水利工程論文-對粉砂土地基堵口設(shè)計方法的探討.doc

水利工程論文-對粉砂土地基堵口設(shè)計方法的探討摘要：堵口工程是圍墾工程的關(guān)鍵，歷來受到各方的廣泛關(guān)注，堵口的成敗，往往在于堵口設(shè)計的好壞。以往大家對深港堵口和軟土地基堵口技術(shù)討論較多，且積累了大量的實踐經(jīng)驗，形成了一套完整的理論和方法，但對粉砂地基如何進行堵口設(shè)計討論較少，本文從慈溪市四灶浦西側(cè)6.7萬畝圍涂工程堵口設(shè)計的實際，探討如何進行粉砂基礎(chǔ)堵口設(shè)計，并對平立堵方案的選擇條件進行分析研究。提出適合粉砂地基堵口的合理方法，為我市杭州灣地區(qū)進一步圍墾創(chuàng)造技術(shù)條件。關(guān)鍵詞：圍墾工程沖泥管袋粉砂土堵口1、工程概況慈溪四灶浦西側(cè)圍涂工程西起三八江以西2km，東至四灶浦十一塘閘，為杭州灣南岸庵東灘面西側(cè)，本段灘面平均含沙量為1.23.2kg/m3,中值粒徑0.020.06mm，泥沙來源主要來自長江口。圍區(qū)涂面高程在2.7m（吳淞基面，下同），橫堤（北堤）全長20.475km，西直堤2.25km，東直堤2.3km，中間設(shè)三條隔堤，總長6.44km，圍涂總面積44.7km2（6.7萬畝），見附圖一。本工程自2000年5月試驗堤破土動工興建以來，已完成東直堤全長2.3m，三條隔堤全長6.4km，西直堤2.3m拋石順壩及12.5km長的橫堤順壩工程施工。并于10月底前完成了東標(biāo)片及西橫堤大橋片的龍口合攏工作，東II標(biāo)也在11月10日完成堵口合龍。圍區(qū)西端處在杭州灣南岸西三潮溝末段，為防止西三潮溝對本工程產(chǎn)生不利影響，工程西段采用拋石順壩作為抗沖刷的主要手段，其余堤段均采用泥心順壩。工程分兩期實施，一期實施馬中灣直堤以東19Km2和西隔堤以西8.66Km2。本次堵口方案設(shè)計主要針對一期實施項目。2、地基特性本工程建于粉砂土地基上，其地層主要由砂質(zhì)粉土組成，該土層干容重為15kN/m3，含水率w28.4%，孔隙比e0.790，壓縮模量Es12.00MPa，c快5.9kPa，快29.9，c固快6.2kPa，固快31.6。其水平向滲透系數(shù)為2.0710-4cm/s，經(jīng)顆粒分析泥沙粒徑以0.01-0.075mm為多數(shù)，不均勻系數(shù)d60/d106。粉沙土地基，一般地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值為120-170kPa，具有強度高，壓縮性較低，最大的弱點就是抗沖刷能力極弱，極易被潮水沖刷形成潮流溝。3、四灶浦西側(cè)圍涂堵口設(shè)計方法3.1龍口設(shè)置一期工程主要由東隔堤、馬中灣直堤、西隔堤和西直堤組成，自然而然形成三塊萬畝以上的圍區(qū)，為保證每一塊圍區(qū)橫堤的渡汛安全，分別設(shè)置龍口。本次堵口采用兩種截流壩型式，即西隔堤以西的拋石順壩型式和馬中灣直堤以東的泥心順壩型式。渡汛大龍口寬度根據(jù)水量平衡原理進行龍口水利計算，根據(jù)中國圍海工程中推薦的采用沖泥管袋施工情況下，要求控制流速不大于3m/s控制，考慮本圍區(qū)圍粉砂土地基，極易沖刷，因此在渡汛時我們控制最大流速不大于2.0m/s，以防涂面沖刷，堵口時仍按不大于3m/s控制。龍口渡汛標(biāo)準(zhǔn)為汛期10年一遇高潮位設(shè)計潮型，堵口為非汛期5年一遇高潮位設(shè)計潮型，對不同龍口寬度、相同底檻高程進行多方案試算，經(jīng)分析最后選定施工渡汛龍口要求如下：東片當(dāng)龍口底檻高程3.0m、口門寬各為1000m時，最大落潮流速1.83m/s，最大漲潮流速1.49m/s；中片當(dāng)龍口底檻高程3.0m、口門寬各為1000m時，最大落潮流速1.78m/s，最大漲潮流速1.52m/s；西區(qū)龍口龍口底檻高程3.00m、口門寬1200m時，最大落潮流速1.59m/s，最大漲潮流速1.59m/s；確定堵口龍口要求如下：西片堵口小龍口底檻必須抬高至高程3.30m、堵口前龍口縮窄至寬200m時，最大落潮流速3.00m/s，最大漲潮流速2.64m/s；中片堵口小龍口底檻高程必須抬高至3.50m、堵口前龍口縮窄至寬400m時，最大落潮流速2.62m/s，最大漲潮流速2.38m/s；東片堵口小龍口底檻高程必須抬高至3.50m、堵口前龍口縮窄至寬400m時，最大落潮流速2.79m/s，最大漲潮流速2.42m/s。實際堵口龍口西橫堤為600m，東橫堤兩標(biāo)段均為800m左右。3.2堵口時間選擇本工程海堤屬三級海堤，龍口渡汛屬臨時性工程，根據(jù)圍海工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定，龍口水力計算設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計潮位重現(xiàn)值采用10年一遇，堵口合攏時小龍口一般選擇在非汛期的小潮汛設(shè)計潮位重現(xiàn)值為5年一遇。根據(jù)海洋水文分析，本地區(qū)124月份潮位較低，潮差小，對堵口最為有利。但從堵口其他條件如風(fēng)浪、下階段施工安排等考慮，排在1011月份最為有利，雖然潮位略高，但可免受西北風(fēng)對波浪增水和涂面沖刷的影響，并可使堵口合攏后，能在下一年的汛期到來之前，有足夠的時間進行大塘土方加寬和加高，從而確保海堤安全渡汛，因此本次設(shè)計堵口時間確定西橫堤和馬中灣直堤東隔堤之間在農(nóng)歷9月初5開始進行堵口、東隔堤以東放在農(nóng)歷9月21開始堵口，要求在7天小潮汛期間堵口全部完成。3.3截流堤設(shè)計截流堤是在堵口段用來最終截斷潮流的海堤，根據(jù)不同的海堤順壩型式，分別采用不同的截流壩型式，西橫堤順壩采用拋石結(jié)構(gòu)，堤頂高程為7.1m，斷面型式與順壩相同，要求最后200300m合龍時可降低至5.5m進行截流，截流后加寬加高至設(shè)計斷面，如附圖二。東橫堤截流堤結(jié)構(gòu)與橫堤泥芯順壩型式相同，具體為順壩內(nèi)外兩側(cè)采用寬2m的沖泥管袋，中間為沖填土，順壩頂采用山渣墊層，外海側(cè)采用拋石保護，如附圖三所示。堵口段海堤全斷面設(shè)計成果與非堵口段相同。其底高程與非堵口段相同，基礎(chǔ)采用復(fù)合土工布做護底防沖刷處理，迎水坡采用大塊石保護。3.4龍口護底和堤頭保護粉砂土地基龍口護底應(yīng)與粉沙地基抗沖刷結(jié)合考慮，渡汛時要求龍口底檻采用一層復(fù)合土工布加鋼釬固定進行護底，減少潮水進出對龍口基礎(chǔ)沖刷，兩側(cè)堤頭用沖泥管袋加表層拋石保護，護底保護寬度為50m?？陂T壓縮時，護底保護應(yīng)加強，強調(diào)先護底后壓縮。由于涂面淤漲，如西橫堤從原設(shè)計2.5高程淤至3.54.2m，因此，堵口前要求對小龍口加強護底，加鋪一層寬度為100m400g/m2的復(fù)合土工布護底，龍口不作抬高；東橫堤涂面高程比原設(shè)計抬高0.5m，不增加龍口護底保護，要求堵口前，對流溝采用2020或2040等大規(guī)格沖泥管袋進行填平，確保龍口一次平行抬高。3.5堵口程序和方法確定具體時間后，對兩種截流堤型式分別確定堵口方法：1、西橫堤拋石截流堤堵口，首先進行涂面護底保護，粉砂土地基最怕沖刷，因此選擇護底型式成為堵口成敗的關(guān)鍵，目前，對粉砂土地基抗沖護底尚無人進行專題研究試驗，大家各憑經(jīng)驗，大多數(shù)地方采用編織布進行護底，在本次拋填順壩過程中，我們比較了普通編織布和復(fù)合土工布護底效果后，認(rèn)為復(fù)合土工布更適合于護底，主要因為復(fù)合土工布無紡布可以有效阻止地基粉砂土析出，編織布有利提高粉砂土表面抗沖能力。其次選擇合適的堵口方法，對于石壩截流，大部分專家均認(rèn)為先進行平堵，然后再進行立堵，應(yīng)該平立堵相結(jié)合，但我們分析實際涂面情況和護底情況后，認(rèn)為本段無法進行平堵施工，因此建議降低拋石高程至5.5m，縮小截流壩斷面，減少截流拋石方量，采用拋石立堵的方法，保證了截流成功。2、橫堤東段泥芯順壩堵口，橫堤東段以東隔堤為界分為I標(biāo)段和II標(biāo)段，首先由I標(biāo)段進行堵口，堵口方案采用沖泥管袋進行平堵，采用沖泥管袋堵口在我市尚屬首次，因此我們設(shè)計人員對此都比較重視，對堵口方案進行了反復(fù)計算，確保堵口成功，第一步，要求對流溝進行填平，為確保填堵流溝成功，我們要求采用2020或2040等大規(guī)格沖泥管袋進行填平，防止進出潮水對涂面再度刷深。第二步，用沖泥管袋將龍口從1100m壓縮至800m。第三步，將800m堤段均衡上升，并要求在最小高潮位時將潮水擋出。施工時基本按照上述步驟進行施工，施工單位考慮到800m同時抬高，施工機械無法滿足，因此，采用預(yù)留兩個100左右的小龍口推后一潮施工，整個壩段采用非同步均衡上升方法，實踐證明，非同時均衡上升的辦法具有一定的風(fēng)險，而原設(shè)計考慮600m同時均衡上升是合理的。其次II標(biāo)段進行堵口，II標(biāo)段堵口方式與I標(biāo)相似，但有其特殊的地方，有一道寬120m深6m的堤頭沖溝，如何對沖溝進行處理，成為本段堵口的關(guān)鍵，對堤頭溝處理主要有兩種辦法，一是采用拋石立堵方案，這種方案的缺陷是很容易再