盐城港某围海造陆工程合龙口施工工艺研究

陈玉华，保长辉

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

1 工程概述

盐城港滨海港区某围海造陆工程为两个物流园，1#物流园总面积约需38.0万m2，该物流园区新建护岸1 305 m，隔埝729 m，并改造原北防波挡沙堤约668 m，吹填容积量370万m3。2#物流园总面积约需44.0万m2，主要包括隔埝729.32 m；北护岸603.679 m，防波挡沙堤改造603.679 m，吹填容积量313万m3。两块造陆吹填顶高程均控制在6.0 m（以当地理论最低潮面为基准，下同）。工程位置如图1。

图1 工程位置

2 合龙口工艺方案

2.1 合龙口位置的选择

本工程为透水防波堤，1#、2#物流园北防波堤施工范围内，堤身外侧各处外海水流流速相差不大，流速约为1.8 m/s，波浪对船舶的装卸作业，影响相当。

考虑到石料船满载时的吃水要求，经过现场实际测量，1#、2#物流园分界处水深最大，施工期，低潮时的水深约为 4.5 m，其他位置的水深为4.0 m左右，石料船的最大吃水为3.5 m，分界处的水深能够满足船舶停靠要求，船舶在其他位置停靠，安全系数不高。

综合考虑水流流速影响及施工船舶吃水要求以及施工条件、填料来源等因素，选定 1#、2#物流园分界处，作为合龙口位置。本工程围设置 1个围区，围区主堤上设置1个龙口，因主堤水深有一定变化，原泥面高程2.0～-7.0 m左右，龙口选择1#、2#物流园分界处，利于施工组织安排。

2.2 合龙口结构设计

1）龙口设计标准

根据《海堤工程设计规范》（SL 435-2008），龙口的设计潮型采用 5年一遇的潮位和潮差。5年1遇高水位为3.97 m，5年1遇低水位为-0.42 m。

2）龙口宽度的确定

龙口宽度根据截留龙口水力学指标、围堤围垦面积等因素确定。龙口宽度选择过大，龙口合拢及后期加高工程量大，施工强度高；龙口宽度过小，口门断面流速增加，龙口裹头及护底保护难度和工程量增加，加大龙口部位覆盖层的冲刷。

《海堤工程设计规范》规定龙口水力计算采用水量平衡原理计算：

堵口时间的选择应考虑合宜的天气条件和与总工程进度相配合两个方面，堵口应选择在潮位低、潮差小、风浪小、天气暖和、流量小的时段进行，尽量避免在台风、大潮、多雨、严寒和酷暑时段内堵口；此外，堵口必须与整个护岸工程进度匹配，堵口前非堵口段护岸已填筑至预定高程，堵口段基础处理和相应的防护工作均已完成，堵口完成后又应由足够的时间加高倍厚堵口段护岸，达到设计断面。

3）堵口水力计算

本项目属小型围垦工程，堵口水力计算采用转化口门线方法直接求出龙口最大流速，堵口设计潮型的潮差为4.39 m，高潮位为3.97 m，低潮位为-0.42 m，根据《海堤工程设计规范》附录计算得出转化口门线上各点最大流速，如表1。

表1 转化口门线上各点最大流速

根据工程的施工条件，要求堵口过程中最大流速控制在3.0 m/s左右，由计算可知，应使堵口过程线与转化口门线相交在b=70 m、高程为2.31 m处，而堵口过程中最大流速值为3.02 m/s，转化口门尺寸为b=70 m、h=2.31 m。

根据以上计算初拟堵口顺序，从口门（b=100 m、h=0.0 m）开始，口门底坎高程抬高至2.31 m，然后开始压缩口门尺寸至b=70 m，再抬高地坎高程至 3.0 m，再压缩口门至b=30 m，底坎高程为4.0 m，最后全面立堵压缩口门，截流体抬高至堤顶。

由上述计算可知，在封堵龙口处需采用抛填400 kg以上的规格块石，龙口具体布置还需下阶段结合施工组织再细化。

4）合龙口方案

本工程堤身结构形式为斜坡堤，合龙口位于1#物流园及2#物流园交接处，龙口宽度100 m，底高程-5 m，如图2所示。本工程开工之后立即开始龙口构筑工作，护底采用230 g/m2防老化机织布加棱体石保护。

图2 合龙口及抛石船位置平面

合龙口的工程量主要集中在龙口抬高、龙口收缩及龙口封堵。各分项工程所采取石料规格不同，石料规格和设计所需工程量见表 2，考虑到实际工程施工存在于设计存在一定性的偏差，实际准备工程量按照设计工程量的1.3倍准备。

表2 合龙口抬高、收缩及封堵工程量

围海工程合龙口施工，一般采用抛填大块石以平堵为主的堵口方式，这样会导致龙口施工水流越来越大，潮涨潮落来回冲刷围埝基底，导致施工材料大量投入，围埝后期沉降很大，成本投入很大，而且出现塌陷或垮堤的堤埝往往在合龙口位置，因此综合考虑原方案在合龙口位置打设塑料排水板，对合龙口位置堤埝地基进行加固，防止后期沉降过大，然后铺设混凝土联锁块软体排进行护底，减小合龙口时水流的冲刷，再抛填厚1 m的大块石进行压实，经过堆载沉降将基床防护好。后经地质勘察，合龙口位置各土层的分布较有规律，成层性较好，层位相对稳定。除局部表层的粉砂及淤泥质粉质粘土工程地质性质较差外，上部土层为中密～密实状的粉土，中部夹有软塑～可塑状的粘性土层，下部为密实状为主的粉土和粉砂，底部为可塑～硬塑状的粘性土。通过合龙口位置的优化，经过设计计算优化取消了原合龙口位置排水板的设计，为本工程节省了成本及施工时间，加快了施工进度。

2.3 合龙时间的确定

合拢口封堵施工需要一个潮水完成约 8小时，抛填方量按1.3倍计约4 758 m3，南北端头同时陆上推进，单端抛填约2 379 m3。单端每小时抛填按12车计（自卸车25 m3），抛填料约300 m3，8小时不间断抛填，理论抛填量能达到2 400 m3/8小时＞单端抛填约2 379 m3/8小时。

合拢口施工计划安排在6月中旬，封堵施工由高平潮开始，低平潮结束，共计约8小时。

经实测，施工区流速涨潮最大为1.88 m/s，落潮最大为0.47 m/s。

流速分析：防波堤围海2 392 000 m2，1小时落潮最大0.32 m，涨潮最大0.46 m，拢口预留长30 m，当时潮高2.06 m+拢口抬高顶高程-2.5 m。落潮最大流速为 1.55 m/s，涨潮最大流速为2.23 m/s，可以安全合拢（施工单位可承受的最大流速2.5 m/s，按照2016年6月16日计算）

3 龙口合拢施工

3.1 施工流程

施工流程：龙口抬高→龙口收缩→龙口封堵。

施工过程石料运输量、抛填量较大，各种机械配合作业堤顶路面拥挤，石料运输和抛填量及各施工机械作业需派专人指挥，并提前设置回车点，回车点设置于进入非合龙口段位置。

因为合拢对石料质量要求较高且有冲刷损失量大，因此实际施工备料时按设计方量的 1.3倍备料，采用10～500 kg石料，尽量采用大块石。

合拢施工时间短、工程量大、施工强度高，同时还存在夜间施工，在保证施工进度的前提下，要高度重视安全工作。

3.2 施工方法

本工程龙口较宽，一次性封堵难度很大，且无法保证龙口合拢的顺利成功，为此将龙口分为龙口抬高、收缩、封堵3个阶段实施。龙口抬高：将堤心石抛填到-2.5 m高程，为收缩和封堵减小强度。收缩：将100 m宽的合龙口收缩至30 m。封堵：封堵是工程重点，最终合拢时必须具备以下条件：1）龙口其它堤段都达到安全高度；2）排水口能正常工作；3）各堤段结构稳定；4）龙口合拢的施工准备完毕。

合龙口段施工采用抛石立堵的方法，从合龙口两侧向中间推进。两端端头推进点具备陆上通行条件后，开始采用自卸车陆上抛填推进。落潮时，内海侧推进线路先行抛填推进，外海侧随时跟进，两者步距相差半个车厢长度（约2～3 m）；涨潮时，外海侧先行推进，内海侧跟进。宽度不足之处，由后进车辆加宽至设计宽度。

自非龙口段施工开始至合龙口截流施工完毕，严格检测龙口流速情况以及石料稳定情况。如遇流速过大，石料流失情况，立即停止自卸车抛填施工，抛填大块石做好堤头保护。在非合龙口段施工完毕、合拢施工期间突遇恶劣天气不得不停工时等情况下，起到临时保护的作用。

3.3 合龙日期潮汐分析及施工时间确定

2016年6月16日首次高平潮发生于07:02，潮高2.5 m，低平潮发生于13:51。第二次高平潮发生于18:58，潮高2.59 m，考虑天气影响，预计潮位最大可能为3.20 m左右。结合龙口护底现状高程为2.0 m。故2016年6月16日08:02将具备龙口封堵的时间条件。

由于龙口封堵施工的关键在于施工断面顶高程的上升速度必须大于潮位的上涨速度，所有在第二次大潮来临之前必须完成龙口封堵的施工。经过试算，确定按下表作业时间进行安排。

各层施工时间与潮位对比如图3所示。

图3 各层施工时间与潮位关系

由图3可见，各层的施工时潮位均位于理论潮位之上且高于50 cm以上。符合封堵的施工要求。

3.4 机械设备配置

由于龙口收缩工程量最大，故按照龙口收缩阶段确定机械设备的配置。机械设备的配置应根据龙口收缩工程量、可用施工时间、机械设备施工效率联合确定，详见表3。

表3 机械设备配置

3.5 合龙后观测

龙口合龙是短时间连续加高的工程，故对刚合龙后的堤埝应加强如下监视、观测和保护。

1）龙口前后方底层渗流情况；

2）龙口沉降量是否在正常值；

3）观测龙口轴线是否有位移。

表4 合龙后沉降观测数据

根据沉降观测显示，合龙后沉降符合相关要求，且未发生管涌现象，龙口断面稳定。

3.6 出现的问题及解决措施

1）倒滤层施工是堤埝稳定关键

倒滤层施工是堤埝稳定的关键，特别是抛石堤身的透水结构，长期受潮汐影响、内外潮差压力较大，加上风浪外力影响，致使倒滤层土工布破坏，形成渗透和堤身大面积沉降，严重时影响堤埝稳定性；若内侧吹泥，更易发生堤埝滑移等情况。

2）龙口断面后期加高

由于龙口断面为短时间内荷载集中增加，本身不利于淤泥层较厚处充泥管袋的施工。为避免龙口断面加高后产生过大的沉降，该断面的加高施工放于最后进行并随时做好沉降观测工作，以确保大堤整体结构的安全。

4 结 语

1）首先在合龙口位置打设塑料排水板，然后铺设混凝土联锁块软体排进行护底，再抛填厚1 m的大块石进行压实，经过堆载沉降将基床防护好，防止合龙口时，水流大对基床的冲刷，确保了地基及沉降稳定。

2）施工前埋设测流仪，观测龙口位置的潮流情况，结合潮汐及天气气候因素，合龙口施工做好周密部署，确保合龙口施工一次成功。

3）由于当地石料匮乏，采用水上运输石料，通过临时码头倒运至现场备足材料，确保合龙口施工的材料供应，节约了成本。