圍堤工程大型龍口合龍關鍵施工技術

王新強，黃雙飛

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510221）

1 工程概況

天津濱海新區(qū)填海造地圍堤工程位于渤海灣西部的天津港北部海域，北塘永定新河入海口北部海域，龍口總長500 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)域以淤泥質黏土為主。

龍口結構設計為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構，石籠堤心段為設計最終合龍段，設計堤心材料采用石籠，石籠由焊接鐵籠內拋填塊石構成，大小可根據現場情況確定，不宜小于2m3/個。內外側上邊坡均為1∶1.5，外側上部采用400mm厚柵欄板護面，柵欄板護面下方為50～100 kg塊石；下部采用200～300 kg塊石護面。

2 施工的主要難點及應對措施

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

1）砂袋圍堤與石籠結合部位的處理

砂袋與石籠結合部位易發(fā)生滑移及砂袋破裂問題，在砂袋外側包裹1層高強土工布與土工格柵復合層，對砂袋進行有效保護，砂袋施工完成后在砂袋外側及時做好護腳，增加堤心的穩(wěn)定性。

2）砂袋的保護與穩(wěn)定性

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

3）石籠段合龍的時間與方式

合龍施工必須一氣呵成，最終的合龍寬度是本項工程的關鍵，龍口寬度較小，會導致漲落潮時水流對已建成圍堰造成較大的沖刷，寬度過大會導致無法在一個低潮期完成。經過施工效率計算，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，完成后及時鋪設高強土工布并做好護面防護。合龍時間選擇風浪較小的低平潮時間，有效作業(yè)時間在6 h左右。

4）應對水流沖刷采取的措施

龍口合龍時隨著龍口寬度的縮小，水流會不斷加大，對石籠造成較大的側壓力，極易發(fā)生滑動、滾動現象。本工程創(chuàng)新式的采取扭王字塊結合拋石取代拋填石籠，在龍口中側約6 m寬范圍布設扭王字塊連續(xù)墻，扭王字塊由于結構特殊，放入海底不易發(fā)生滑動，同時連續(xù)墻內部的孔隙較大，中心湖的泄流可以順暢流出，不會造成較大的側向壓力，分散的水流對拋石的沖刷較小，所以連續(xù)墻具有很穩(wěn)定的作用。在連續(xù)墻的兩側直接拋石，從而實現龍口封堵。

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個階段實施：1） 200 m充砂袋堤心、200 m石籠堤心、護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構（見圖1）。龍口合龍在一個低平潮期間完成，工程的重點在第2階段。在2階段施工開始前，必須完成龍口底部鋪設高強土工布及軟體排，否則在水流的沖刷下鋪設土工布墊層難度非常大。在護底的中部處安裝扭王字塊連續(xù)墻，實際墻體高度及寬度根據水流情況確定，接著進行拋放石塊，石塊不小于40 kg，石塊應按順序拋放并一次拋放至設計標高，再接著在石塊及扭王字塊外側鋪設土工布倒濾層，最后進行護底、護面施工。

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

圖1 龍口結構施工示意圖Fig.1 Construction sketch of closure gap structure

3.1 龍口護底施工

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

護底高強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。高強土工布在廠內加工后用定位船運到鋪設現場，在龍口的兩側分別布置2條長度60m左右的定位船，利用定位船上的絞錨機將高強土工布展開并鋪設到指定位置。土工布鋪設好后，利用船載挖掘機對土工布進行邊角壓石防護，然后鋪設軟體排。

3.2 扭王字塊連續(xù)墻施工

因底部土層為淤泥質土，為防止石籠在水流的沖刷下滑動，經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筑一道扭王字塊連續(xù)墻對石籠進行保護，在龍口的中心（或靠外邊緣）鋪設6排、8層扭王字塊（實際根據沉降情況增減），上層逐漸減少，呈梯形狀。

扭王字塊采用船載履帶式起重機施工，開工前將裝載扭王字塊的駁船停靠至龍口外側，根據起重機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。吊放時宜選擇低潮作業(yè)，減少偏差現象。

由于扭王字塊結構獨特，可以有效的與底部土體結合，大大增大了摩擦力，且扭王字塊之間可以相互嵌合，不會發(fā)生滑動。

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，經實測扭王字塊壩體在潮流的沖刷下沒有發(fā)生大的變化。在實施封堵前，應在龍口兩側儲存一定的塊石（或采用平底駁船直接運至現場），扭王字塊連續(xù)墻施工完成后，立即進行塊石拋填，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，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形成一道狹窄的石頭壩體，然后壓實、拓寬，龍口合龍封堵主要工作已經完成，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完成后進行，由于龍口寬度較大，需要對土工布進行裁剪、拼接。將制作好的土工布折疊，由起重船將土工布運至施工現場，由頂部向下滾動式展開，土工布底部由船載卷揚機拉至設計位置，然后用大塊石護底壓住，以防被水流和波浪沖開。

4 結語

本工程針對天津北塘永定新河入海口北部海域惡劣工況，對傳統(tǒng)合龍工藝進行優(yōu)化設計，創(chuàng)新提出構建扭王字塊連續(xù)墻、拋填塊石工藝，簡化了龍口合龍工藝，降低了合龍的風險，縮短了龍口封堵的時間，取得了較好的社會與經濟效益。

[1]中國水利學會圍涂開發(fā)專業(yè)委員會.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.龍口合攏施工技術在吹填工程中的應用，水利建設與管理[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.

[3] 沈珠江.軟土工程特性和軟土地基設計[J].巖土工程學報，1998，20（1）：100-103.SHEN Zhu-jiang.Engineering propertiesofsoftsoilsand design of softground[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,1998,20(1):100-103.

[4] 孫文懷.基礎工程設計與地基處理[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，1999.SUNWen-huai.Basic engineering design and foundation treatment[M].Beijing:China BuildingMaterials Press,1999.