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1．筑堤材料和堤型選擇

圍堤常用的堤型有土石堤﹑拋石堤﹑混凝土或漿砌石堤等，土石堤和拋石堤對地基變形適應性好，對承載力的要求最低，混凝土或漿砌石等剛性材料對地基基礎要求較高，在本工程區并不適用。結合上海及其他沿海地區類似工程的實踐經驗，充填袋裝砂棱體斜坡式圍堤結構型式具有因地制宜、就近取材、施工工藝成熟簡單、施工速度快、工期短、節省工程投資等優勢，并且對軟土地基產生的變形和沉降適應性強，因此優先采用充填袋裝砂棱體斜坡式圍堤結構。這種堤型結構采用充填砂管袋構筑堤身內外棱體，堤芯則可采用吹填散砂或回填粘性土。采用充填袋裝砂棱體斜坡式圍堤結構的關鍵是必須有合適的筑堤砂源，從節約投資的角度，優先考慮就地取砂。根據地質資料，本工程沿堤線的堤基表層土從北至南依次為粘質粉土、砂質粉土和粉砂。從堤基表層土質量分析可知，1＃和3#修復區以及2＃修復區北段為②3-1粘質粉土，不宜沖填，因此上述區段均缺少砂源，解決筑堤砂源是確定該區段圍堤結構型式的關鍵。本工程堤線灘地高程一般在2.0~3.5m，處于潮位變化區間內的中高灘，工程區灘勢平緩，-1.0m等高線距離本工程圈圍大堤堤線基本在3.0km以上，與一般的高灘或低灘圈圍工程相比，筑堤施工、材料運輸和設備都受到很大的限制。

以下對兩種筑堤砂料來源進行分析：（1）利用2＃修復區南側相對豐富的砂源。地勘資料表明，2＃修復區南側堤基表層分布厚度10m以上的粉砂，砂質較好，結合隨塘河開挖剝離表層淤泥后，即可采砂。主要存在的問題是砂源運輸的難題，1＃和3#修復區全部區域堤線距離南側砂源點約為12~19km，平均運距約為16km，2＃修復區北部區域堤線距離南側砂源點約為4~12km，平均運距約為9km，均需采用長排距吹填輸泥管線供砂，對施工工藝和施工設備的要求較高，砂料成本相對也較高。（2）采用本工程區域外的砂源。若采用外來砂進行堤身填筑或吹填，直接通過水路至堤前進行材料運輸的難度較大，需通過八滧港水閘外側河道和老東旺沙水閘外側河道作為水上材料運輸的通道，且需要二次轉運，本工程堤線長達20多公里，其運輸距離較大，成本較高，對工期也有一定影響。而且目前長江口筑堤砂源嚴重短缺，砂源可開采點和可開采量均較少，砂料成本大幅增加，對工程投資影響較大。由以上分析可見，1＃和3#修復區以及2＃修復區北段區域砂源運輸和來源均比較困難，應盡量減少筑堤用砂量，方能控制投資。為此提出兩種筑堤方案：方案一是外棱體采用充填袋裝砂施工，堤身堤芯采用隨塘河開挖土方直接按回填粘質粉土壓實方式填筑；方案二是傳統的全斷面用吹填砂筑堤方案，即內外雙棱體采用充填袋裝砂，堤身堤芯采用吹填砂和充填砂袋子堰填筑。筑堤方案一和方案二見圖1~2。采用潮間帶就地取土筑堤的設計思路，突破了上海地區傳統圈圍工程的充填袋裝砂筑堤方案，為便于主體工程的施工，同時也為主體工程采用粉土填筑堤芯施工工藝的可操作性積累更多的現場施工經驗，先行開展施工便道工程。施工便道工程于2009年12月底開工，2010年12月底基本完工。該工程是第一次在上海沿海灘涂較大規模的采用灘地取土的方式進行筑堤，帶有較強的試驗性質，由于是在中高灘地上就地取土筑堤，施工條件差，施工難度較大，施工期間受自然條件影響較多，在施工中遇到了許多新的問題。主要可歸結為以下幾方面：1）工程戰線長，地質情況復雜多變，筑堤土料的選擇對筑堤效果影響較大。2）潮汐對就地取土筑堤施工的影響大。3）天氣狀況對工程施工進度影響很大。4）施工機具及施工工藝的對工程進度和質量影響大。總結先期實施施工便道工程的經驗和存在的問題，認為直接采用就地開挖取土筑堤的最主要缺點是施工質量控制難度較大，工期可控性不強，不確定風險大，主要表現在常規機械設備在灘涂上挖、運、填、壓工序較復雜，固結壓實施工受天氣和潮水影響大。因此，與傳統充填砂袋筑堤方式相比較，其效果不理想，后期大規模應用于主體工程堤型方案實施難度和風險較大。另外，2#修復區南段圍堤外棱體砂源供應考慮結合隨塘河開挖就近取砂，并供應北段區域做為構筑圍堤充砂管袋外棱體。取砂結合隨塘河開挖進行，由人工采用水力沖挖機組開挖砂土，再用大功率泥漿泵接力的方式輸送至北段區域的泥庫中。灘涂就地取土（砂）同樣存在較大的人員安全隱患，管理難度較大，受自然條件影響大，作業時間相對較短，而且一潮水過后會形成回淤，影響采砂質量和效率，采砂功效大大降低。對棱體合龍和后續工程的開展形成一定的風險。為從根本上消除上述風險，確保主體工程能夠按計劃順利完成，根據砂源情況和前期施工道路工程實踐經驗，最終采用堤型設計方案為：（1）1#（3#）修復區和2#修復區北段（樁號E5+266以北）地表層以粘質粉土為主，圍堤堤身用砂（包括內外棱體和堤芯砂）全部采用外來砂（工程區域外砂源），圍堤全線合攏后，青坎填筑結合修復區隨塘河就近采用機械開挖粘質粉土回填壓實。（2）2#修復區南段，地表層以砂質粉土和粉砂為主，圍堤外棱體采用外來砂填筑，外棱體合龍后再結合修復區隨塘河開挖，就近采用水力沖挖吹填內棱體、子堰、堤芯和青坎。

2．護面結構方案比較

本工程對采用柵欄板、扭工塊體、螺母塊體和四腳空心方塊四種護面型式的圍堤斷面進行經濟技術比選，以順堤段為例，四種方案斷面結構型式如下：方案一：柵欄板護面型式，迎水側采用0.25m厚柵欄板護面，其下設0.3m厚灌砌塊石，0.20m厚袋裝碎石。采用單坡，外坡坡比為1：3，內坡坡比1：2.5，設20m青坎，堤頂高程7.80m，防浪墻頂高程9.00m。防浪墻高度1.20m。方案二：扭工字塊護面型式。迎水側采用規則安放1.0t扭工塊體護面，其下設0.30m厚干砌塊石，0.25m厚袋裝碎石。采用單坡，坡比為1：3，內坡坡比1：2.5，設20m青坎，根據《海堤工程設計規范》，不計防浪墻的堤頂高程不低于設計潮位加0.5H1％，堤頂高程取7.70m，防浪墻頂高程8.50m。方案三：封底螺母塊體護面型式。迎水側采用0.4m厚封底螺母塊體，其下設0.30m厚袋裝碎石，采用單坡，坡比為1：3，內坡坡比1：2.5，設20m青坎，堤頂高程8.10m，防浪墻頂高程9.30m。方案四：四腳空心方塊護面型式。迎水側采用1.0t四腳空心方塊，其下設0.30m厚干砌塊石，0.25m厚袋裝碎石，采用單坡，坡比為1：3，內坡坡比1：2.5，設20m青坎，堤頂高程8.10m，防浪墻頂高程9.30m。

各方案優缺點見表3。首先四個方案在技術方面都很成熟，差別主要是對風浪的適應性和外觀上。柵欄板護面施工質量可靠，美觀，在設計波高小于3m的情況下，所需厚度一般在50cm以內，經濟性上一般較扭工字塊、四角空心方塊等人工塊體更節約。封底螺母塊體因取消傳統螺母塊體的砌石墊層結構使投資有較大幅度的降低，而且節省工期，是較好的護面結構，但因其抗風浪能力有限，不宜用于風浪較大的堤段。四角空心方塊對墊層作用為點作用方式，如采用混凝土板作為墊層受力不好，容易破碎，因此采用砌石比較合適，總體造價比柵欄板略便宜，但由于塊石運輸及上海地區塊石來料難度大等因素，本工程擬不予采用。綜上所述，本工程順堤擬推薦采用封底螺母塊體護面結構。

3.結語

（1）在潮位變化區間內的中高灘涂上構筑圍堤，與一般的高灘或低灘圈圍工程相比，筑堤施工、材料運輸和設備都受到很大的限制。通過筑堤材料來源、運輸、施工方法的分析比較，推薦安全可靠、節約投資的堤型方案用于工程。（2）通過圍堤不同護面結構型式的比選，推薦采用封底螺母塊體護面，與傳統螺母塊體相比底部封閉，不設硬質墊層，可節約工程投資，具有一定的抗風浪能力，對類似工程具有參考意義。

作者：吳雄遠單位：上海勘測設計研究院