上海横沙东滩促淤圈围（六期）工程——围堤工程Ⅱ标4号围区龙口合龙技术

上海横沙东滩促淤圈围（六期）工程——围堤工程Ⅱ标4号围区龙口合龙技术

陈四才

上海申鼎建设科技（集团）有限公司上海201612

摘要：袋装砂筑堤圈围工程中，龙口护底和合龙成败直接关系到整个围堤工程的成败，也直接关系到整个资金投入产生的效益。因此龙口护底及封堵合龙是整个袋装砂圈围工程中的重中之重。本工程采用混合软体排上增加380g/㎡复合加筋土工布袋装砂龙口护底方案，龙口合龙采用堤外先抛石截流后袋装砂闭气方案，成功的解决了这一难题。

关键词：袋装砂筑堤；龙口护底；龙口合龙

1工程概况

上海市横沙东滩位于横沙岛的东端，是长江口比较发育的浅滩之一，天然情况下，横沙东滩区域波浪掀沙作用很强，但由与北港和北槽间存在着漫滩水流，使得滩面难以大幅淤高。本着先促淤再造地，维持滩地总面积平衡的指导思想，上海市滩涂造地有限公司先后完成了横沙东滩促淤圈围一期~四期工程，累计促淤面积12.26万亩，圈围面积2.60万亩，目前横沙东滩五期南大堤工程已实施完成，为横沙六期工程的实施创造了有利条件。为了推进上海市滩涂造地农用地后备资源的开发，并科学合理地利用长江口深水航道治理工程大量的疏浚土资源，变废为宝，上海市拟定实施横沙东滩促淤圈围（六期）工程——围堤工程，后实施围内吹填工程。

横沙东滩促淤圈围（六期）工程位于横沙东滩三期工程东围堤以东，五期工程南大堤以北，四期工程东侧促淤堤以西，一期、二期、四期工程北侧促淤堤以南。工程位置图详见图1-1。

横沙东滩六期圈围工程围区总面积4.85万亩，新建北侧堤长约14.7km，新建东侧堤长约2.4km，西侧利用三期工程东侧堤堤长约2.5km，南侧利用五期工程南大堤堤长约14.5km。在围区内原一期工程促淤堤西侧设置1#隔堤，围区中部设置2#隔堤以及促淤区分隔堤，二期工程原促淤堤东侧设置3#隔堤，隔堤长度分别为2.3km、2.0km和2.0km。隔堤将整个六期工程围区分1#、2#、3#、4#四个小围区。

横沙东滩促淤圈围（六期）工程——围堤工程分两个标段，围堤工程Ⅱ标段工程为六期总体工程的东半部分，即3#围区和4#围区范围，主要工程内容包括北侧堤（N7+296～N14+752）、东侧堤（E0+000～E2+454）和3#隔堤（GⅢ0+000～GⅢ2+036），围堤长约9.91km，3#隔堤长约2.03km，圈围面积约14.92km²。

4#围区北侧堤断面桩号N11+420～N14+752，堤线布置的一般滩面标高-0.50～0.20m，地势相对平坦。堤顶设置埋石混凝土防浪墙，墙顶高程8.1m，墙高1.0m；堤顶路面高程为7.1m，路面采用沥青混凝土路面，顶宽5.0m；外坡护面结构为厚350mm的C30整体式钢筋混凝土预制栅栏板结构，其下部结构为120mm厚C30钢筋混凝土预制空心板结构、200mm厚袋装碎石垫层和230g/㎡机织反滤土工布一层，2.0m高程设1000mmX800mm埋石混凝土镇脚，2.0m高程以下为抛石护脚。内坡采用彩砖拱圈草皮护坡，坡比1:2.5；内侧设青坎，青坎宽度8m～18m，青坎顶面高程为4.00m～3.50m向内呈泄水坡度，吹填坡面找平后，表面播撒草籽植草；青坎内侧设平行堤轴线C20素混凝土排水沟，排水沟采用0.5mx0.4m素砼排水沟，青坎上垂直堤轴线每50m设一道顺坡素混凝土排水沟。

2工程水文与地质条件

本工程滩面以下40.0m深度范围内的地层均为第四系全新统和上更新统土层，主要沉淀环境有河口～滨海相、浅海～滨海相、滨海、沼泽、溺谷相。按其沉淀时代，成因类型及其物理力学性质的差异进行层次划分，即第①1层淤泥、第①2层淤泥质粉质粘土夹砂、第②3-1层粉砂、第②3-2层粉砂夹粘性土、第③层淤泥质粉质粘土、第④层淤泥质粘土、第⑤1-1层粘土、第⑤1-2层粉质粘土和第⑤2层砂质粉土。地基土的分布与特征如下：

第①1层淤泥，以淡黄、灰黄色为主，为新近沉淀促淤，呈流动～流塑状态，土性非常软弱。4#围区的北堤、东堤等滩面普遍分布，一般厚度0.5～3.0m。

第①2层淤泥质粉质粘土夹砂，以灰色、灰黄色为主，为新近沉积促淤，含云母及贝壳碎片等，呈流塑状，灵敏度高。3#隔堤、4#围区北堤及东堤有分布。

第②3-1层灰黄、灰色粉砂，滨海～河口相，饱和、呈松散～稍密，含石英、云母等，土性均匀。该层砂土普遍分布，厚度大，一般厚度约1.8～11.6m。3#围区北堤和3#隔堤北段滩面直接出露，4#围区北堤、东堤、3#隔堤南段等区段被表层淤泥覆盖。

第②3-2层粉砂夹粘性土，饱和、呈松散～稍密，含石英、云母等。该层砂土分布于第②3-1层粉砂和第③层灰色淤泥质粉质粘土的过渡带，土性不均匀。

第③层灰色淤泥质粉质粘土，浅海～滨海相，饱和、流塑，局部含薄层粉土、粉砂，无摇震反应，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等，高压缩性。

第④层灰色淤泥质粘土，滨海～浅海相，饱和、流塑，含有机质及少量贝壳碎屑，切面光滑，干强度高，高韧性，高压缩性，无摇震反应。层厚约10.0～15.2m。该层普遍分布，层位稳定，厚度较大。

第⑤1-1层灰色粘土滨海～沼泽相，饱和、软塑，含有机质、钙质结核等，切面光滑，干强度高，韧性高，高压缩性。该层遍布，分布稳定。

第⑤1-2层灰色粉质粘土，滨海～沼泽相，饱和、软塑，含有机质，局部夹薄层状或团状粉砂。

第⑤2层砂质粉土，滨海～沼泽相，饱和、呈密实状，局部夹薄层状粘性土，40m勘探孔未揭穿。

3龙口护底的方案选择

龙口段滩面在合龙前受大潮影响，形成的大堤阻碍了水流，使堤前堤后形成了一定的水位差。涨潮时，库区内的水只能通过龙口流入，落潮时，库区内的水通过龙口流向外海。特别是在大潮汛期间，容易形成较大的流速造成冲刷坑。因此，根据库容、龙口设置高程和地质条件的不同，对龙口实施一定的护底保护措施。

在大堤形成过程中以及龙口合龙期间，必须保证龙口护底的安全有效。龙口护底不能破坏，一旦破坏，后果不堪设想。在上海市同类工程的实施过程中，有一些工程造成龙口冲刷的现象。有些龙口冲刷宽度200～300m，深度达到滩地以下10～16m，造成巨大的经济损失，损失额达2000～3000万不等，龙口护底的保护至关重要。

方案一：块石压260g/㎡机织布方案。该方案是在原滩地铺260g/㎡机织布，顺水流方向为一块布，垂直水流方向机织布采用包缝，缝合至30～40m宽度，形成一块长度同龙口护底长度相同，宽为30～40m的软体排。软体排与软体排垂直水流方向采取搭接5～10m，顺水流方向采用块石连续压排，间距2m左右。

该护底方式适合库区面积较小，库容较小，龙口高程较高（一般大潮汛落潮能露滩的情况）龙口流速在3.0m/s以内，龙口宽度较小（宽度在300m以内）的圈围工程，该方案费用较小，但压排的块石在龙口合龙时需要人工抬出，往往在龙口合龙的关键、紧张时刻，块石难以全部抬出，对龙口的闭气、防渗产生一定的不利影响。

方案二：砂肋软体排护底方案。在龙口保护范围铺设260g/㎡机织布砂肋软体排，顺水流方向为一块整布，垂直水流方向采用包缝缝合，并增加加筋带。砂肋为顺水流方向通长设置，垂直水流方向砂肋间距300～1000mm。

该护底方式适合于库区面积较小，库容较小，龙口宽度更小（宽度在150m以内），龙口流速在2.5m/s以内的圈围工程。但龙口高程不受限制，护底可在落潮时人工铺设，水下可采取船铺。该方案对龙口的闭气、防渗没有任何影响。

方案三：砼连锁块软体排护底方案，排布采用380g/㎡复合土工布（无纺布150g/㎡，机织布230g/㎡），排布加工顺水流方向为一块整布，垂直水流方向采用包缝缝合，垂直水流方向每1m加缝通长加筋带，加工成40m宽度的排体。铺设时，垂直水流方向搭接7m，砼连锁块软体排连锁块尺寸为400mm×400mm×160mm，间距100mm，排体上满铺砼连锁块。该护底方式适合于库区面积较大，库容较大，龙口宽度较大（宽度700m以内），龙口流速在3.5m/s以内的圈围工程。龙口高程不受限制，可采用铺排船铺设也可以人工铺设，比较适合低滩圈围。

方案四，混合软体排上增加380g/㎡复合加筋土工布袋装砂龙口护底方案，考虑到截流堤底层全部采用砼连锁块可能存在渗流通道而不利于闭气，龙口最大流速一般分布在截流堤堤脚上、下游一定范围，因此兼顾、确保护底安全和有效闭气两重因素，龙口护底采用混合软体排保护，混合软体排护底在截流堤范围内采用砂肋软体排，截流堤堤身内、外侧全部采用砼连锁块软体排，在复合软体排上，充灌复合加筋土工布袋装砂，袋装砂长度与混合软体排长度相同，袋子宽度30m-40m，垂直水流方向两袋装砂之间紧密接触即可，袋子厚度500mm-600mm。布袋加工，首先将230g/㎡丙纶长丝机织布和150g/㎡的涤纶短纤针刺无纺布进行拼接复合，其次在230g/㎡丙纶长丝机织布面层拼缝，拼缝位置通长缝制一道宽5cm的加筋带，同时在垂直于拼缝方向通长缝制一道宽5cm间距1m的加筋带，最后加工成袋体并设置一定数量袖口用于充灌施工。

该护底方案适合于库区面积较大，库容较大，龙口宽度较大（龙口宽度800m以内），龙口流速较大（龙口流速在4.0m/s以内）的圈围工程。龙口高程不受限制，混合软体排及复合加筋土工布袋装砂可采用铺排船铺设，也可人工铺设，该方案比较适合龙口较宽，库容较大，风大浪高的低滩圈围工程的龙口护底。

综合以上四个方案的优缺点，本工程采用方案四的龙口护底方案。

4龙口合龙方案的选择

方案一：袋装砂平堵方案，即是一层一层袋装砂均匀抬升合龙方案。该方案在下面2～3层袋体施工较易，随着龙口高程的不断抬高，库内库外水位差变大，库内库外水位相同或相近的时间越来越短，龙口合龙的作业时间越来越短，合龙作业时间不断缩短，龙口流速不断增大，合龙难度先易后难。该方案较适合龙口滩地高程较高，龙口流速较小，风浪较小的工程龙口合龙，即中、高滩圈围工程的合龙。

方案二：袋装砂立堵方案。两边同时向龙口中间施工袋装砂，到龙口中间30～50m时，水流速度较大，在小潮汛低潮位时，两边同时向中间施工滚袋，截断水流后，在当日小潮汛期间平堵抬升，平堵抬升的速度必须大于涨潮的速度（即砂袋的顶高程必须始终高于涨潮时潮水的高程），到当日最高潮位时，加固坝体，合龙成功。该方案适合于库区面积较小，库容较小，风浪较小的圈围工程的龙口合龙。

方案三：堤外先抛石截流，后袋装砂闭气方案。合龙时先在堤外（靠近大堤脚外侧）抛石合龙，抛石堤高程大于最高潮位50cm(50cm为安全超高)，抛石堤合龙后，库区内外侧水位差明显减小，龙口流速大大减小，袋装砂施工难度相应降低，合龙的成功率大幅度提高。稍显不足之处是，抛石合龙后，库内水在低潮时不能完全退去，龙口不能完全露滩，有一部分袋装砂需要水下施工。该方案适合于库区面积较大，库容较大，龙口较宽，风浪较大的中、低滩的龙口合龙。

根据横沙东滩的水文地质条件及本工程的施工条件，采用方案三的龙口合龙方案。

5龙口合龙施工

1、合龙准备施工

（1）合龙条件

1）外棱体加载到+5.0m时，内棱体达到+3.5m（淤泥基）高程，堤芯砂须吹填到3.0m高程。已初步形成进场道路。

2）合龙施工的材料、设备、人员已准备充分，龙口泥库砂源储备可以保证2倍以上使用量。

3）施工班组技术交底已交底完成。

（2）抛石合龙

抛石坝合龙是本工程龙口合龙的重要环节，一方面它是抵御风浪袭击保护管袋棱体的重要屏障同时可以减小龙口水流速度的重要屏障，但另一方面又会减缓围内水外排的速度。

在龙口抛石合龙中，一共组织18条抛石船，在龙口位置一字排开，在一潮水时间内完成抛石合龙，抛石高程到达+4.5m以上，为后续施工打下了基础。抛石完成后，在抛石内侧用碎石进行闭气。

（3）合龙时间选择

按常规龙口合龙一般都选择在小潮汛合龙。根据本工程目前进度、渡汛节点要求等情况按北槽潮汐表分析，选择在2012年1月12日至2012年1月18日，小潮汛期间合龙。根据北潮潮汐表分析项目部选择18日开始合龙，18日断水，其水位值详见下表：

2、合龙施工

2）龙口抬升与束窄

抛石合龙完成后，从龙口保护期550m宽束窄至160m，龙口标高从+0.00m抬升至+1.5m。

3）合龙施工

龙口的合龙时间在2012年1月11日前做好合龙准备，2012年1月13日至17日进行龙口的束窄，2012年1月18日10：00时开始合龙。

龙口合龙分层施工，每层按0.5m计算。各龙口共有8层充填砂袋。4#围区龙口合龙量7014m3。

4#龙口从2012年1月18日10时，历时10小时。按照龙口合龙时间，4#龙口需配备20台泥浆泵，4艘吹砂船。

4#龙口详见下图：

龙口合龙施工

4）龙口闭气施工

内棱体合龙龙口与闭气是确保龙口合龙后龙口安全的重要工序之一，龙口闭气是增加龙口有效渗径长度减少渗流，增加龙口的稳定性。

5）合龙后的监测与保护工作

龙口合龙是短时间连续加高的土方棱体工程，棱体还未固结，故对刚合龙后的土方棱体加强如下监视、观测和保护。

①视龙口前后底层渗流情况，渗流水是否混带泥砂，若发现此情况立即采取措施以防管涌。

②用仪器观测龙口沉降量是否在正常值。

③用仪器观测龙口轴线是否有位移。

④达到龙口合龙标高后暂不加高上部土方待土方棱体初步固结稳定后再实施加高。

⑤为防止潮水冲击，及时在外侧促淤坝抛石备料及时加高至5.00m，并视情况在外棱体外坡铺设袋装碎石及土工布防护。

该库区顺利合龙，无任何损失。

6袋装砂筑堤龙口合龙技术的发展前景

①袋装砂筑堤龙口合龙施工，水上水下作业工程量大，风险高，需要的劳动力多，劳动强度大，安全风险高，需要进一步研究、探讨、开发新的龙口合龙方案及技术措施；

②袋装砂筑堤龙口合龙段大堤的结构形式有待创新、探讨，能否采用新的结构形式，如采用机械化程度高装配式结构等。

②抛石合龙需要大量的块石（促淤圈围工程需要大量的块石），块石开采既污染环境、又浪费资源，能否采用新型的建材（如空心砼块等）代替块石，达到既环保又节约的目的。