围堤工程大型龙口合龙关键施工技术

王新强，黄双飞

（中交广州航道局有限公司，广东 广州 510221）

1 工程概况

天津滨海新区填海造地围堤工程位于渤海湾西部的天津港北部海域，北塘永定新河入海口北部海域，龙口总长500 m，堤顶高+6.5 m，宽度12 m，泥面高程-3.5 m，高潮水位+4.2 m，围区面积1.2 km2，围堤区域以淤泥质黏土为主。

龙口结构设计为200 m充砂袋堤心、300 m石笼堤心，充砂袋堤心段采用大型充砂袋结构，石笼堤心段为设计最终合龙段，设计堤心材料采用石笼，石笼由焊接铁笼内抛填块石构成，大小可根据现场情况确定，不宜小于2m3/个。内外侧上边坡均为1∶1.5，外侧上部采用400mm厚栅栏板护面，栅栏板护面下方为50～100 kg块石；下部采用200～300 kg块石护面。

2 施工的主要难点及应对措施

北堤龙口处邻近外海，受风浪及海流影响较大，龙口底部以淤泥为主，稳定性差[1～4]，由于龙口结构采用砂袋围堤与石笼堤心结合的方式，砂袋堤心的稳定性以及龙口合龙时的冲刷为本工程面临的主要难点，对此，采取以下措施：

1）砂袋围堤与石笼结合部位的处理

砂袋与石笼结合部位易发生滑移及砂袋破裂问题，在砂袋外侧包裹1层高强土工布与土工格栅复合层，对砂袋进行有效保护，砂袋施工完成后在砂袋外侧及时做好护脚，增加堤心的稳定性。

2）砂袋的保护与稳定性

由于砂袋极易破损，同时砂袋之间的摩擦力较小容易发生滑移现象，采取在每2层砂袋外侧铺设高强土工布与土工格栅复合层，这样既可以减少抛石对砂袋的影响，同时可以增加砂袋之间的摩擦力，土工格栅铺设后及时采用块石覆盖，对其进行保护。砂袋施工完成后，围堤外侧及时采用大型压脚块石覆盖，增加砂袋围堤的稳定性，同时定期对砂袋的沉降及水平位移进行监测。

3）石笼段合龙的时间与方式

合龙施工必须一气呵成，最终的合龙宽度是本项工程的关键，龙口宽度较小，会导致涨落潮时水流对已建成围堰造成较大的冲刷，宽度过大会导致无法在一个低潮期完成。经过施工效率计算，最终合龙一次完成的宽度在100 m左右最为合适，其他100 m的石笼堤心段可以提前完成，完成后及时铺设高强土工布并做好护面防护。合龙时间选择风浪较小的低平潮时间，有效作业时间在6 h左右。

4）应对水流冲刷采取的措施

龙口合龙时随着龙口宽度的缩小，水流会不断加大，对石笼造成较大的侧压力，极易发生滑动、滚动现象。本工程创新式的采取扭王字块结合抛石取代抛填石笼，在龙口中侧约6 m宽范围布设扭王字块连续墙，扭王字块由于结构特殊，放入海底不易发生滑动，同时连续墙内部的孔隙较大，中心湖的泄流可以顺畅流出，不会造成较大的侧向压力，分散的水流对抛石的冲刷较小，所以连续墙具有很稳定的作用。在连续墙的两侧直接抛石，从而实现龙口封堵。

3 施工工艺

本工程龙口较宽，一次性封堵难度很大，且无法保证龙口合龙的顺利成功，为此将龙口分为收缩、封堵2个阶段实施：1） 200 m充砂袋堤心、200 m石笼堤心、护面施工及交接处施工为收缩阶段；2）100 m抛填扭王字块连续墙、抛填块石施工为封堵阶段结构（见图1）。龙口合龙在一个低平潮期间完成，工程的重点在第2阶段。在2阶段施工开始前，必须完成龙口底部铺设高强土工布及软体排，否则在水流的冲刷下铺设土工布垫层难度非常大。在护底的中部处安装扭王字块连续墙，实际墙体高度及宽度根据水流情况确定，接着进行抛放石块，石块不小于40 kg，石块应按顺序抛放并一次抛放至设计标高，再接着在石块及扭王字块外侧铺设土工布倒滤层，最后进行护底、护面施工。

最终合龙时必须具备以下条件：1）龙口其他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）龙口合龙的施工准备完毕。

图1 龙口结构施工示意图Fig.1 Construction sketch of closure gap structure

3.1 龙口护底施工

为防止龙口所在部位的基础淘刷，增加合龙的难度，需对龙口底部加以保护处理，具体方法是：在其他堤段高度仍低于平均水位，预留龙口的地段尚未形成集中水流前，采用600 g/m2的高强土工布及软体排护底。

护底高强土工布整块制作及铺放，宽度为100 m，长度为60 m，分两块搭设。高强土工布在厂内加工后用定位船运到铺设现场，在龙口的两侧分别布置2条长度60m左右的定位船，利用定位船上的绞锚机将高强土工布展开并铺设到指定位置。土工布铺设好后，利用船载挖掘机对土工布进行边角压石防护，然后铺设软体排。

3.2 扭王字块连续墙施工

因底部土层为淤泥质土，为防止石笼在水流的冲刷下滑动，经研究采取新的抛填扭王字连续墙工艺，在最终合龙段的中间构筑一道扭王字块连续墙对石笼进行保护，在龙口的中心（或靠外边缘）铺设6排、8层扭王字块（实际根据沉降情况增减），上层逐渐减少，呈梯形状。

扭王字块采用船载履带式起重机施工，开工前将装载扭王字块的驳船停靠至龙口外侧，根据起重机的臂展选择潮位施工。船舶定位完毕后，将扭王字块按底下6排、上层逐渐减少呈梯形状，扭王字块摆放完毕后观察沉降情况。吊放时宜选择低潮作业，减少偏差现象。

由于扭王字块结构独特，可以有效的与底部土体结合，大大增大了摩擦力，且扭王字块之间可以相互嵌合，不会发生滑动。

3.3 抛填块石施工

扭王字块连续墙施工完成后，水域中形成一道稳定的透水坝（见图2），水流可自由穿过坝体，经实测扭王字块坝体在潮流的冲刷下没有发生大的变化。在实施封堵前，应在龙口两侧储存一定的块石（或采用平底驳船直接运至现场），扭王字块连续墙施工完成后，立即进行块石抛填，采用陆地铲车将块石顺流抛填即先抛填水位高的区域，直接抛填在扭王字块体上及两侧，由于块体将水流分散，大大降低了冲刷力，减少了抛填块石的流失，连续墙坝体抛填完成后会形成一道狭窄的石头坝体，然后压实、拓宽，龙口合龙封堵主要工作已经完成，该坝体非常稳定。

图2 扭王字块连续墙施工Fig.2 Construction ofaccropodesdiaphragm wall

3.4 倒滤层施工

倒滤层施工在块石铺设完成后进行，由于龙口宽度较大，需要对土工布进行裁剪、拼接。将制作好的土工布折叠，由起重船将土工布运至施工现场，由顶部向下滚动式展开，土工布底部由船载卷扬机拉至设计位置，然后用大块石护底压住，以防被水流和波浪冲开。

4 结语

本工程针对天津北塘永定新河入海口北部海域恶劣工况，对传统合龙工艺进行优化设计，创新提出构建扭王字块连续墙、抛填块石工艺，简化了龙口合龙工艺，降低了合龙的风险，缩短了龙口封堵的时间，取得了较好的社会与经济效益。

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