钱塘江强涌潮区围垦工程施工方案的研究与实践

摘要:九上顺坝围垦工程位于钱塘江强涌潮急流顶冲地带,距主江道最近,围垦难度大,根据该地区高程低、沙滩软、工程险的特点提出实施方案,对各个施工步骤进行合理科学的研究比较,从而选定最佳方案。

关键词:围垦工程;施工方案;涌潮区;钱塘江

1　基本情况

钱塘江赭山湾九上顺坝围垦工程面积46617hm2,位于钱塘江强涌潮急流顶冲地带,地处萧山钱江农场附近,距杭州国际机场5km,距钱江二桥人口处3km,距钱江六桥1km,是萧山区今后经济发展的黄金地段。整个赭山湾整治规划从1958年开始,第一期工程至1970年完成,抛坝11km、筑堤1517km,既使白虎山至九号坝之间的海塘达到治江规划线要求。又围成土地333313hm2,现属萧山的红垦、红山等农场。第二期工程于1982年止,完成九号坝至东风角之间海塘8km。第三期工程从1984年开始抛坝至1989年完成,围涂34617hm2,剩下的从九号坝上游至东风角长512km,可围滩涂46617hm2,俗称“九上顺坝围垦”。该期围垦堤线按钱塘江治江规划线布置,是赭山湾最后一期围垦,距主江道最近,受涌潮急流破坏力最强,堆石坝多次抛筑,多次被冲断未能封堵,围垦难度很大。

2　围垦工程的研究与实践

2.1　本期围垦特点
本期围垦工程是萧山区历史上围垦难度较大的一次,与其他围垦相比,具有3个特点。
(1)高程低。该期围垦堤线长512km(已达到钱塘江治江规划线),堤线位置平均高程4103m,比平均适围高程518m低1177m,其中东风角0+000开始向东北方向至2+800段长2800m,堤线位置,最高高程517m,最低高程312m。3+200至4+800段长1600m段堤线位置最高高程为2165m,最低高程为0104m,平均高程1122m,是历次围垦中高程最低的一期围垦。
(2)沙滩软。由于沙滩属新淤涨土,表层淤泥厚,滩涂面软弱易陷,行人困难,给架设高、低压线路、运输、安装变压器带来很大困难。
(3)工程险。本期围垦工程于2000年2月份开工,属春季围垦,施工期雨水多,外江水位变化大而快,而且由于涂面淤软,原有抛石坝有大量块石被涌潮冲散,堤塘清基困难,堤身防渗截流难度很大。由于淤泥含量高,导致筑堤泥浆沉淀时间长,固结速度慢,堤身稳定加高难,大堤形成后又将受到梅雨季洪水冲刷和秋汛大潮顶冲的双重威胁,属萧山历次围垦中工程风险最大的一次。

2.2　本期围垦的实施方案
本期围垦根据滩涂高程低、潮流沟深而宽、涂面软弱易陷、工程位置险要等特点,按照围垦结合治江的原则,制定了一次规则分两期实施的围垦方案。具体是全线采用上下游同时机械化抛石促淤,低高程段采用泥浆泵外江水下取土填淤,龙口深槽处采用堤线暂适当退进,筑临时过渡性围堰,形成内封闭,以加快龙口回淤,再按设计堤线完成围堤任务。其中:计划一期工程筑堤41247km(其中一线固定堤线长21262km,过渡斜堤11985km),围成面积280hm2;二期工程筑堤41105km,其中:一线固定堤线长31005km,过渡围堤111km,围成面积18617hm2。

2.3　围垦工程施工的研究与实践
(1)平面布置。
堤轴线的布置,根据原有地形与促淤的实际情况,除按规划线尽可能一次围成固定堤线外,根据一次规划分期实施的方案,又考虑滩涂适围高程拟定一期围涂范围,并尽可能围进原有1号坝节制闸,以便构通内地河道,解决必要水源与临时排涝通道,又达到了以围促淤的目的,还可争取时间,加固新围堤塘,加快实施二期围垦,以逐步创造条件达到规划要求治理江道的目的(图1)。

(2)设计标准。
围垦一线堤塘按防御百年一遇洪潮水位的标准设计。同时,考虑到抛石坝几经涌潮冲动,造成堤塘部分基础夹有石方,难以清基。为了防渗需要,除有条件尽可能采用挖槽清石截水防渗外,在大堤内坡910m高程,加设5m宽的中平台和提高了护塘地的高程,使其达到710m,增加了堤身的渗径长度,提高了防渗效果。又根据筑堤需要土方量开挖沿塘河,以达到堤成河通的目的(图2)。

(3)围垦工程施工实践。
本期围垦的施工方法,总体上可分为两种:即对一期工程采用小断面闭气、大断面跟进的施工方法;对二期工程采用留出龙口,全线推进的施工方法。
●抛坝促淤的方法选择。由于本工程处于坐弯顶冲的特殊地段,涌潮对工程破坏力很强,抛坝堵口的方法有两种:常规的抛石促淤方法,即先易后难,先完成上游3000m坝的堵口促淤,再抛堵下游最深最大的缺口;上下游同时挺进,这样可以减轻涌潮从下游进入后,对上游坝身的冲失程度和加快合拢的进度,提高促淤效果。两种方法经理论分析和实践比较,确定采用第二种方法,于11月25日两头挺进,获得满意的结果。
●抛石坝断面的确定。抛石坝断面的设计,既要考虑坝身安全需要与节省工程量投资,又要考虑工程实施时,作业面的需要。为此设计坝面宽为8m(双车道),高程采用在平均高潮位以上1m左右,即高程为810m。边坡1∶115—112。70%块石、30%石碴混抛,既达到坝身密实又有反滤效果,同时完成了施工交通路面,这样可保证作业时间与工程进度。
●抛坝促淤经验的探索。当初为了加速促淤的要求,暂留进潮口于400m,待上游280hm2淤涨围堤以后,抛石坝全线合拢,但发现余下的13313余hm2滩涂,因光靠抛石坝中渗水进入滩涂,促淤进度缓慢。经研究又选择在下游坝身较好、修复容易的地段,在高程610m以上开引潮促淤口子80m,加快了促淤进程,这样不到1个月的时间,余下的18617hm2滩涂除200余m缺口外,其余基本达到了适围高程,为实施二期围垦创造了条件。
●施工顺序与原则。要抓住小潮汛低潮位的有利时机,突击先筑小断面,把1d两潮拒之门外,再以快于(015～018m)/d增潮速度加高加固。同时为了解决取土困难,采用水上与水下、堤内与堤外同时取土,待小断面闭气以后,全部转入堤内取土,以加快进度,减少投资。
●龙口封堵。在进潮龙口部位,由于流速过高、高程低,堵口筑堤难度很大。采用适当退进200～300m,先筑临时月形子堰,以减少进出口水量,减轻退潮时水流对龙口的冲刷,使缺口自然促淤。实践证明,围堰筑成以后,不到半个月,缺口已基本淤平,再按规划线筑堤,这样顺利地完成了第二期堵口围垦18617hm2的任务。
●抛石护坡。在土堤竣工并经验收合格以后,立即组织力量,一面进行塘面泥结石路面修筑,一面在外坡铺土工布,抛50cm厚石碴反滤层,再抛块石厚1～115m护坡防潮、度汛,为大汛过后冬季建设永久性标准海塘打下基础。

3　结　语

九上顺坝围垦工程,经过精心的研究设计、科学合理的施工,自1999年10月30日开始抛石筑坝至2000年1月14日,抛石坝基本合拢(除400m预留缺口外),并于2月26日至3月15日完成一期围垦280hm2。紧接着对二期围垦滩涂采取促淤、填淤、回淤等多种措施,迅速填平了潮流沟和低洼滩地。从4月27日开始到5月初首先完成了龙口月亮形子堤,形成了二期围垦的封闭圈。6月7日至6月13日,按设计堤轴线要求完成了龙口的封闭。至此,九上顺坝250hm2围垦工程全面完成。实际共完成土方240万m3,抛石65万m3(其中抛石加固坝身及堵坝用石40万m3,抛石护坡25万m3),投工35505工,出勤泥浆泵5880台时,共投资5000万元左右。
由于围区土地平坦,地层深厚,淡水资源可靠,排涝出口近,且位于大中城市和杭甬、杭金衢高速公路附近,交通便利,是发展鲜活高档农产品、副食品的优良商品基地。该区块濒临钱塘江,风景优美、交通便捷,是观潮、疗养、度假、农业园区观光和房地产开发的好地方;也是吸引外商投资办厂的黄金地段。其投资开发的效益估计是十分显著的。同时通过围垦拉顺堤线,改善湾道水流条件,束窄江面,刷深主航道,有利于发展航运事业,也完成了赭山湾九上顺坝段已经历38年的治江任务,因此工程具有显著的经济效益和社会效益。