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摘要：近年来，随着经济的不断提高，工程建设行业得到了前所未有的发展，然而沿海地区，尤其是沿海港口城市，土地资源日渐紧缺，于是围垦工程逐渐进入人们的视野，并迅速发展起来，而作为临时工程的围堰工程，其设计与施工的质量会直接影响到围垦工程的质量，如果软土地基处理不当，将会影响整个工程项目的施工，为此就需要认真分析软基水闸特征，制定出合理科学的水闸围堰设计及施工方案。本文将结合一些软基水闸围堰工程案例，探讨围垦工程中软基水闸围堰的设计与施工实践。
关键词：围垦工程；软土地基；水闸围堰设计；施工实践
作为水利工程的临时建筑物，水闸围堰工程主要用作施工期的临时挡水，建筑级别较低，而水闸作为围垦工程的重要组成部分，在施工过程中围堰的施工质量会直接影响到水闸的顺利建设，特别是软基水闸围堰，由于其地基基础薄弱，再加之潮水风浪的冲击，极易引起围堰坍塌和渗漏等情况发生，一旦围堰遭到破坏，将会严重影响水闸施工进度，因此对于软基水闸围堰的设计与施工应给予高度重视，保证围堰工程质量，确保围垦工程的顺利进行。
1软基水闸特征及问题
1.1土基渗透变形。软土地基由于具有较好的渗透性，在水流的渗透作用下很容易造成土基的变形，特别是一些由粉土或细砂组成的地基，在水闸后容易出现翻砂冒水现象，严重的话甚至会掏空水闸地基及两岸，造成水闸整体的沉降、倾斜和断裂倒塌。
1.2地基沉降。由于软土地基的压缩性较大，且抗冲刷能力差，地基中的细砂易在冲刷作用下发生液化，再加上水荷载作用及水闸自身的重量，软土地基很容易发生沉降，而一旦地基沉降，水闸的闸室就会发生倾斜，造成止水破坏，严重的会导致水闸底板断裂，引起塑性破坏，甚至可能造成水闸的整体塌落，引发水闸失事。
1.3冲刷问题。水闸在使用过程中，上下游水位变化较大，闸下出流为急流，在于下游缓流衔接中，以水跃的型式出现，而土基的抵抗冲刷能力较低，这将加剧对河床以及两岸的冲刷，严重影响水闸的安全性与稳定性。在开闸泄水时，如果水闸下游水位很浅或者没有水，由于存在较大的水位差，水流流速加大，所形成的巨大冲刷能量会对下游造成严重的冲刷，而一旦冲刷范围过大，就会掏空闸基，引发水闸失事。软土地基水闸下游易形成波状的水跃和折冲水流，对水闸形成巨大的冲击压力，严重影响水闸的安全性与稳定性。
2围垦工程中软基水闸围堰的设计与施工
2.1围堰类型的选择及设计
目前围堰的类型主要有土石围堰、钢板桩围堰、草木围堰、混凝土围堰及充砂袋围堰等，围堰的选型应结合当地具体情况进行，选择的围堰类型应具有足够的抗冲击性、稳定性、防渗性及一定的强度；围堰建设成本应相对较低，构造简单，易于拆除。由于土石围堰构造简单、便于拆除、取材方便、造价低，损坏后容易修复，在围堰选型时可优先考虑土石围堰[1]。
围堰的设计应结合当地的地质情况、风浪情况及围堰施工时间、水闸情况等因素来进行，保证设计的合理性、科学性、技术性及经济性。
2.2确定堰顶高程及宽度
堰顶高程的计算公式为：Zp=设计频率高潮位+风浪爬高+安全超高。以三山北涂围垦工程水闸围堰施工为例，外海侧围堰高潮位为3.72m，安全超高1.08m，取堰顶高程为4.8m；内陆侧围堰高潮位为3.72m，安全超高0.58m，取堰顶高程为4.3m。在实际确定堰顶高程过程中，应根据具体情况适当考虑风浪爬高的因素[2]。
2.3土石围堰断面结构设计
首先对围堰施工区域的涂面进行复测，并适当扣除表面的浮泥层以用作围堰的建设基面，如果滩涂面倾斜角度过大，应参考施工区地形图，对围堰的平面布置进行初步的拟定，并选择典型部位进行断面结构的设计。在进行内外围堰的设计时，应分开进行。
围堰断面结构的设计内容应包含堰顶高程、堰顶宽度、边坡、护面、平台、镇压层、防渗体等项目的结构及尺寸，并进行地基处理和设计。另外在围堰断面结构的设计中应保证围堰断面结构的抗滑稳定、防渗性能。图1为其中一种围堰断面结构设计。
2.4地基处理和设计
软土地基的处理及设计可采用塑料排水法、土工织物铺垫法、塘身自重预压法、镇压层法等，也可几种方法综合使用。通常软土地基处理方法主要采用插板法和镇压平台法。
2.4.1插板法
插板法可提高地基的承载能力，它是通过分期分级增加负荷，利用塘身自身重量进行预压，以排水固结软土地基，增加软土地基强度，达到承载全部设计荷载的目的。插板法处理地基时，塘身断面小、土石方工程量小，施工成本低，施工时间较长，比较适用于一些地基强度较低、直接抛石投资较大、工期较长的围堰工程。
2.4.2镇压平台法
镇压平台法较插板法，其工期较短，围堰断面较宽，土石方工程量较大，成本相对较高。这种方法主要是利用地基的天然强度、镇压层的反向镇压作用及土工织物的加筋来增强地基稳定性及强度，适用于一些地基天然强度较高、工期较短的围堰工程。
2.5防渗设计
进行防渗设计时可采用较为可靠的闭气土方防渗措施，具备一定条件时，应优先外运土方，如果采用海涂泥做闭气土方，应考虑海涂泥经扰动后，强度较低、固结缓慢等因素，为保证在较短工期内将土方推到顶，应设置可靠的子堤。
3水闸围堰施工
3.1分层抛填
按期完成第一层抛石体，第一层荷载抛填上以后，才能增强软土地基强度，才能保证后续荷载的增加，抛石厚度一般在1.5~2.0m之间。其余每层的抛石厚度一般维持在1.0~1.5m，如果采用插板法对软土地基进行处理，应根据海堤抛填时的原位观测分析结果及设计的加荷曲线来确定分层填筑和预压间歇期；如果采用的是镇压平台法，为了施工时不会对地基的天然强度造成破坏，在每层填筑后，应经过大潮汛的考验，再进行上层加载【3】。
为减小对地基的扰动,防止滑坡或坍方，应使用小吨位的车辆进行石料、土方的抛填。加强对围堰的监测、观察,指导施工人员科学施工，如果出现裂缝、塌陷等异常情况,应立即停止施工,相应人员应对事故原因作出分析，并制定相应方案，及时解决。
3.2闭气土方施工
闭气土方施工前,应先用挖掘机等机械对土方区涂面进行清理,保证没有渗水通道，闭气土方施工应和分层抛填施工保持同步，进行闭气土方和抛石体的同步加高。另外要保证边坡的平整性及稳定性,防止局部凸起造成的土方覆盖厚度的减小,进而引起渗透变形。
3.3龙口位置及合龙
当围堰没有达到初期挡潮高程前，应留置龙口，达到初期高程后。在小潮汛期进行合龙截流，截流前要对龙口处土方基面上的杂物进行清理。另外由于合龙是一次加荷到顶，应对龙口进行专门设计。留置龙口的位置可选在围堰与海堤交叉的海堤上，也可设在内围堰适当位置。为防止细石渣被冲到土方区，龙口的过水断面应用大块石进行护面。
根据潮汐预报确定初期挡潮高程，当围堰高程符合施工要求后，进行基坑的排水工作，后期根据潮汐预报及风浪爬高对围堰进行适当的加高，并要在台汛前完全达到设计要求。
结语：
围垦工程水闸功能主要以纳潮和挡水为主，一般布置在滩涂上，基础地质条件差，地基多为软土地基，而围堰作为一种临时建筑物，虽只是临时性的，但它可有效防护河床基坑，保证水闸施工的顺利进行，因此，对于围垦工程中软基水闸围堰的设计与施工，应给予高度重视，制定合理科学的设计方案，严格把控施工过程，保证围堰施工质量，以为水闸建设创造良好的施工环境。
参考文献：
[1]刘林松,朱英杰,叶永波等.沿海软基水闸围堰设计若干问题的探讨[J].浙江水利科技,2012,(2):74-75,79.
[2]朱英杰,刘林松.三山北涂围垦工程水闸围堰实施经验总结[J].中国水运（下半月）,2011,11(7):170,172.
[3]李利国,徐伟,李梅凤等.围垦工程中软基水闸围堰的设计与施工研究[J].中国房地产业,2012,(11) :220
论文作者:常啸, 司双洁
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/4
标签：围堰论文; 水闸论文; 地基论文; 土方论文; 工程论文; 高程论文; 断面论文; 《基层建设》2016年7期论文;