海边围堰的设计与施工实践

2022-10-24

海边的海堤工程、纳潮水闸工程的临时施工围堰必须要满足三个方面的要求, 即隔水、抗冲、防渗。一般传统的海堤临时施工围堰是采用粘土筑堰, 当施工完毕后又清挖并运走, 显然对于大、中型围堰而言, 这种方案很不经济, 且会破坏取土区的地表生态。以下介绍一种就近取材, 利用海砂泥筑堰的新经验, 这种筑堰方法既实用又经济, 且施工完毕将筑堰用的海砂泥堆回原处即可。

1 工程概况

该工程包括建设长38.71km的标准化海堤, 新建涵闸9座, 改建涵闸37座, 工程总投资2.317亿元。其中东江口水闸属西沙联围海堤工程中的一个项目, 该水闸为5孔, 每孔宽2.5m, 按20年一遇的潮洪标准设计, 设计风暴潮位为3.62m (黄海基面, 下同) , 沿岸风向为SW向, 设计最大风速为22.08m/s;潮汐类型属于正规全日潮, 平均潮差为2.25m, 实测最大涨潮流速为0.61m/s, 实测最大落潮流速为0.75m/s;闸址处原滩涂面高程约为-0.5m。

2 围堰设计方案

2.1 稳定分析

采用圆弧法进行稳定试算, 选西场海堤K19+794～K20+694的三个最高断面计算, 其结果见表1。按最高设计风暴潮位 (即3.62m潮位) 退潮时的工况计算防渗膜与二期抽砂层接触面的抗滑稳定, 结果见表2。东江口五孔闸在8个月的施工期间曾出现3.43m的高潮位, 持续时间约2h, 未出现滑坡, 不产生液化和管涌现象, 说明其稳定性好。

2.2 材料的选择

外坡的砂袋护面要经受日光的曝晒, 并能抵抗涨潮退潮涌浪、海浪的拍打及海水的腐蚀, 如果采用塑料编织袋装砂护面, 一般经过2个多月, 就会出现塑料编织袋局部坏烂、漏砂, 然后发生崩溃;采用麻袋装砂护面则可用8～10个月, 所以, 选用麻袋装砂来护面。

防渗用的薄膜大胆提出采用农用防水膜—聚氯乙烯制品 (因土工防渗膜价格较高) , 这种薄膜的防水性较好, 韧性也较强, 能满足工程的需要。其厚度有1.7mm和2.2 mm两种规格, 单位容重分别为2.3kg和3.0kg, 宽度分别为3.5m和5.0m。本次选用的是厚度为2.2mm的规格, 经实验表明:这种薄膜在海边阳光曝晒、海水腐蚀条件下, 6个多月才出现漏水。因此, 可满足施工耐腐的需要。东江口五孔闸经过8个月的施工期, 完毕后拆堰检查仍未发现薄膜坏烂漏水现象。

3 围堰施工方案

3.1 围堰填筑

围堰的吹填砂分一、二期进行。第一期填筑顶高程为3.82m, 顶宽为5m, 第一期填砂内外坡均按1∶2.5进行, 在吹海砂填筑时, 应用插入式振捣器进行振捣, 同时内坡的护面砂袋按错缝叠砌, 以保证回填海砂的密实性。第一期回填海砂施工完毕按要求铺设好防渗薄膜, 接着进行第二期吹填海砂和叠砌外坡护面, 其施工工序与第一期吹砂相同。

3.2 防渗薄膜的铺设方法

铺设防渗薄膜从第一期回填砂的堰顶开始, 事先用一根直径为80mm, 长5m的直松木, 卷起防渗薄膜的一端, 卷紧后, 用针和鱼线缝扎牢固, 从堰顶拉开、铺平, 用砂包镇压住防渗薄膜端部, 往下按坡度展平, 注意一定不能出现鼓气现象, 拉到预定的位置并固定, 然后进行第二期吹填海砂。

3.3 防渗薄膜的搭接

在分缝的搭接处, 后铺的防渗薄膜应放在先铺设好的上面, 搭接长度不小于0.6m。当后铺设的防渗薄膜展开拉平后, 用针和鱼线将两块薄膜的两头和中间缝住, 每处缝线的长度不小于0.5m, 这主要是防止第二期吹填砂时, 砂和水的冲击将两块防渗薄膜拉开, 或将砂泥冲入两块防渗薄膜之间, 使防渗薄膜失去防渗功效。

4 注意事项

4.1 控制施工速度

围堰施工过程中, 根据地基承载力和潮水涨落情况控制施工速度, 防止围堰加载过快后产生不均匀沉降, 影响围堰质量一般每天不超过1层加载, 遇高潮水位时停止施工;如遇沉降量过大时, 需待沉降稳定后再施工上1层。根据观测结果得知, 前两周沉降量比较大, 以后逐渐趋向稳定。

4.2 防渗处理进行基坑排水

围堰防渗处理结束后且围堰经过沉降稳定后才能进行基坑排水。由于附近房屋比较密集且地基软弱, 在基坑排水施工时要控制排水速率, 保持水位下降每天不超过80cm。明水排除后, 在围堰堰脚外开挖集水坑, 抽排围堰渗水。

5 结语

该水闸临时施工围堰工程从2005年11月1日正式动工, 12月15日完成围堰进入抽排水阶段, 共完成上、下游围堰填砂55000m3。根据统计, 东江口临时施工围堰—海砂填筑薄膜防渗围堰比传统的粘土围堰施工期缩短了约30d, 节约资金约60多万元。水闸运行至今, 运行状态良好, 没有出现任何的质量问题。

对于海堤、纳潮水闸等海边工程, 施工区域一般都有丰富的海砂或海泥砂资源, 当工程的施工工期不超过一年时, 采用薄膜防渗, 用海砂筑临时围堰的方式具有施工速度快、围堰投资少、防渗效果好的优点, 在类似的水利工程建设中可借鉴与参考。

摘要：海边围堰必须满足隔水、抗冲、防渗三个方面的要求, 结合实际工程, 介绍了海边围堰的设计方案、材料的选择、施工方案以及注意事项, 仅供相关专业人士参考。

关键词：海边围堰,断面设计,围堰填筑,防渗薄膜