崇明北沿圈围二期工程的龙门合拢设计与施工

崇明北沿圈围二期工程的龙门合拢设计与施工

0反渗透膜生物处理技术在圈围工程中的应用随着我国经济的快速发展，土地的使用也变得越来越紧张。尤其是在沿海地区，土地更加坚固。为了解决这一问题,采用滩涂促淤围垦造地的方法,可以使有条件的周边海域形成陆域。崇明北沿圈围二期工程历时20个月,为上海崇明成陆1213.3hm2,现已顺利完成。在圈围工程的设计、施工中,龙口合拢是整个工程的关键,也是监理控制要点。龙口施工主要有龙口设置、龙口构筑、龙口保护和龙口合拢几个阶段,应根据不同的环境和工况条件采用相应的对策措施,才能使大堤的龙口顺利合拢,保证圈围工程取得成功。崇明北沿圈围二期工程龙口宽度300m,龙口底坎高程1.50m,龙口设计最大流速3.5m/s,采用平堵、立堵相结合的合拢方式,从2007年11月15日开始平堵,19日完成合拢。崇明北沿圈围二期工程的龙口合拢为类似的龙口施工控制积累了经验。1项目介绍1.1围护设备及设施崇明北沿圈围二期工程位于崇明北沿堡镇港北闸以西,崇明北沿已建四通港、五通港促淤坝以南。该工程主要包括圈围大堤(其中北围堤长3641m,东围堤长2864m)、与崇启大桥配套工程之间的北隔堤(长约919m)及两座临时排水等设施,圈围面积约1213.3hm2。大堤建在0.5~3.8m的滩地上,属中高滩围垦。设计标准为:北围堤按2级堤防设计,防洪标准取50a一遇高潮位加10级风上限组合;东围堤按4级堤防设计,防洪标准取20a一遇高潮位加9级风下限组合。结构形式为单坡和复式断面,采用混凝土框格内嵌0.35厚灌砌石护面,临水侧堤上、下级坡比均为1∶3,堤身外侧6.0m高程为0.4m厚灌砌块石消浪平台;堤顶采用泥灰结石路面,宽为6.0m,高程7.4m;临水侧为浆砌块石防浪墙,沿围堤轴线每10m分缝,内坡坡比1∶2.5,采用草种护坡及20m宽内青坎。图1为围堤断面示意图。1.2确定好将“单一”基层组织建设位置在潮汐区域修建堤坝,为切断涨落潮流,形成封闭围区,一般均需设置龙口。设置龙口的作用是:在堤坝达到抵御一定水头差之前,在堤线上预留缺口,允许堤内、外水流交换,减小堤内、外水位差。龙口处水流集中,易产生较大的流速,导致基底刷深,故需选定一个合适的位置,先将基底保护好,堤坝在该处形成人为预留口,在大堤达到一定高度后,合拢封堵缺口。该工程设一个龙口,宽度为300m,龙口底坎高程为1.5m,工程动工初期开始龙口构筑,经过近一周的施工至2007年3月18日完成,做好龙口两侧堤头的保护。在堤头处铺设260g/m2高强度土工布一层,上铺袋装碎石,并抛压40cm厚块石保护。在龙口范围内采用260g/m2高强度土工布一层,然后在上面抛压满足计算重量的压重块石(250kg/m2),顺水流方向呈条状摆放。根据水流分布与变化情况,护底范围在外棱体抛石护脚外侧加宽30m,内棱体外侧加宽52m,护底范围内采用沙肋软体排结构。龙口构筑质量较好,过水时,在最大流速下涨落潮时均无大的险情,达到设计功能要求。2监控和控制的主要节点2.1口部流速的控制龙口设置受库区分割、筑堤方法、合拢工艺和水流条件等诸多因素的影响。针对该工程,根据地形、地质、水深、运输条件和围区面积大小及围堤布置情况,结合围堤方案龙口布置进行比较。经设计人员数模计算,以龙口流速为控制标准,因为较大的流速容易对龙口形成冲刷,对龙口的保护及龙口合拢不利,所以龙口流速大小决定了龙口构筑的形式和规模。该工程整个围区设一个龙口,布置在东围堤,设在桩号东1+882~东2+182之间,龙口段滩面高程1.50m,保护期龙口宽度300m,流速按3.5m/s左右控制,合拢期龙口宽度130m,流速不宜超过3.0m/s,试算结果见表1、表2。该工程龙口平面布置及结构见图2~图4。2.2控制好开口的建设和保护是龙口施工的关键2.2.1确定好龙场至下垫、顶高程控制的土工布和压重管袋袋的制作施工时应先进行龙口段的构筑,防止大堤棱体抬高后,水流集中到龙口段,形成冲刷。按设计要求的部位和尺寸进行施工测量放样,堤基清理后,进行护底铺排施工,并严格按设计要求将龙口底部通袋棱体加高至设计标高,然后再铺设高强度防老化机织土工布或复合布,并对龙口内、外侧的护底排体上进行抛石,形成内、外侧的抛石棱体。顶高程控制在设计要求的范围内,以减少水流的冲刷,并在外棱体位置专门铺设350g/m2复合土工布加工而成的压重管袋,压重管袋利用低潮顺水流方向呈条状铺设,袋体尺寸为1.5m×0.5m,间距1.5m,经过整个汛期的考验,效果比较好。同时随着围堤堤身的增高,龙口两侧堤头要及时构筑形成完整的龙口。2.2.2东北部有保护完全的4.5麻黄45和5.5.4学校的龙市场龙口构筑好后,至龙口合拢期一般为3~6个月时间,有些大型圈围工程条件比较复杂的项目,龙口保护期会更长,甚至度过一个汛期才可进行合拢。所以在这期间,对龙口的保护相当重要,应成立专门的龙口保护工作小组,并由专人负责,每天落潮时检查龙口及滩地变化、土工布之间的搭接及压载情况,如有异常情况应立即采取措施进行补救,若发现龙口部位的压重管袋破损,应立即派专人进行缝补或重新铺设土工布进行压载,定期测量高程变化情况,准备应急材料堆放在龙口两侧,并做好龙口保护的具体措施的应急处理方案,确保合拢前龙口构筑完好。2.3确定热压,减少采用压泥管袋闭气技术龙口合拢施工通常采用先临时进行抛石合拢,再进行内外棱体闭气合拢。也可采用两种技术相结合的方案,根据实际情况来决定。该工程合拢时根据当天的潮位情况,采用先临时抛石坝合拢,减少龙口段流速,再在围堤外棱体位置,采用充泥管袋闭气两种技术相结合的方案。首先在临时抛石坝龙口段侯潮船抛石合拢,在龙口位置全段平抛上升一定高程(约2.5m),形成龙口侧石垅,降低外棱体位置龙口上的流速。抛石坝段合拢后,先将龙口段保护块石及压重物拆除,将龙口充泥管袋标高平堵抬高至+2.5m标高,再将保护期口宽300m的龙口用充泥管袋立堵收缩至130m,形成最终龙口。最后采用平堵方案,利用小潮汛在1个低潮位期间加高合拢断水,断水后迅速加高到外棱体控制标高,进行堤芯土闭气,加高内棱体至设计标高。2.4密封开口和质量控制2.4.1龙口尾箱施工方案龙口合拢施工程序见图5。龙口合拢时做好施工现场平面布置,按计划程序组织合拢施工。2.4.2合也等驳岸布及充填沙储备需求(1)大堤全线外棱体、内棱体、堤芯吹填土达到要求的合拢高程,满足合拢后大堤防渗稳定要求;(2)临时排水管安装及排水设施构筑完成,能正常排水;(3)合拢所需的充填沙储备充足,必须满足合拢用沙及闭气用沙量2倍以上;(4)龙口合拢方案及报告已获批准。2.4.3热价下区域潮位和流速的实测龙口合拢时间的选择非常重要,对合拢期的水文气象、龙口的变化情况及施工条件等要经过慎重分析确定,一般选在非汛期小潮汛初潮期开始进行龙口合拢。根据当地的潮汛资料分析,并对现场的潮位和流速进行一个周期的观测,以掌握合拢时涨潮落潮的准确时间和最高、最低潮位以及断水时的流速等资料。该工程合拢时间根据预报潮位从11月14日转小潮汛,15日至19日潮位逐渐走低,对龙口合拢施工是有利的,所以选择在此时是合理的。2.4.4平堵,立堵,确定热孔封堵前应组织足够人员和设备将龙口段压重物逐段清除,开始平堵,将龙口现有底标高进一步抬高。减少龙口过水量,为龙口的最终合拢创造有利条件。平堵完成后,开始立堵,将龙口断面和外棱体标高从龙口两侧向中央位置逐步收缩至合拢,根据施工强度和龙口的水流情况确定最终龙口的宽度。达到外棱体标高的最后环节,最终合拢是将龙口彻底断水,它标志着围堤工程的成功。3hp.4平堵施工崇明北沿滩涂促淤圈围二期工程龙口合拢选在2007年11月15日至19日,为非汛期小潮汛,有利于龙口合拢,合拢预报潮型如图6。实测潮位为:16日最高潮位为3.48m,17日最高潮位为3.21m,实测潮位较预报潮位低30cm,潮时晚30min左右。龙口合拢工程量见表3。平堵施工从2007年11月15日20∶00开始,至16日1∶00,第一层袋子从两侧向中央各完成4个20.5m×22.8m的袋子,龙口过流。从16日7∶00开始至16日12∶00,第一层贯通,龙口继续过水,龙口水深约1.5m,平堵结束。从16日20∶00开始立堵收缩,至17日0∶50第三层袋体贯通龙口断水。断水瞬间的最大流速2.56m/s,从17日7∶00开始最终龙口合拢,至18日11∶18第五层袋体贯通,龙口合拢后升高外棱体、内棱体及堤芯土施工至19日16∶10完成,达到设计高程,进行沉降位移观测,坡面保护。该工程龙口合拢完全按拟定的方案实施。4热压保护期的落实(1)龙口位置的选择以及龙口的设置和构筑,应根据现场具体情况,严格按设计要求进行控制。该工程结合泥库的布置及工程地形、地质、水深和运输条件等情况,施工时监理人员应先控制好龙口段的护底保护和构筑,在大堤全线棱体抬高后,水流集中通过龙口段,没有造成冲刷,故龙口段施工应结合工程特点,科学合理安排施工顺序。(2)龙口保护期做好龙口的动态观测,加强巡查,发现问题及时补救,确保龙口段完好无损,也是监理控制的重点工作。该工程龙口构筑至龙口合拢施工完成,中间保护期近8个月,保护期间,对龙口段底层护底通袋的保护至关重要,其次是上部