对粉砂土地基堵口设计方法的探讨
1、工程概况
慈溪四灶浦西侧围涂工程西起三八江以西2km，东至四灶浦十一塘闸，为杭州湾南岸庵东滩面西侧，本段滩面平均含沙量为1.2~3.2kg/m3，中值粒径0.02~0.06mm，泥沙来源主要来自长江口。围区涂面高程在2.7m（吴淞基面，下同），横堤（北堤）全长20.475km，西直堤2.25km，东直堤2.3km，中间设三条隔堤，总长6.44km，围涂总面积44.7 km2（6.7万亩），见附图一。本工程自2000年5月试验堤破土动工兴建以来，已完成东直堤全长2.3m，三条隔堤全长6.4km，西直堤2.3m抛石顺坝及12.5km长的横堤顺坝工程施工。并于10月底前完成了东Ⅰ标片及西横堤大桥片的龙口合拢工作，东II标也在11月10日完成堵口合龙。
围区西端处在杭州湾南岸西三潮沟末段，为防止西三潮沟对本工程产生不利影响，工程西段采用抛石顺坝作为抗冲刷的主要手段，其余堤段均采用泥心顺坝。工程分两期实施，一期实施马中湾直堤以东19Km2和西隔堤以西8.66Km2.本次堵口方案设计主要针对一期实施项目。
2、地基特性
本工程建于粉砂土地基上，其地层主要由砂质粉土组成，该土层干容重为15kN/m3，含水率w＝28.4%，孔隙比e＝0.790，压缩模量Es＝12.00 MPa，c快＝5.9kPa，Φ快＝29.9°，c固快＝6.2kPa，Φ固快＝31.6°。其水平向渗透系数为2.07×10-4cm/s，经颗粒分析泥沙粒径以0.01-0.075mm为多数，不均匀系数d60/d10≈6. 粉沙土地基，一般地基的承载力标准值为120-170kPa，具有强度高，压缩性较低，最大的弱点就是抗冲刷能力极弱，极易被潮水冲刷形成潮流沟。
3、四灶浦西侧围涂堵口设计方法
3.1 龙口设置
一期工程主要由东隔堤、马中湾直堤、西隔堤和西直堤组成，自然而然形成三块万亩以上的围区，为保证每一块围区横堤的渡汛安全，分别设置龙口。本次堵口采用两种截流坝型式，即西隔堤以西的抛石顺坝型式和马中湾直堤以东的泥心顺坝型式。
渡汛大龙口宽度根据水量平衡原理进行龙口水利计算，根据《中国围海工程》中推荐的采用冲泥管袋施工情况下，要求控制流速不大于3m/s控制，考虑本围区围粉砂土地基，极易冲刷，因此在渡汛时我们控制最大流速不大于2.0 m/s，以防涂面冲刷，堵口时仍按不大于3m/s控制。龙口渡汛标准为汛期10年一遇高潮位设计潮型，堵口为非汛期5年一遇高潮位设计潮型，对不同龙口宽度、相同底槛高程进行多方案试算，经分析最后选定施工渡汛龙口要求如下：东片当龙口底槛高程3.0m、口门宽各为1000m时，最大落潮流速1.83m/s，最大涨潮流速1.49m/s；中片当龙口底槛高程3.0m、口门宽各为1000m时，最大落潮流速1.78m/s，最大涨潮流速1.52m/s；西区龙口龙口底槛高程3.00m、口门宽1200m时，最大落潮流速1.59m/s，最大涨潮流速1.59m/s；确定堵口龙口要求如下：西片堵口小龙口底槛必须抬高至高程3.30m、堵口前龙口缩窄至宽200m时，最大落潮流速3.00m/s，最大涨潮流速2.64m/s；中片堵口小龙口底槛高程必须抬高至3.50m、堵口前龙口缩窄至宽400m时，最大落潮流速2.62m/s，最大涨潮流速2.38m/s；东片堵口小龙口底槛高程必须抬高至3.50m、堵口前龙口缩窄至宽400m时，最大落潮流速2.79m/s，最大涨潮流速2.42m/s.实际堵口龙口西横堤为600m，东横堤两标段均为800m左右。
3.2 堵口时间选择
本工程海堤属三级海堤，龙口渡汛属临时性工程，根据《围海工程技术规范》规定，龙口水力计算设计标准的设计潮位重现值采用10年一遇，堵口合拢时小龙口一般选择在非汛期的小潮汛设计潮位重现值为5年一遇。
根据海洋水文分析，本地区12~4月份潮位较低，潮差小，对堵口最为有利。但从堵口其他条件如风浪、下阶段施工安排等考虑，排在10~11月份最为有利，虽然潮位略高，但可免受西北风对波浪增水和涂面冲刷的影响，并可使堵口合拢后，能在下一年的汛期到来之前，有足够的时间进行大塘土方加宽和加高，从而确保海堤安全渡汛，因此本次设计堵口时间确定西横堤和马中湾直堤~东隔堤之间在农历9月初5开始进行堵口、东隔堤以东放在农历9月21开始堵口，要求在7天小潮汛期间堵口全部完成。
3.3 截流堤设计
截流堤是在堵口段用来最终截断潮流的海堤，根据不同的海堤顺坝型式，分别采用不同的截流坝型式，西横堤顺坝采用抛石结构，堤顶高程为7.1m，断面型式与顺坝相同，要求最后200~300m合龙时可降低至5.5m进行截流，截流后加宽加高至设计断面。东横堤截流堤结构与横堤泥芯顺坝型式相同，具体为顺坝内外两侧采用宽2m的冲泥管袋，中间为冲填土，顺坝顶采用山渣垫层，外海侧采用抛石保护。
堵口段海堤全断面设计成果与非堵口段相同。其底高程与非堵口段相同，基础采用复合土工布做护底防冲刷处理，迎水坡采用大块石保护。
3.4 龙口护底和堤头保护
粉砂土地基龙口护底应与粉沙地基抗冲刷结合考虑，渡汛时要求龙口底槛采用一层复合土工布加钢钎固定进行护底，减少潮水进出对龙口基础冲刷，两侧堤头用冲泥管袋加表层抛石保护，护底保护宽度为50m.口门压缩时，护底保护应加强，强调先护底后压缩。由于涂面淤涨，如西横堤从原设计2.5高程淤至3.5~4.2m，因此，堵口前要求对小龙口加强护底，加铺一层宽度为100m400g/m2的复合土工布护底，龙口不作抬高；东横堤涂面高程比原设计抬高0.5m，不增加龙口护底保护，要求堵口前，对流沟采用20×20或20×40等大规格冲泥管袋进行填平，确保龙口一次平行抬高。
3.5 堵口程序和方法
确定具体时间后，对两种截流堤型式分别确定堵口方法：
1、西横堤抛石截流堤堵口，首先进行涂面护底保护，粉砂土地基最怕冲刷，因此选择护底型式成为堵口成败的关键，目前，对粉砂土地基抗冲护底尚无人进行专题研究试验，大家各凭经验，大多数地方采用编织布进行护底，在本次抛填顺坝过程中，我们比较了普通编织布和复合土工布护底效果后，认为复合土工布更适合于护底，主要因为复合土工布无纺布可以有效阻止地基粉砂土析出，编织布有利提高粉砂土表面抗冲能力。其次选择合适的堵口方法，对于石坝截流，大部分专家均认为先进行平堵，然后再进行立堵，应该平立堵相结合，但我们分析实际涂面情况和护底情况后，认为本段无法进行平堵施工，因此建议降低抛石高程至5.5m，缩小截流坝断面，减少截流抛石方量，采用抛石立堵的方法，保证了截流成功。
2、横堤东段泥芯顺坝堵口，横堤东段以东隔堤为界分为I标段和II标段，首先由I标段进行堵口，堵口方案采用冲泥管袋进行平堵，采用冲泥管袋堵口在我市尚属首次，因此我们设计人员对此都比较重视，对堵口方案进行了反复计算，确保堵口成功，第一步，要求对流沟进行填平，为确保填堵流沟成功，我们要求采用20×20或20×40等大规格冲泥管袋进行填平，防止进出潮水对涂面再度刷深。第二步，用冲泥管袋将龙口从1100m压缩至800m.第三步，将800m堤段均衡上升，并要求在最小高潮位时将潮水挡出。施工时基本按照上述步骤进行施工，施工单位考虑到800m同时抬高，施工机械无法满足，因此，采用预留两个100左右的小龙口推后一潮施工，整个坝段采用非同步均衡上升方法，实践证明，非同时均衡上升的办法具有一定的风险，而原设计考虑600m同时均衡上升是合理的。其次II标段进行堵口，II标段堵口方式与I标相似，但有其特殊的地方，有一道宽120m深6m的堤头冲沟，如何对冲沟进行处理，成为本段堵口的关键，对堤头沟处理主要有两种办法，一是采用抛石立堵方案，这种方案的缺陷是很容易再次冲深或堤头沟转移，并且基础抛石与泥芯坝结合很容易留下渗流隐患。二是采用冲泥管袋水下平堵，这种方法的实施前提必须减缓堤头沟的流速，因此要求在堤头沟内侧临塘河布设多道截流堰，一方面可以降低涨落潮流速，同时可以使临塘河有效促淤，另一方面为堤头沟平堵抬高创造条件。要求堤头沟在堵口前从-3.0m抬高至1.5m，堵口开始后首先抬高堤头沟至涂面高程，其余堤段将涂面填平，要求同步抬高冲泥管袋，在实际施工中为防止其余堤段形成冲刷，采用不均衡上升的办法，堤头沟总比其余堤段低0.5~1.0m，确保了堵口成功。
4、结语
从本工程渡汛情况看，采用大龙口形式，编织布护底，控制流速2m/s是比较合理的。
从本次堵口情况来看，控制最大流速不大于3m/s，采用冲泥管袋在粉砂土地基上岸平堵方式进行堵口设计是成功的，对西横堤采用先护底，后抛石立堵方案也是可行的。土工冲泥管袋具有就地取材、节省造价、加快施工进度等优点，在慈溪市西北部地区粉砂土地基上筑堤和堵口中的成功应用，标志着我市围海堵口工程的又一个突破，为加快我市慈溪中西部围垦提供了技术保障，
建议在以后的堵口设计中应注意以下几点：龙口宽度应根据实际施工强度和施工机械配备情况而定，一般以600m为宜；堵口时间选择在中秋大潮后也比较合适；堵口方法尽量采用冲泥管袋平堵，但护底必须加强，一般宜采用300~400g/m2的复合土工布护底；应加强对土工冲泥管袋应用研究，根据实际土性、潮流情况，确定更加合适的袋布特性，冲泥管袋外形等，进一步提高工程质量，降低工程造价。
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