大型圈围工程单龙口构筑及合龙施工方法研究

　　摘要： 大型圈围工程采用单仓圈围方案和单龙口合龙方式时，工程投入少、施工效率高、经济效益好，但目前关于此类设计施工的理论研究和工程实例却不多见。在系统总结上海南汇东滩N1库区消纳工程渣土应急圈围工程单仓圈围设计和单龙口合龙实践经验的基础上，深入论述了布设位置、底坎高程、布置形式等单龙口设计的关键技术要点，对比分析了单仓圈围工程单龙口合龙的施工效率、经济效益及对施工工况的适用性，并通过龙口口门附近流场的数值模拟和水力参数分析，设计了龙口的构筑和防护方案，总结形成了适用于大型圈围工程单龙口合龙的施工工艺方法，以期为类似工程提供借鉴。

　　关 键 词： 圈围工程; 单仓圈围; 龙口构筑; 合龙施工

　　0 引 言

　　随着中国经济社会的飞速发展，沿海地区的土地资源日渐短缺[1-2]，所以围海造陆工程大量兴建[3-5]。圈围工程施工的关键在于龙口的合龙。以往大型圈围工程通常采用建设围梗[6-7]、分割围区[8-9]、设置多龙口进行合龙的分仓圈围方式，但已不能满足沿海城市快速有效获取土地资源的迫切要求[10]。特别是当圈围工程的单体圈围面积巨大时，以往方法的施工量会更大[11-12]、施工工期会更长、工程投入也会更多[13-14]。大型圈围工程若采用单仓圈围的方案，设置单龙口进行合龙，是最为快速、经济、有效的施工方式，也具有较好的推广应用价值和前景[15-17]。但是，单仓单龙口合龙方式会使龙口处的汇水量集中，进出口门水流的冲刷力增强，极大增加了龙口构筑、保护及合龙的难度。而且圈围工程外侧通常为开阔水域，施工区域气象、潮汐、风浪以及地质等条件非常复杂，施工作业天数少。另外，选择单仓单龙口合龙方式，也会使施工工作量集中，作业内容增多，施工强度加大[6，18]。所以，大型圈围工程选择单仓圈围方案和单龙口合龙方式时，综合分析确定合理的龙口构筑和保护方案，创新开发科学的单龙口合龙施工工艺，就显得尤为重要。但是，目前关于此方面的理论研究和工程实例较少。基于上述考虑，本文在系统总结浦东新区南汇东滩N1库区消纳工程渣土应急圈围工程单仓圈围设计和单龙口合龙实践经验的基础上，深入论述了单龙口设计的关键技术要点，对比分析了单仓圈围工程单龙口合龙的施工效率、经济效益及对施工工况的适用性，并通过龙口口门附近流场的数值模拟和水力参数分析，设计了龙口的构筑和防护方案，总结形成了适用于大型圈围工程单龙口合龙的施工工艺方法。

　　1 工程概况

　　南汇东滩N1库区应急圈围工程位于上海市浦东机场外侧已经建成的滩涂促淤圈围工程与大治河延伸段之间。该工程的圈围面积约为14.67 km2，由北堤、东堤、南堤3条圈围大堤构成，其中北堤长2 250 m，东堤长5 455 m，南堤长3 508 m，圈围大堤总长11 213 m，如图1所示。围内成陆设计回填高程4.5 m，消纳工程渣土总方量为3 900万m3。

　　工程所属区域潮汐为非正规半日浅海潮，潮流的流向均为往复流，并与沿岸岸线平行，单潮平均周期为12 h 25 min，潮波以前进波为主。多年统计资料表明，该型潮波的潮差较大，平均潮差可达5.92 m。圈围工程区域处于长江入海口，入海口外潮流具有旋转流的性质，入海口内潮流由于受到河岸的约束，呈现为往复流的性质。进入口门之前的潮流流速与外海潮流流速基本一致，进入口门之后的潮流流速与潮位存在相位差。工程所在的南槽水域水流流速较大，最大流速为2.88 m/s。

　　圈围工程位于长江口，波浪以风浪为主，盛行浪向与盛行风向颇为一致，龙口所在的东堤在原促淤堤内侧，两堤中心线距离远大于半个波长，堤前滩地底高程在1.0～2.0 m之间，高于多年平均低潮位(0.77 m)和200 a一遇低潮位(-1.03 m)，主堤堤前平均波高约为2.13～2.22 m，波周期约为7.41～7.56 s。

　　圈围工程位于长江三角洲的东南端，长江河口口门段南侧滩涂，面临东海，水域开阔，拟建场地属于河口、砂嘴、砂岛近潮坪地貌类型。在勘察所揭露的深度范围内，地基土上部主要为软流塑状的黏性土和松散～稍密状的粉性砂土，下部为中密～密实状的粉土、粉砂，土层分布尚稳定，属第四纪全新世Q4以来的滨海～河口相、滨海～浅海、滨海～沼泽相沉积层。中下部为河口～湖沼、河口～滨海相沉积层(Q4)。

　　2 单龙口设计技术要点

　　2.1 龙口布设位置

　　根据以往类似工程的施工经验，龙口位置的确定要依据以下3个原则进行：① 应尽量布设在两侧一定范围内的护底结构有较好抗冲能力的堤段，有利于龙口在保护期和合龙期的安全稳定;② 应尽量布设在滩面地势相对较低的位置，这有利于水流进出和龙口规模的控制;③ 应尽量避让周边已有或拟建的构筑物，可避免龙口所在位置普遍较大的水流对地形造成的冲刷破坏以及合龙期大量施工作业对船舶通行的影响。由于工程采用先促淤再圈围施工的方案，所以圈围大堤外侧已建有促淤坝，而且一期促淤工程已经实施完成。促淤坝坝顶高程3.7 m，内外侧均采用抛石和混凝土联锁块软体排进行护底防护，防护宽度分别为70 m和55 m。促淤壩设有一纳潮口，纳潮口现状宽度为2 200 m，底坎高程为1.0 m。根据龙口布置原则和纳潮口区域地形护底条件，选择在外侧促淤堤纳潮口段布设圈围大堤龙口。

　　2.2 龙口底坎高程

　　圈围大堤龙口底坎高程的确定，需要根据圈围大堤轴线处的现状滩面地形、多年平均低潮位及已有建筑物等条件综合分析考虑。根据该工程外围已建促淤坝纳潮口附近的地形测量资料可知，圈围大堤堤线滩面高程在0～1.0 m之间，圈围大堤堤线内侧现状滩面高程已经基本高于0.5 m，仅局部区域(拟布设龙口的位置处)还低于0.5 m，0.5 m等值线距离圈围大堤中心线最远约为200 m，圈围大堤外侧与促淤坝之间的底坎高程也低于0.5 m。另外，通过潮位分析报告可知，距离N1库区最近的中浚站观测到的多年平均低潮位为0.77 m。综合以上因素考虑，拟定原促淤坝纳潮口底坎高程维持1.0 m不变，圈围大堤龙口段底坎高程可取为 0.5 m，这不仅便于龙口所在位置圈围大堤堤身的软体排结构施工，也能够有效加大堤身所在位置的水深，有利于堤身段龙口的保护。

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文章名称： 大型圈围工程单龙口构筑及合龙施工方法研究

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