的護底防護；通過增加排體搭接、加強壓載保護等措施確保護底有效，排體之間搭接處使用380 g/m2的機織復(fù)合布長條包壓載，并在龍口兩段內(nèi)外側(cè)用380 g/m2防老化機織復(fù)合布的袋裝砂構(gòu)筑挑流隔壩保護堤頭。該方案在后續(xù)施工中反復(fù)使用，措施示意圖見圖2。

圖2 預(yù)設(shè)龍口段保護期護底防護平面圖Fig.2 The bottom protection plan during protection period of preset closure gap section

2）估算龍口口門寬度

確定口門寬度是設(shè)計龍口規(guī)模、做好龍口布局的基礎(chǔ)。口門寬度可使用龍口經(jīng)驗公式計算，為確保所計算龍口寬度和堤身斷面安全可靠，按所取數(shù)值按最不利邊界條件進行計算，見表2。

3）選定合適的龍口合龍施工時間段

表2 條子泥匡圍工程龍口寬度近似計算表（經(jīng)驗公式）Table 2 Approximate calculation table for the closure gap width in Tiaozini inning project(empirical formula)

為確保合龍期間，水位高程有利于合龍施工（為減少合龍時土方工程量，盡可能選取低潮位值）；同時為保證合龍后，堤身斷面加高加固施工時間充足，避免龍口過水風險，需要比較擬選時間段前后大潮的潮位值，選取相對較小的大潮汛期前的那個小潮汛時間作為合龍時間段。根據(jù)選取當?shù)亻L期潮水預(yù)測數(shù)據(jù)結(jié)合擬定合龍期的最不利潮位取值，作出合龍潮位分析圖，通過潮位曲線選取合適的合龍日期。

4）設(shè)置合理的龍口結(jié)構(gòu)形式

為確保龍口合龍順利，在施工中，針對地質(zhì)特點，采取了相應(yīng)的斷面優(yōu)化措施，合龍將采用雙外棱體+閉氣砂的合龍斷面結(jié)構(gòu)形式（圖3）：先施工外側(cè)棱體，確保一次斷水成功，同時在外棱體內(nèi)側(cè)施工第二道外棱體，加固傍寬堤身并回填堤心，增加堤身滲徑，防止?jié)B透破壞。

圖3 有沖刷破壞情況的龍口合龍斷面示意圖（雙外棱體結(jié)構(gòu)合龍斷面）Fig.3 The closure section diagram of erosion destruction(closure section of double prism structure)

5）做好合龍當天的施工安排

合龍當日的施工任務(wù)紛繁復(fù)雜。做好施工安排是確保龍口順利合龍的有力保障，在制定合龍當日具體施工計劃時，可將計劃匯總為表3內(nèi)容，嚴格按計劃實施，保證工作有序有效，過程可控。同時綜合做好“現(xiàn)場指揮體系、施工力量保障、任務(wù)分解、崗位落實、材料供應(yīng)保障、設(shè)備檢修及布置、合龍期間監(jiān)測”等方面的細節(jié)工作。

表3 龍口合龍當天施工安排計劃表Table 3 Construction schedule arrangement on the day of dike closure

5 拋石輔助龍口合龍方式及特點研究

5.1 拋石輔助龍口合龍概述

江蘇沿海匡圍工程采用袋裝砂棱體結(jié)構(gòu)，外側(cè)無掩護結(jié)構(gòu)，口門直面開敞水域時，合龍封堵施工條件差，不確定性因素多。合龍采用輔助拋石合龍工藝封堵。在龍口外側(cè)拋投塊石，形成拋石擋水壩，以減緩水流流速，防止龍口袋體的沖刷破壞，保障合龍施工的正常實施，提高合龍成功概率。南通通州灣二港池匡圍工程等多個工程實例表明：龍口外側(cè)采用拋石擋水壩，極大提高了工程合龍一次成功概率，降低了工程成本投入，保障工程整體目標。

由于拋石堵口施工對計劃安排要求高，必須確保方案完整嚴謹，可行性高，施工準備充分，需要考慮的細節(jié)內(nèi)容比較多，對施工隊伍要求高（具備有較高的施工經(jīng)驗），施工面臨一定的限制。尤其是拋石壩合龍后，內(nèi)外水位差形成，此時，最為危險，需要重點關(guān)注，加強處理。

5.2 拋石輔助龍口合龍主要流程

拋石輔助龍口堵口有外側(cè)堤腳拋石及地芯拋石封堵兩種工藝，流程相同，見圖4。

圖4 拋石輔助龍口合龍施工流程圖Fig.4 Flow diagram of riprap assisted closure construction process

5.3 堤芯拋石輔助龍口合龍施工工藝

采取堤芯拋石合龍時，拋石壩位于堤身堤芯位置，壩體緊貼口門兩端堤身，施工方便，易于處理，壩體與堤身直接相連，與堤身易形成統(tǒng)一整體，快速切斷水流，施工快捷。壩體包于堤芯，以后成為堤身一部分，整體穩(wěn)定性好，同時堤身外形輪廓不變，體量不變。同時該工藝也存在塊石無法回收利用，成本投入大，堤芯材料不統(tǒng)一、內(nèi)部存在空隙等缺點。

5.4 堤腳拋石輔助龍口合龍施工工藝

采取堤腳外側(cè)拋石輔助合龍施工時：拋石壩位于堤身外側(cè)堤腳位置，方便船舶到達，空間開闊，易于施工，后期塊石可以回收利用。但由于壩體與現(xiàn)有堤身相隔一定距離，兩者需要增加構(gòu)筑連接壩體方可形成一個整體，合龍工序增加，且耗費時間長、處理難度大，連接壩體最為脆弱，在內(nèi)外水位差較大時，易出現(xiàn)破壞；合龍閉氣施工的袋體須緊貼拋石壩體進行，由此增加了堤身輪廓尺寸，導(dǎo)致整體工程量增加。

5.5 拋石輔助龍口合龍失敗主要原因

龍口合龍施工中以及封堵完成時，圍內(nèi)水位基本固定或緩慢下降，圍外水位快速回落，易形成較大的內(nèi)外水位差。此階段，合龍結(jié)構(gòu)最為單薄。在此過程中通過觀察現(xiàn)場實際案例發(fā)現(xiàn)，水流通過3種方式破壞合龍臨時斷面，造成潰壩。

1）水位差增加，滲透破壞加劇，基底砂質(zhì)啟動，外側(cè)或有渾濁泛黑的水流流出。水位差一旦超過臨界狀態(tài)后，水流更加渾濁，造成流砂現(xiàn)象，灘地承載力減弱，塊石壩體松動，最終壩體坍塌。

2）石壩縫隙中，下泄水流呈回旋狀態(tài)，沖刷壩基下灘涂。

3）龍口外側(cè)水流下切溝槽的延伸破壞導(dǎo)致合龍斷面坍塌。

5.6 拋石輔助合龍實施的關(guān)鍵控制內(nèi)容

高灘匡圍工程采用拋石輔助合龍施工時，需重點注意幾個關(guān)鍵內(nèi)容的實施。

1）做好龍口堤基防護措施：護底防護是防止口門進一步的沖刷破壞，維護拋石壩體穩(wěn)定的關(guān)鍵。護底不僅可以防護封堵過程中水流的直接沖刷，還可防護壩體貫通后，水位差產(chǎn)生的滲透破壞導(dǎo)致的堤基變形。

2）采取袋裝砂合龍過程中的分析程序選定合適的龍口合龍施工時間段。

3）拋石施工順序：拋石輔助合龍對順序有一定的要求，先護底壓載拋石、再端部拋石、然后兩側(cè)漸進推進，堤身加高，在最終斷水前，需要預(yù)先預(yù)留一定缺口，用于降低水位差。待整體加固穩(wěn)定后，一次斷水，完成最終合龍程序。

4）龍口端部處理：龍口端部為袋裝砂結(jié)構(gòu)與拋石壩體結(jié)構(gòu)的連接處，是整體結(jié)構(gòu)中最薄弱的部位。拋石過程中不僅需要確保塊石不破壞袋體，同時需要確保兩者連接緊密，確保夾角處處理到位。當拋石壩體貫通，這個階段是堤身最危險的階段，堤身斷面寬度不足以抵抗內(nèi)外水位差滲透破損時，易造成壩體塌陷。

5）壩體掛袋包裹處理：包裹壩體時，袋體要長，確保將壩體全面覆蓋后，袋體還有較大富余長度，可用于增加壩體堤腳滲徑長度。袋體搭接層數(shù)要多，第一層是防護塊石尖角對袋體的破壞。掛袋主要起到反濾保砂，阻隔水流的作用。

6）斷面加固要求：合龍后，斷面加高加固需快速、連貫施工，最短時間鞏固現(xiàn)有成果。為確保龍口合龍順利，在施工中，針對地質(zhì)特點，采取了相應(yīng)的斷面優(yōu)化措施，合龍將采用雙外棱體+閉氣砂的合龍斷面結(jié)構(gòu)形式：先施工外側(cè)棱體，確保一次斷水成功，同時在外棱體內(nèi)側(cè)施工第二道外棱體，加固寬堤身并回填堤心，增加堤身滲徑，防止?jié)B透破壞。

6 結(jié)語

工程實例表明：正確認識江蘇沿海粉砂淤泥質(zhì)灘涂工況特點，了解土質(zhì)、土層、溝槽對水流相應(yīng)等相關(guān)因素對匡圍工程龍口合龍施工的影響，是確保該地區(qū)項目龍口順利封堵的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化龍口施工工藝，最終保障工程穩(wěn)步推進。本文歸納的龍口合龍施工工藝是對江蘇沿海灘涂匡圍項目實施成功經(jīng)驗的總結(jié)，具有一定的啟示作用，也在一定程度上對袋裝砂龍口合龍工藝進行了補充。

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Key construction technology of dike closure for inning project in high silt-muddy flat

HU Zheng,CAI Li-zhong
（SDC Shanghai Communications Construction Contracting Co.,Ltd.,Shanghai 200136,China）

With the widespread use of sand-bagged dike structure,the construction technology of the closure of sand-bagged structure is emphasized,and there are many research results,but less research has been conducted on the technology of dike closure under special work conditions.Silt-muddy flat in Jiangsu coastal areas is sensitive to water flow variation due to its thick soil layer.Tidal flats tidal creeks respond strongly to reclamation on tidal flats,making inning-construction project special and increasing the difficulty of construction.By optimizing the construction technology of high beach dike closure constantly, several dikes in Tiaozini phase I inning project and Nantong Tongzhou Bay basin 2 inning project,and the tide creek entrance are succeeded in closing eventually.The analysis on the characters of sand-bagged blocking off and riprap assisted closure process can provide references for similar follow-up projects.

high beach;silt-muddy flat;dike closure

U655.4

B

2095-7874（2017）04-0075-06

10.7640/zggwjs201704017

2017-02-27

2017-03-15

胡正（1983— ），男，湖北武漢市人，工程師，主要從事港口航道與海岸工程管理工作。E-mail：279938506@qq.com