长江口圈围型水库纳潮口合龙经验浅析

[摘 要]以上海青草沙水库1号纳潮口为研究对象，结合库区龙口整体合龙方案，通过对1号纳潮口施工过程的分析，考虑龙口流速、船机设备、封堵流程等因素，总结长江口大型圈围水库临时纳潮口合龙经验，分析该工艺的适用条件，为类似工程施工提供参考。

[关键词]长江口，水库，纳潮口，合龙

中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0042-02

Research for The changjiang estuary large circle reservoir tidal estuary closure

LIU Tao

（Shanghai Communications Construction Contracting co.， Ltd， Shanghai 200136，China）

[Abstract]Taking Shanghai Qingcaosha Reservoir No. 1 tidal port as the research object， combined with the whole scheme of reservoir Longkou closure， through the analysis of the 1 tidal estuary construction process， consider opening velocity， marine equipment， plug flow and other factors， summed up the large circle in Yangtze River Estuary Tidal Estuary reservoir temporary closure experience， analyzing the applicable conditions of the process， provide a reference for the similar engineering construction.

[Key words]changjiang estuary，Reservoir，Tidal estuary，Closure.

1、前言

青草沙水库工程位于长江口长兴岛西北侧水域，南侧水域为长江口南支南港河段，北侧为长江口南支北港河段。作为上海市解决1000万市民饮用水源的民生工程，青草沙水库的历史意义和重要性不言而喻，青草沙水库建成后， 可在连续68天不取水的情况下正常供水。其供水规模为每天719万立方米，将占全上海市原水供应总规模的50%以上，可为上海市民提供高质量的饮用水。

由于是水库工程，其防汛安全标准显然要高于其他类似堤防圈围工程，期间遇到的施工困难也很多。就北堤施工而言，主要面临纳潮口收缩合龙流速加快和高滩段保滩排铺设困难等施工难点，现就1#纳潮口合龙过程中的若干经验具体分析如下。

2、1#纳潮口概况

2.1、库区龙口整体合龙方案简述

青草沙水库及取输水泵闸工程以汛期划分可以分为两个施工阶段，第一阶段：工程开工至2008年汛前完成北堤高滩段渡汛结构施工（在实施超前护底的前提下，北堤高滩段桩号为12+564～15+489、20+121～22+940以及24+273～27+948）；第二阶段：2008年汛后至工程竣工，实现1#纳潮口（16+000～20+121）、2#纳潮口（22+940～24+273）、3#纳潮口（27+696～29+424）及东龙口合龙，完成剩余全部工程量。按照设计要求和原计划安排，青草沙东龙口合龙前需进行1#纳潮口的收缩合龙，2#纳潮口根据东龙口构筑情况同步合龙。

2.2、第二阶段水库库区龙口整体推进计划

一号纳潮口：16+000～20+121，长度4121m，施工至防汛断面；

副龙口：22+940～24+273，长度1333m， 施工至防汛断面；

三号纳潮口：27+696～29+424，长度1728m，施工至防汛断面；

北堤共计7182m，于2009年6月施工至防汛断面。

2.3、第二阶段1#纳潮口袋装砂棱体及结构推进计划

16+000～20+121（一号纳潮口）从6月初开始进行施工，至9月底，除预留的2km纳潮口达到0米标高， 其它袋装砂棱体至0m以上，本段计划分两个工区由16+000和21+121分别向18+000推进，至9月底，16+000～16+900、18+900～21+121土方分别施工至0米以上，16+900～18+900预留纳潮口保持棱体标高在0米。12月中旬前，全线袋装砂棱体至5.5m以上，2009年6月底完成渡汛断面。

1#纳潮口结构典型断面图详见下图。

3、1#纳潮口合龙施工

按照传统施工经验，1#纳潮口龙口合龙原计划采取常规的方案即以两侧修建泥库，利用泥浆泵从龙口两侧泥库取砂充灌袋装砂逐渐进行口门的收缩，在小潮汛低平潮期间采用平堵的方式集中进行龙口的封堵。其重难点是需要根据现场实际工程规模、龙口长度以及结合现场工况条件因地制宜的制定实施方案，确定合龙期限并预估每个潮水的施工强度并及时调整现场施工人员、设备数量。

而且根据原设计物模计算结果显示，1#纳潮口收缩过程中最大流速不会超过2.6米/秒，因此1#纳潮口原计划按照传统方式从两侧陆推并在小潮汛集中平堵合龙。但实际情况显示，在1#纳潮口收缩至250米左右时，瞬间实测最大流速达到了4.5米/秒左右，两侧已无法利用泥浆泵陆推，随着两侧袋体逐渐被冲刷，龙口宽度又逐渐变大，而且即将面临大潮汛，大潮汛期间流速更快，龙口护底面临冲刷的危险。根据定期测量结果显示，龙口中心水深已由最初的-2.5米冲深为-3.5米左右，显然部分前期施工的护底袋体已经遭到了冲刷和破坏，很有可能局部排体也有异常情况。

经过对现场实际情况进行了认真细致的分析，我们认为仅靠陆上两侧泥浆泵推进已无法实现纳潮口的正常封堵，而且大潮汛期间将面临更大的损失。考虑到现场铺排船还未撤点，我们提出了利用铺排船作为施工平台结合人工充灌的方案进行龙口的封堵，即铺排船抛锚定位于龙口正中央，起到挡水坝体和兼顾施工作业平台的作用，在高平潮时将袋体沉入水底并充灌砂固定袋头，利用落潮时水流将袋体托浮于水面形成支撑，工人在上浮袋体上利用另外袋体再次逐层进行充灌，直至袋体出水。该方案不但利用铺排船阻挡了龙口中心处湍急水流，关键是利用水流对初始袋体的托浮作用，为人工袋体充灌提供了临时的但是稳定的水上施工平台。

利用以上方案，首先在高平潮利用铺排船在17+280处即龙口中心位置充灌水下沙袋，抢出了约20米X20米大小的临时施工平台，将原来250米宽的口门变成2个100米左右宽度的临时口门，然后利用该施工平台分四个工作面分别向两个口门中心推进，17+140、17+440两岸侧仍利用泥浆泵和人工进行陆推。期间同样采用铺排船结合人工的方式，最终在一个小潮汛期间顺利实现了1#纳潮口的封堵合龙。

具体详见下图：

铺排船17+280处临时平台充灌

在船铺临时袋体上再次充灌袋体出水

4、结束语

借鉴1#纳潮口合龙方案，2#纳潮口和3#纳潮口先后顺利实现了封堵合龙，事实证明，在纳潮口口门宽度较大（200米以上）、口门水流湍急，水深又无法满足岸上陆推的情况下（即水深在-2米～-3米左右），采用施工船舶结合岸上人工进行龙口的合堵方案是切实可行的，其本质也是将龙口宽度化整为零，同时也是龙口平堵和立堵方式的有机结合。但本人认为，该方案的成功与青草沙工程特有的工况条件是分不开的，在以后其他类似工程的实施过程中，该方案仍需根据现场实际情况进行调整，现对该方案的若干经验分析如下：

4.1、关于龙口周边水深

考虑到目前市场上铺排船吃水一般在2米～2.5米之间，运沙船吃水一般在3米～3.5米之间，为保证铺排船的进出点以及正常充灌袋作业，龙口内外两侧水深条件必须具备。

4.2、关于外侧抛石棱体

按照常规合龙经验，龙口收缩前一般在龙口外侧进行抛石坝施工，以减缓大潮汛期间水流流速，同时起到临时保护的作用。但改用铺排船合龙的情况下，抛石坝已没有实际意义，铺排船本身能够起到阻断或者减缓水流的作用。另外，抛石坝的存在也会影响铺排船和沙船的正常作业。

4.3、关于铺排船供砂

考虑到合龙时时间极其紧张，而且水流很急，所以充灌袋的效率必须得要保证，必须确保在平潮将袋头完全沉入水底，并且在水流没有明显变快的情况下利用船铺袋体作为临时平台将上层若干层袋体全部充灌直至出水，这些砂源全部必须由铺排船提供，因此应提前充分考虑现场情况，配备好足够的吸砂泵和运砂船，确保砂源的充足。另外，取砂砂源应较近，青草沙砂源丰富，吸砂泵距离铺排船运距仅500米以内，极大的加快了现场的施工效率。

4.4、关于前期护底排体

考虑到铺排船和沙船的进出点行驶安全，前期铺设的龙口段保护排应以加强的沙肋软体排为主，尽量不能采用联锁片排。

4.5、关于船铺平台袋体的规格

本方案最关键的因素即是利用水流对船铺袋体的托浮力，然后在浮起的袋体上继续充灌新袋体，逐层加高，直至袋体出水。因此，最初由铺排船充灌入水的袋体既受到水流的冲击力，由受到上层袋体的自重压力，很容易破损。所以该袋体强度必须很高，建议用250g以上的机织复合布，加筋袋需加密。

作者简介：刘涛（1981―― ），男，硕士在读，工程师，工作单位：上海交通建设总承包有限公司，主要从事港口海岸及近海工程施工和研究