溫州市下新田水閘外江圍堰設計方案對比分析

林長強，李 慧

（溫州市水利電力勘測設計院，浙江 溫州 325000）

在已建海堤上進行穿堤建筑物施工，需設置圍堰抵御外江潮水對施工的影響。圍堰的標準、高度、斷面型式等對工程的實施難度、投資等具有直接影響，是圍堰施工中需要重點關注的部分[1]。本文針對溫州市中心區北片商務區下新田水閘工程圍堰原設計方案與優化后設計方案進行對比分析。

1 工程概況

下新田水閘工程位于溫州市中心區北片商務區內，水閘以防洪排澇擋潮為主，規模為2 m×5 m，工程等別為Ⅱ等，建筑物級別為2級。主要建筑物包括水閘閘室、上游護坦、上游翼墻、下游箱涵及上下游防沖槽。其中下游箱涵及防沖槽位于現狀堤防范圍內。

工程的施工需要對現狀標準堤破口施工。現狀標準堤斷面結構為土石堤結構。塘頂高程為6.47 m，凈寬5 m。防浪墻為C20鋼筋砼重力式防浪墻，墻頂高程7.47 m，頂寬0.40 m。底腳設有二級護坦平臺，高程分別為2.15 m和4.10 m。整段堤防采用拋石和土工網石籠防沖。背水坡為1∶2.5，螺母塊植草護面。

2 水文地質條件

工程位置的潮位特征值采用龍灣站平均潮位0.76 m，多年平均高潮位3.70 m，設計高潮位5.66 m。

經鉆探揭露和地質測繪，工程區地質土層物理力學性質如下:

（1）①-2 層:粉砂(堤身填土)，層厚 2.50 m～2.50 m；①-3層:塊石（堤身填土），主要由塊石、碎石、粉砂等組成，直徑為30 cm～70 cm左右，層厚2.80 m，層頂標高2.35 m；

（2）②層:淤泥夾粉砂，層厚0.90 m～2.30 m，層頂高程1.61 m～2.75 m；②-1層淤泥:灰黃色，飽和、流塑，含少量貝殼，新近沉積的沖海積軟土，分布在圍區內表層，厚度0.30 m～1.20 m，沿堤線均有分布，極易受潮水沖刷，室內試驗無試驗樣品。靜力觸探:錐頭阻力qc=0.10 MPa，側阻力fs＝1.50 kPa。②-2層淤泥質粉質粘土:灰色，飽和，流塑，含云母片，局部富集貝殼，夾少量粉土，厚度0.6 m～1.1 m，呈透境體；室內土工試驗共 2 組。ω=49.8%，ρ=1.68 g/cm3，e0=1.449；快剪 Cq=4.3 kPa、Фq=3.1°。靜力觸探:錐頭阻力 qc=0.12 MPa，側阻力fs＝3.3 kPa。

（3）③層:含淤泥粉砂，層厚12.30 m～14.70 m，層頂高程-0.49 m～1.75 m；③-1層淤泥:灰色，飽和，流塑，含云母片，含少量貝殼，手感濕滑；未揭穿，全場分布；室內土工試驗共57組。ω=59.6%，ρ=1.64 g/cm3，e0=1.674；快剪 Cq=7.4 kPa、Фq=3.9°；靜力觸探:錐頭阻力qc=0.20 MPa，側阻力fs＝4.5 kPa。

（4）④層:淤泥，層厚8.10 m～9.20 m，層頂高程-13.49 m～-12.29 m；

（5）⑤層:淤泥質粘土，未鉆穿，揭露最大厚度15.70 m，層頂高程-22.39 m～-20.49 m。

3 外江圍堰設計方案對比分析

水利工程項目施工建設中，圍堰是項目建設的核心，對工程項目資源優化及擴大經濟效益具有重要作用。圍堰設計是水電工程施工導流的重要環節。設計過程中應注意洪水、導流能力的計算，緊密結合工程的實際情況，選取設計參數，控制圍堰尺寸滿足項目要求。

3.1 原設計方案—常規土石圍堰

現狀灘涂面高程約為2.0 m，根據城區類似工程，原設計考慮采用鋼管樁土石圍堰[2]。

圍堰斷面結構形式見圖1:樁徑Φ220 mm、樁距0.6 m、二排樁排距1.2 m、樁長10 m，分別在高程1.5 m、4.88 m處設槽鋼拉梁，圍堰上游高程4.38 m處采用編織袋裝土壘筑寬0.88 m，下斜邊坡為1∶1.5。圍堰下游4.38 m高程處設0.88 m寬拋石平臺，下斜邊坡為1∶1.5，兩鋼管樁間采用編織袋裝土回填，外排樁內側由竹籬片擋土，竹籬片內側加止水彩布加強止水，圍堰總長度66.6 m。

該方案為常規土石圍堰，廣泛用于內河施工中，但對于本工程的特殊情況，實施中存在很多缺點。

（1）占地面積大。下新田水閘工程圍堰高度較高，上下游均采用放坡形式，特別是內側護坡，高差約為5.78 m，故圍堰占地面積較大，約為1198 m2。

（2）施工難度大。水閘工程圍堰設計以海堤的拋石鎮壓層作為圍堰基礎，層厚不一，導致鋼管樁施工無法打穿拋石層，對施工造成很大困難。

（3）圍堰投資大。工程圍堰斷面大，相應的工程量和圍堰投資也比較大，經初步估算，下新田水閘原圍堰設計方案投資約為90萬元。

圖1 原設計下游圍堰斷面結構示意圖

3.2 優化后設計方案—利用下游永久防沖樁兼做圍堰

優化后設計方案利用原設計下游永久防沖樁。原設計防沖樁為密排Φ800鉆孔灌注樁，樁長12 m，間距0.9 m，主要布置在防沖槽末端，用于加強水閘末端防沖，呈“]”字型與上游消力池銜接。由于圍堰的作用主要是保證防沖槽以上段的施工安全，工程量小，可候潮施工，因此可以利用該防沖樁作為圍堰。原設計防沖樁樁頂標高-0.5 m，所需圍堰頂標高為4.88 m，因此需調整防沖樁樁長，即底高程較原設計加長5 m，頂高程較原設計加高5 m，共加長10 m。樁頂設C25鋼筋砼帽梁，迎水側由內向外分別為竹籬笆+350 g/m2無紡土工布、編織袋填土及拋石防沖。見圖2。

因原設計“]”字型平面布置與防洪堤未形成封閉，應適當調整兩側防沖樁布置成喇叭口[3]，與未破堤段的防洪堤進行閉合防滲。調整后圍堰總長度為49.3 m。

結合工程實際情況，該方案具有較多優點。

（1）占地面積小。由于內側采用密排灌注樁，較鋼管樁有更強的抗彎性能，可取消內側護坡，占地面積約為429 m2，較原方案小。

（2）施工難度低。優化設計方案采用鉆孔灌注樁（沖擊鉆）[4]，無需開挖拋石層即可成孔，施工難度小，施工質量有保證。

（3）圍堰投資少。優化設計方案在已有永久樁基基礎上適當加長，僅需計算加長部分的樁基投資作為圍堰投資，且圍堰線路長度較短，總體上圍堰投資少。經初步估算，該方案投資約為70萬元，較原設計小。

圖2 優化后下游圍堰斷面結構示意圖

4 結語

圍堰工程作為水利工程項目建設的核心，具有至關重要的作用。圍堰設計應在詳細勘察項目實際概況的基礎上擬定方案，合理選取圍堰結構，對圍堰布置進行全面優化。

經過對溫州市下新田水閘工程現狀進行全面分析，優化后的外江圍堰采用原設計防沖樁兼做臨時圍堰，已取得良好成效。該方案的實施保證了溫州市下新田水閘工程的施工方便可靠，投資收益豐厚，且能在合同要求工期內順利完成施工任務，得到了參建各方的一致好評，可為類似工程提供參考。