充填沙袋围堰在近岸滩涂改造工程中的应用

◎ 江志微 黄顺深 中交广州水运工程设计研究院有限公司

1.背景

随着广东省委赋予汕尾“建设成为沿海经济带靓丽明珠”的科学发展定位、汕尾规划布局“一心一轴，一带多组团”沿海经济带的建设、深汕特别合作区区域联动发展和“建设海洋强市”战略目标的实施，推进汕尾经济社会发展走上快车道、保障沿海经济带开发建设布局和海洋产业结构布局进一步优化成为汕尾市区域发展的重要目标，对海岸带生态环境保护修复工程也提出了更高需求。

品清湖位于广东省汕尾市中心城区，汕尾港东部,面积约22平方公里，具有丰富的旅游资源。多年来，由于品清湖沿岸浅海滩涂受到人类开发活动影响，以及硬质堤岸工程建设，改变了海岸植被和水生生物赖以生存的基础，水文环境的变化加速海岸植物群落向水生植物和旱生植物的演替，固化驳岸阻止和隔断了湾道与湾畔植被的生态环境，使很多陆上植物丧失生存空间，还使一些水生动物失去生存场所，导致海洋湿地生态系统遭受毁灭性破坏。

现场调研发现，品清湖周边有红树林分布，人工种植红树林分布在沙滩两侧,长势较好。野生红树林主要分布在品清湖东南侧湾内及石洲水闸周边，由于海浪侵蚀、缺乏养护等原因致使野生红树林生境遭到较大破坏，目前红树林长势较差，零星分布，未形成完整的红树林生态系统。为了更好地发挥品清湖红树林作为“海洋卫士”生态防灾减灾作用，现拟在品清湖南岸划定长800m的海岸线并向外延伸30m（合共24000m）的面积进行滩涂改造，改造后的泥质滩涂用于红树林种植，加强沿岸景观及防风固沙能力。品清湖红树林现状如图1所示。

图1 品清湖红树林现状

2.滩涂改造工程

滩涂一般多指沿海滩涂，主要指沿海高潮位与低潮位之间的潮浸地带。我国夏季高发的台风以及海水的环境污染日益恶化，威胁着人们的生命财产安全和经济可持续发展。沿岸红树林是强有力的生态基础设施，不仅具有防风固沙、保持水土、涵养水源的功能，对于沿海地区防灾、减灾和维护生态平衡起着独特而不可替代的作用，同时还可以加强沿岸景观，对当地的旅游具有有效促进作用。先进行滩涂改造再进行红树林种植是一种新的造林模式，有别于一般的陆地造林改造，滩涂地土壤含盐量高，不适合一般树木的生长，因此将滩涂地改造为适合植物生长的用地，对抵御自然环境灾害具有重要意义。为了更好地进行滩涂改造工程，需在拟改造的滩涂外侧设置临时围堰，打造无水环境。滩涂区现状如图2所示。

图2 品清湖东南侧沿岸滩涂区域现状

3.围堰选型

围堰是指在水利工程、水运工程等工程建设中，为建造永久性水利设施、形成吹填造地无水环境等，修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置或者进入吹填场区等，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物，进行吹填作业，红树林种植等。围堰形成是指在海上通过人工围堰的方式形成一定造陆界限，为后期的吹填、造陆作准备，是围海造陆工程的基础。围堰结构包括永久围堰和临时围堰两种结构类型，常见临时围堰形式包括土石围堰、充填沙袋围堰、钢板桩围堰等，以上几种围堰形式的性质特点及适用性如下。

3.1 土石围堰

3.1.1 土石围堰的性质特点

土石围堰由土石填筑而成，多用于水利工程，常用作河流上下游横向围堰，有时也作为海上临时围堰，也可用于红树林种植工程中，形成无水环境。它能充分利用当地材料，对基础适应性强，施工工艺简单。按堰身是否允许被水淹没将土石围堰分为过水围堰和不过水围堰。一般情况下均采用不过水围堰，如需要用到过水围堰，允许一定时间内过水，则需要做好溢流面等处的防冲刷保护。土石围堰的防渗结构形式有土质心墙和斜墙、混凝土心墙和斜墙、钢板桩心墙及其他防渗心墙结构。

3.1.2 可行性分析

土石围堰对大部分地理条件、地质特征适应性较好，但土石围堰建设原材料主要为土料和石料，结合汕尾地区的实际情况分析，其中土料来源可考虑用绞吸式挖泥船吹填晾晒方式获得，也可考虑外购土方，获取的方式相对较容易。与土料的获取方式相比，石料的获取要难得多。首先，汕尾当地并没有明确的石料来源以满足建设围堰的需要，若是采用外购的方式，成本将大大提升，不利于节约资金，与本项目初衷不符。同时，汕尾市品清湖蓝色海湾整治行动项目为中央财政支持的项目，主要目的为生态修复，如采用土石围堰，需要大量抛石，会对原来的泥质滩涂环境造成较大的影响，且后续清理抛石工程量较大，清理难度大，因此该法不适用于品清湖滩涂改造工程。

3.2 钢板桩围堰

3.2.1 钢板桩围堰的性质特点

钢板桩围堰是临时围堰中较常用的一种围堰。钢板桩是带有锁口的一种型钢，有直板形、槽形及Z形等不同的截面形式，常用的钢板桩有热轧钢板桩、拉森钢板桩、冷弯薄壁钢板桩等。钢板与木板相比具有更高的强度和硬度，所以钢板桩的防渗透效果会更好，所适用的范围也更加广阔，在我国大型水利工程中该项围堰技术得到了广泛使用。

3.2.2 可行性分析

钢板桩水上施工一般适合于水深超过4m的水上区域。品清湖近岸区域长期水深较浅，当地的潮汐性质为不规则半日潮，即当月球在赤道附近时，潮汐呈半日周期；当月球赤纬增大时，日不等现象随之增大；在回归潮时，每日呈现一次高潮和一次低潮的日潮现象。即便高潮位时水深一般也不到2m，一天之中绝大部分时间水深不到1m，难以满足施工船舶的吃水要求，施工船舶不好进入，钢板桩施工难度大。另外，对品清湖地区的地质条件进行分析，品清湖地层中上部土层中有超过10m深的软土层，一般型号的钢板桩长度难以打穿软土层进入坚硬岩层中，如若钢板桩不嵌入坚硬土层，钢板桩的抗倾覆稳定性很难满足使用要求。若要使钢板桩嵌入坚硬土层，则需要接桩处理，这将大大增加技术难度，同时也将极大增加工程的造价，从经济和具体施工的角度看，钢板桩围堰并不适合本项目。

3.3 充填沙袋围堰

3.3.1 充填沙袋围堰的性质特点

充填沙袋围堰适应地基变形及沉降的能力较强、工程费用低、作业面多、施工速度快，对软土层较厚的区域也有很强的适应性。

充填沙袋围堰的施工一般先采用人工将土工织物编织成袋状，并放置于拟形成围堰处，同时将拟用来充填的砂料通过陆上运输卸至堤岸后方，通过推土机推至海边，再用小型自吸自吹式抽砂泵将砂料抽入提前织好的土工编织袋中，以完成充填沙袋围堰的施工工作。充填沙袋围堰较一般的围堰稳定性更好，对不同土层条件的适应性较强，应用较为广泛，充填沙袋围堰结构如图3、图4所示。

图3 沙袋围堰断面图

图4 沙袋围堰

3.3.2 可行性分析

汕尾市属于沿海城市，濒临南海，且拥有中国大陆最大的潟湖—品清湖，品清湖砂舌口门等处砂源品质高，可作为充填沙袋围堰的原材料，同时该处区域含砂量大，可以满足充填沙袋围堰的原材料供应。其次，沙袋围堰的整体稳定性好，对淤泥地基适应性强，与品清湖的地质状况契合程度较高，故采用充填沙袋围堰较为合适该滩涂改造工程。本工程充填沙袋施工如图5、图6所示。

图5 砂料堆存

图6 充填机械

4.充填沙袋围堰施工

4.1 沙袋充填施工流程

沙袋充填施工流程如图7所示。

图7 沙袋充填施工流程图

4.2 充填沙袋制作

充填袋采用编织土工布制作，单位面积质量为420g/m，其性能指标详见 《土工合成材料塑料扁丝编织土工布》（GBT 17690—1999）。

4.3 填充袋铺设定位

由测量组进行测量定位，边线上插上钢管，用自行组装简易平板船将折叠好的填充袋运抵施工水域，采用人工低潮定位铺设，配合交通船，根据海水波浪方向，按照顺着波浪方向进行铺设，填充袋边角用木桩进行定位，每2米插一根，砂袋缝应垂直于坝轴线，沿长边方向进行铺设。铺设完后，用袋装碎石进行沉压。袖口应浮出水面。

4.4 沙袋充填

1）充填试验：为确保施工质量，在正式开工前，应进行试充试验，以取得相关参数，以指导正式施工。

2）完成充填试验后，对充填试验取得的相关参数进行分析，之后进行正式充填工作。

5.结语

（1）随着时代的发展，围堰结构形式越来越多样化，由于不同地区的地理环境及地质特征可能存在较大的差异，因此，对围堰结构形式的选择上也应因地制宜，根据工程所在地的详细特征以及资源状况、工程类别等选择最适宜的围堰结构形式，这样有利于节省资金、节约资源。

（2）充填沙袋围堰作为临时围堰的一种，具有原材料易取得、施工速度快、施工难度低、稳定性好、易于维护、成本低廉以及保护环境等优点，在滩涂改造工程中运用较为广泛。同时充填沙袋围堰适应性强，适用于绝大多数的土质类型，且易于就地取材，极具优越性。