軟基水閘圍堰的設計與施工

周荷娜 趙越丕

【摘要】本文通過對溫州地區軟基水閘圍堰的進行分析，提出該類圍堰設計和施工關鍵要點及技術方法，可供參考。

【關鍵詞】軟基水閘；圍堰設計；防滲設計

1、概述

溫州圍墾工程在低灘涂開發的力度不斷加大，從而相應的增加了在軟基上配套水閘設施的建設。其水閘建設的特點是： 施工條件差，四面環海，因此風浪及臺風對其施工影響較大，而且地基是深厚軟遠離陸地；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，使用圍堰法進行水閘施工的干地作業。在水閘建設中，其最重要的一個環節即是圍堰。由于圍堰修筑時，海堤、隔堤還沒有連通水閘施工區，這無疑增大了施工難度。

2、設計圍堰

2.1 設計標準

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

2.2 圍堰流程及選型

在設計圍堰時，應綜合考慮各方面的影響因素，其中包括：堰體材料的來源、度汛預案、堰體材料回收利用情況、所圍護水閘重要性、堰頂是否通車、圍堰的施工期及使用期長短、風浪情況、圍堰地理位置和地質情況等，另外，要從技術經濟方面分析圍堰設計方案。

土石圍堰結構簡單、施工方便，可以就地取材，投資較省，適應地基變形能力強，受損后易于修復，應優先選用。

土石圍堰的設計流程：確定堰頂高程一斷面結構設計一確定保護范圍一繪制圍堰平面圖、橫斷面圖和施工說明。

2.3 確定堰頂高程

溫州東南沿海的水閘圍堰多面向開敞海域無限風區，其風浪爬高甚大，達2一3 m若按上式設計，軟基圍堰高度與主海堤相近，以某圍堰工程為例，圍堰計算高度達7m；而實際采用的圍堰頂高程3. 5m，圍堰高度5. 7m，是溫州地區最高軟基圍堰之一。因而，在實際設計時，風浪爬高宜按工程實際情況加以適當考慮。

2.4 土石圍堰斷面結構設計

在設計圍堰之前，應復測施工區涂面，同時，將表層的浮泥層適當扣除，以用做圍堰的建基面。若灘涂面比較傾斜，設計時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。圍堰外海側的潮水漲落速度相對較快，會影響其抗滑穩定，所以分別設計圍堰內側與外側。地基處理設計和防滲體設計是圍堰的斷面結構設計的主要內容，另外還包括：鎮壓層、平臺、護面、邊坡、堰頂寬度以及堰頂高程等。

圍堰的斷面結構應滿足交通要求，且具備抗風浪沖刷、抗滑穩定、防滲等功能。

2.4.1 地基處理設計

軟土地基處理可選用：塘身自重預壓法、塑料排水帶法、鎮壓層法、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，塘身自重預壓法十土工織物鋪墊法，可簡稱插板法；（2）鎮壓層法十土工織物鋪墊法，可簡稱鎮壓平臺法。

兩種方案的特點及適用條件：

（1）插板法：特點是分期分級加荷，利用塘身的自重預壓，使地基發生排水固結，強度獲得增長，最終達到可承載全部設計荷載。適用條件：地基強度比較低，直接拋石的投資較大；有比較長的施工期。可供利用的施工期，大于分期加荷排水固結所需要的時間。

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

2.4.2 防滲設計

閉氣土方防滲是一較非常可靠的防滲措施。在條件允許的情況下，外運的土方優先使用。如果使用海涂泥，其在擾動后強度會大幅降低，而且固結緩慢，初于這些因素的考慮，為確保在較短工期內將土方堆到頂，需設置可靠的子堤。

根據下面幾項原則設計閉氣土方：

（1）圍堰基坑側的寬度（閉氣土方+子堤的總寬度應根據抗滑穩定分析確定。

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

（3）子堤頂寬度通過穩定計算并考慮子堤施工要求確定。

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

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

3、圍堰施工

圍堰施工的指導原則是：首先要符合圍堰設計方案的意圖；其次，施工過程進一步對設計方案完善和驗證。

圍堰施工流程：施工準備一測量放樣一基礎土工布鋪設一碎石石渣墊層（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）一合龍截流一護面和監測一基坑排水和后期加高維護。

3.1 分層拋填

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

在圍堰設計時使用按鎮壓層平臺法，通常不要求設間歇期，但在施工過程中，土層的天然強度會因軟基的高靈敏度，而遭到一定的破壞，這就很難準確選擇設計參數，所以，再加載上層前，各層填筑需經大潮汛考驗。

在每層正式加載之前，可進行試驗性加載。并加強觀察，及時對圍堰的監測資料進行分析、總結，指導施工。若出現裂縫、塌陷或監測到異常情況，應馬上暫停施工，分析原因，必要時先卸載，再制定對策。

3.2 閉氣土方施工

閉氣土方應和拋石體同步加高。

閉氣土方施工前，應用長臂挖掘機等機械對土方區涂面進行清理，保證沒有滲水通道。

主圍堰每層拋石體的內坡為重要隱蔽工程，應保證邊坡平整、位置準確，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

圍堰圍區面積較大時，圍堰施工還要考慮龍口設置與合龍措施。在圍堰未達到初期擋潮高程前，宜留置龍口以利于土方的施工。在達到初期擋潮高程時，可在小潮汛期，合龍截流。由于合龍是一次加荷到頂，對地基承載力要求高，龍口應進行專門設計。龍口可設在圍堰與海堤交叉的海堤上，或設在內圍堰適當的位置。龍口過水斷面應用大塊石護面，防止細石渣被沖到土方區，影響閉氣。龍口處的子堤應加寬。截流前應清理龍口處土方基面上的石渣等雜物。根據潮汐預報確定合理的初期擋潮高程。圍堰全面達到這一高程后，可進行基坑排水等工作，再根據各月的潮汐預報和風浪情況逐步加高，在臺汛前完全達到設計要求。