围垦工程中软基水闸围堰的设计与施工研究

【摘要】水利工程项目中，若是软土地基处理不恰当，将导致上层不均匀沉降，危害整个工程项目的施工。由此围垦工程的设计和施工中，应注重对软基水闸围堰的设计以及施工。通过对软基水闸的特征分析，对水闸围堰的设计以及施工奠定了基础。而后针对围垦工程中的软基水闸围堰提出了具体的设计和施工方案，为类似围垦工程的软基水闸围堰的设计以及施工提供了可供参考的经验。

【关键字】围垦工程；软基；水闸围堰；设计；施工

水闸通过利用闸门进行挡水和泄水，一般设置在河道、湖泊、沟渠和水库当中，为国民经济的发展提供了较大的经济效益。随着建设技术的逐渐提高，水闸的设计和建设也逐渐向着多样化的方向发展，并且其结构逐渐转轻、施工操作向着自动化、数字化和智能化的方向发展，由此更应加大管理的力度，严格规范施工，避免质量问题的产生。尤其是在地基处理过程中，软基是经常能遇到的施工状况，由此对围垦工程中软基水闸围堰的设计以及施工探讨具有十分重要的现实意义和价值。

一、软基水闸特征

1、土基渗透变形

在渗水作用下，土基由于其渗透性较好，容易在水流的渗透作用下产生变形，尤其是粉、细砂类型的地基，在水闸后容易形成翻砂冒水的现象，严重时甚至掏空闸基以及两岸，导致水闸整体沉降、倾斜，甚至断裂倒塌。

2、地基沉降

与其他的地基类型相比，软土地基的压缩性较大，抗冲刷的能力较差，从而导致细砂在冲刷作用下液化，同时在水闸自身的重量以及外在的负荷作用下，软土地基可能产生较大程度的沉降或者具有较大的沉降差，导致水闸闸室倾斜，引发止水破坏，甚至导致水闸底板断裂、引发塑性破坏甚至引发水闸失事。

3、冲刷作用明显

在水闸的泄流过程中，虽然保持一定的流速，但水流依旧存在一定的冲刷能量，而土基的抵抗冲刷的能力相对较低，由此将引发水闸下游的进一步冲刷，此时在水闸的下游往往容易产生波状的水跃以及折冲水流，这将加剧对河床以及两岸的冲刷。同时，水闸下游的水位变化较大，水闸下的出流还将形成远驱水跃、临界水跃、淹没较大的水跃，由此水闸的消能防冲设置也应满足各种运行条件的要求。

二、围垦工程中软基围堰的设计和施工

1、围堰的选型和设计

围堰的设计过程中，应对围堰所在地区的地理位置、地质状况、风浪状况、围堰施工时间、围堰的寿命长短、水闸的情况以及堰体的资料等多种因素进行分析，综合考虑，设立技术性和经济性分析。土石围堰结构较为简单，同时施工也较为便利。能就近取材，具有良好的经济性能和效果，同时也能使用不同地基的形变，在受到损伤后容易恢复，可优先选择土石围堰。

2、土石围堰断面结构的设计

围堰设计过程中，应对当前施工区域的涂面进行复测，同时还应扣除表层浮泥建设成为围堰建设的基面。若是滩涂面倾斜角度过大，由此在地形图上进行初步平面地形图的拟定。选择典型的部位进行断面的设计。由于外海侧潮水张罗较快，不利于抗滑性能的提高。由此内围和外围的的围堰应进行专门的设计。围堰的断面结构设计应从堰顶高程、边坡、平台、堰顶宽度、防渗体、镇压层等项目结构以及尺寸，实现了地基的处理和设计，最为重要的是地基的处理以及防渗体系的设计。围堰断面结构应进行抗滑稳定，满足抗冲刷、防渗，符合交通设计的要求。

3、地基的处理和设计

软土地基的处理以及设计，可使用塑料排水带法、土工织物铺垫法、塘身自重预压法、镇压层法等方法进行组合，一般软土地基的处理可采用插板法、以及镇压平台两种方法。

（1）插板法

插板法通过分期分级进行负荷的增加，使用塘身自身的重量进行预压，从而导致了软土地基进行排水固结，增加了软土地基的强度，最终可实现了全部设计荷载承载。这种方式提高了地基的承载能力，而塘身的断面较小，施工的土石方工程量较小，经济性较强，但插板法要进行分期加荷，施工的工期较长。插板法适应于地基强度较低、直接抛石投资较大且工期较长的工程。

（2）镇压平台法

镇压平台法通过利用天然强度以及镇压层的反向作用，和土石织物的加筋，有效提高了软土地基的承载能力，提高了地基的稳定性。由于镇压平台法不应进行地基的固结，缩短了工期，理论上可进行一次性填筑到顶。但由于使用了镇压层较宽，具有较宽的围堰断面，土石方的工程量相对较大，投资也较大。镇压平台法适应于地基天然强度较高的工程项目。

4、防渗体系的设计

防渗体系的设计较为可靠的渗透措施是使用闭起土方进行渗透。具有施工条件时，可进行土方的优先外运。若是使用海涂泥作为闭气土方，还应综合考虑到海涂泥在经过扰动之后具有极低的强度，固结缓慢，同时还应设置可靠的子堤，在短期内将土方推到顶出。闭气的土方设计应遵循几个原则，土方底宽要小，施工过程中具有可靠的措施进行土方底部石渣的清理，土方的宽度应在6～9m；围堰基坑侧宽度可根据抗滑稳定进行分析和确定；反滤层一般可使用300g/m2无纺布，若是坡面石渣垫层修正平顺了，使用彩条塑料编织布代替了无纺布，经济性较强同时也具有一定的防渗作用；闭起土方的防渗厚度；子堤顶板的宽度可通过稳定的计算，同时还应考虑子堤的施工要求。

三、围堰的施工

1、分层抛填

要保证完成施工的进度，还应按期完成第一层抛石体，尤其在使用插板法对软土地基进行处理时，在第一层荷载抛填上之后，能有效提高地基强度荷载，后续的荷载才能增加，其厚度可根据地基强度进行确定，应尽可能保证其厚度，厚度范围在115～210m。其他的每层抛石厚度在1～115m。在使用插板法处理软土地基时，还应按照加荷曲线进行设计。同时参照海堤抛填过程中按照原位观测进行结果的分析，明确分层填筑以及预压间歇期，若是按照镇压层平台法进行围堰的设计，一般不具有间歇期的要求，同时由于软土地基的灵敏度较高，在实际施工中将对软土基层强度由一定的破坏，在设计过程中难以对准确的参数进行确定。由此在每一层填筑完成以后，则可通过大潮汛的考验。再进行上层的加载。

2、龙口位置和合龙

当围堰围区的面积较大时，围堰施工过程中还要考虑龙口的设计，考虑合龙的措施。在围堰没有达到初期挡潮高程时，可在小潮的汛期进行合龙截流。同时由于合龙是在一次加荷到顶，同时对地基的承载能力要求较高，还应进行龙口的专门设计。龙口还可设计在围堰与海堤交叉的海堤上，或者将其设置到内围堰的适当位置。当龙口过水断面使用大块石护面应用，防止细石渣冲击到土方区，影响闭气。龙口处还应进行子堤的加宽。在龙口截流前应对龙口处土方基面上的石渣杂物进行清理。同时还应根据抄袭预报明确合理的初期挡潮高程。围堰全面达到了高程后，进行基坑的排水工作。同时还应根据每个月的潮汐预报以及风浪的状况进行逐步的升高，在台汛前完全达到设计的要求。由此可利用地基以及闭气候的土方后期固结强度，减少失稳的危险。

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