砂体筑岛围堰在龙海市锦江道东段防洪防潮工程中的应用

【摘要】 本文介绍砂体筑岛围堰的结构型式和堰体防渗处理的设计与施工方法，通过本工程的实践证明，砂体筑岛与围堰相结合在河道中创造干地施工条件，这在具有大量砂源的地区且水下砼工程施工困难的情况下是一项技术可行、经济合理、节省工期的施工方案。

【关键词】 路堤结合 砂体筑岛围堰 防渗 复合土工膜 抽排水

一 工程概况

九龙江为福建省第二条大河，流域面积13580km2，主要支流有北溪和西溪，于龙海福河汇合后，分南、中、北三港入海。龙海市区地处九龙江南港下游锦江道南岸，人口稠密，经济发达；但因地势低，易受九龙江洪水和潮水的威胁，且沿江道路狭窄，交通拥挤，加上路面破损，有碍城市景观。锦江道东段防洪防潮工程采用路堤结合方式，即在外侧按城市防洪标准修建堤防工程，内侧修建集休闲、观光、旅游、交通功能为一体的城市综合性Ⅱ级主干道路，以解决城市防洪和交通问题。

锦江道东段防洪防潮工程分期实施，本期修建堤防工程总长1.017km，堤后道路路幅宽度50m，其中在桩号0+508处社设4孔桥涵一座，桥涵位于锦江道与龙海内河交汇处，全长21.5m，宽50.0m，过水断面面积为4孔×4.5m×4.0m，钢筋砼箱涵结构，桥涵底高程-2.6m，顶高程3.6m，基础由118根Φ800钻孔灌注桩组成，桩长19.8m，砼4607m3，施工工期6个月，开工日期2006年11月23日，完工日期2007年5月20日，桥涵施工为本工程施工的关键项目。

锦江道平均年最高潮位：4.15m，设计洪水位：4.65m（P=2%），平均年最低潮位：-0.48m，由于桥涵地处两河交汇处，考虑到水下施工难度大、施工跨雨季并可能受到台风影响，施工工期紧、任务重等因素，经施工方案比较，采用吹填砂体筑岛与围堰相结合的施工方案创造桥涵干地施工条件，该施工方案即砂体筑岛围堰在我省水利工程施工中首次采用。

堤路和桥涵地基特性：由上层而下依次为淤泥、细砂、中砂、砂砾石，下伏火成岩等。

二 筑岛围堰施工方案和围堰材料选择

1.首先，用采砂船运砂至桥涵施工场地，通过皮带运输机输送抛砂填筑成顶长120m、宽80m、外边坡比1：3.0，顶高程5.65m、上游边宽6.0m，其它三边宽度3.0m，内边坡比1：2.5，内部高程为2.0m的砂体岛；其次，在迎水坡面铺设复合土工膜，从顶部延伸至水下过坡底部向外延伸，并在土工膜上铺压砂袋，以做好防渗工作；第三，在筑岛内部创造干地施工条件，以进行钢筋加工、砼拌和、桥涵灌注桩基础施工；第四，当桥涵灌注桩基础施工结束后，将筑岛内部高程由原来2.0m再下挖至桩顶标高-2.7m，将原来的筑岛转为高8.35m的围堰，为桥涵砼垫层、钢筋砼桥涵干地施工创造条件。采用上述施工方案，同常规水下砼施工方案相比，有利于节省工程造价和施工工期，保证砼桥涵及砼桩基础的施工质量。

2.由于筑岛围堰工程量大，如采用土石混合材料进行筑岛围堰，一是材料来源困难，二是工程造价相对较高，三是施工工期长。经过论证，确定采用河道上下游现有资源――中细砂，其优点一是就地取材，二是大幅度降低工程造价，三是有效缩短施工工期，四是筑岛体中部挖除的砂可用于两侧路基回填。本工程围堰工程量约4万m3，仅20天即完成施工任务，从而大大缩短工期，确保主体工程顺利实施。

三 围堰结构型式和防渗处理

砂体筑岛围堰相结合特别是砂体围堰成败的关键是防渗和控渗，本工程采用外边坡铺设复合土工膜防渗和上游铺盖延长渗径，内边坡导渗排水，防止砂堰体、堰基渗流失稳破坏的方法，围堰结构型式和防渗处理方案具体如下：

按2.1条砂体筑岛成型后，外边坡（迎水坡）比为1:3，在外边坡面铺设复合土工膜，从筑岛顶高程5.65m处开始铺设延伸至水下过底部10m处做为上游铺盖以延长渗径，在该坡面土工膜上铺压厚30cm的砂袋，在堰脚土工膜上铺压厚150cm的砂袋以保护土工膜的防渗效果，在围堰外边坡底部按50cm间距打一排长4m的木桩，以增强堰体的抗滑能力，并可防潮水冲刷，以提高其稳定性。在筑岛内部高程2.0m进行的桥涵灌注桩基础施工结束后，将筑岛内部高程由原来2.0m下挖至-2.7m，形成高8.35m的围堰，其内边坡坡脚处铺设砂袋排水棱体导渗排水。筑岛围堰的平面图和剖面图见图3―1、图3―2。

四 复合土工膜施工

本工程前期砂体筑岛后期转为砂体围堰，为达到确保主体工程安全施工和基坑渗水量小，围堰实施成败与否，关键在于复合土工膜施工效果，铺设复合土工膜主要过程如下：

1.堰面整坡：堰体形成后，按设计内外边坡比要求进行整坡。

2.铺设复合土工膜：首先将复合土工膜安放在堰顶，自上而下滚铺，然后再将相邻的复合土工膜卷材向下滚铺，幅边按10cm进行整平搭叠焊接，之后进行砂袋铺压；水下部分需采用人工潜水定位，以做好迎水堰坡、堰脚及铺盖复合土工膜水下长度的正确铺设和搭接工作，它是围堰防渗、控渗成败的关键。

五 围堰挡水位实际效果分析

本工程后期的砂体围堰堰体迎水坡均从堰顶到堰脚铺设复合土工膜且通过堰脚各自水平延伸10m，围堰外边坡四面临水；根据工程地质勘察资料，围堰处河床地基表层约1.0m厚为淤泥，其下为细中砂，厚度为6～10m，渗透系数为2.04×10-2cm/s（抽水试验值），下层为砂砾层，渗透系数为2.54×10-2cm/s。由于土工膜的不透水性，因此，可认为砂堰体渗漏量很小，基坑渗流量基本来自河床堰基下的细中砂层和砂砾层。主体工程施工期间实际观测结果和上述分析基本一致。

围堰堰基单宽渗流量计算公式：

q=KHT/(L＋0.44T)

式中：K为渗透系数，根据地质勘察资料，取2.0×10-2cm/s；

L为渗径长度；

H为堰上下游水头差；

T为透水地基深度。

围堰形成后，在围堰坡脚分别设集水沟和集水坑，将围堰堰基渗水通过集水沟引入集水坑，在集水坑中设抽水点，形成日常抽排水系统，渗水趋于稳定后，通过抽水量观测实际渗水量。

围堰基坑抽水点：围堰外水位数值为潮水位涨落值，平均年最高潮位：4.15m，日常平均高潮水位2.70m，堰内基坑高程-2.7m，施工期间，闸前堰后抽水点正常情况下备用3台额定功率为4.0kw和1台7kw潜水泵每天抽水。高潮位时使用1台7kw和2台4kw潜水泵抽水；低潮位时使用2台4kw潜水泵抽水能满足干地施工要求。日最大抽水量约4312m3，即49.9L/s。

通过施工过程的基坑抽水监测，实际每天抽水量同按综合渗透系数k=2.04-2cm/s计算理论计算渗水量相比小一些，且无出现管涌、流土等渗流失稳现象。砂体筑岛与围堰相结合的施工方案有效地创造了砼桥涵干地施工条件。

六 结语

通过本工程的实践，砂体筑岛与围堰相结合在河道中存在大量中细砂源的地区是一项技术可行、经济合理的施工方案。砂体筑岛与围堰相结合为主体砼工程创造干地施工条件，以确保其施工质量、降低工程造价、节省工期，但其成功与否主要取决于堰体防渗和控渗措施是否得当。本工程采用铺设复合土工膜于迎水坡且过堰脚向前水平延伸10m，土工膜上用砂袋铺压；背水坡脚采用袋装砂排水棱体导滤的防渗技术，并在实施时关键做好水下单块膜间和边膜与岸坡的搭接工艺。实践证明效果好；另外，要根据堰基地质条件，堰前后水头差高达6.85m等因素，按堰体边坡稳定要求堰体上下游边坡比，按河床实际地质勘察资料计算出堰基渗水量，布置好抽水方案，以保证及时排水，使主体工程顺利实施。