以龙湾二期工程中心为代表，通过深入分析海上围堰工程闸坝围堰工程，实施了常用土石围堰结构和材料的优化设计。 采用填砂袋结构作为主要结构来实现软土地基。达到最大装载量，提高装载率，加快煤气加固的技术优势，满足了基础稳定性，缩短了临时工程(围堰)的施工工期，接下来小编简单介绍一篇优秀水利工程论文。
1 工程概况
温州龙湾二期围涂工程位于浙东南的瓯江口南侧的东海岸，东临大海，南至瑞安市交界线，西接丁山一期围垦、天城围垦、永兴围垦、海滨围垦，北与温州浅滩工程隔江相望。围区总面积3.445万亩，为Ⅲ等工程。主要由海堤和水闸组成。工程概算总投资约194369万元，计划施工总工期48个月，其中第一阶段为27个月。海堤、水闸等主要建筑物级别为3级，设计防潮标准为50年一遇。围堰等临时建筑物级别为5级，设计防潮标准为非汛期5年一遇标准。根据现场施工交通条件和建筑材料供应条件，经综合研究，中心大闸围堰结构采用充砂管袋外加大块石压脚及灌砌石防护的结构形式，并取得了较好的经济和社会效益。
1.1 水文、气象
本工程地处浙江省东南沿海，属亚热带季风气候区，气候温和湿润，四季分明，雨量丰沛，光照充足。据统计，温州气象站气温年平均气温17.9℃，其中7月最高为32.1℃，一月最低，为4.6℃。
1.2 潮汐特征
本工程附近海区的潮汐，属正规半日潮。存在明显的高潮不等和低潮不等现象，春分至秋分间夜潮高于日潮，秋分至翌年春分间反之。其潮位设计成果见表1：
1.3 工程地质
中心大闸工程地质条件根据勘探孔揭露，闸址土层结构分布如下：
滩涂表部流泥层，厚约0.10～0.50m，含水量高，孔隙比大，性质极差。
Ⅲ0层淤泥质粉质黏土：浅灰黄～灰色，饱和，流塑，高压缩性。含有机质和细小白色贝壳碎片，夹粉土或粉砂。所夹粉砂或粉土含量分布不均，一般呈薄层状或团块。该层厚度一般为1.20～4.30m。物理力学指标：W=(43.1～61.6)%，ρ=(1.64～1.92)g/cm3，Es=(1.66～3.55)MPa，快剪：C=(3.6～6.3)kPa，φ=(3.3～9.8)°，W=(25.6～44.8)%，ρ=(1.74～1.99)g/cm3。
Ⅲ2层淤泥：青灰色，饱和，流塑，高压缩性。局部含少量白色贝壳碎片，上部夹少量薄层状粉砂、粉土。该层分布稳定，顶板高程-4.30～-11.40m。物理力学指标：W=(52.5～63.6)%，ρ=(1.60～1.72)g/cm?，Es=(1.68～2.19)MPa，快剪：C=(6.2～11.7)kPa，φ=(4.6～6.3)°，固快：C=(8.9～11.6)kPa，φ=(12.7～17.7)°。
2 围堰设计指标
2.1 围堰高程确定
中心大闸围堰为临时性建筑物，建筑物级别为5级，围堰挡潮标准采用5年一遇非汛期最高潮位。工程处于北部区，设计潮位为：3.89m。根据《浙江省海塘工程技术规定》，外围堰堰顶高程：设计潮位+浪高+安全超高，设计潮位为3.89m，浪高为1.8m，安全超高为0.5m。堰顶高程取：6.2m。内围堰位于海堤保护范围内围区侧，受风浪冲击较小，堰顶高程：设计潮位+安全超高，取4.4m。为减少外海侧围堰工程量，外海侧围堰采用5.0高程管袋+1.2混凝土防浪墙结构。
2.2 围堰基础处理
围堰基础处理采用塑料排水插板法进行排水固结，排水板设计深度为10m。
2.3 围堰结构设计
2.3.1 围堰轴线确定。根据水闸设计方案，中心大闸桩基处理范围中心大闸桩基处理范围79.6m×88m。由于闸基开挖深度仅为0.5m，开挖稳定边坡按1：6考虑，围堰(基坑侧)坡脚至桩基处理范围外边线的安全距离为12m(局部为5.0m)。从而中心大闸围堰总长515m。
2.3.2 围堰断面设计。外围堰堤顶考虑通车要求，堤顶铺填50cm厚泥结石路面，堤顶宽度6.0m。
围堰结构主体为：3层通长袋吹砂，至堰体镇压层高程，加上部袋装砂棱体，外海侧在▽1.5m高程设宽18m的镇压平台，镇压平台与堰顶之间用1∶1.5的斜坡连接;基坑侧在▽1.0高程设宽11.6m的镇压平台，镇压平台至涂面1：2放坡，与堰顶之间用1∶1的斜坡连接。
2.3.3 堰体与海堤交接设计。考虑到水闸和海堤(堤闸连接段)的过渡与稳定，在围堰施工前，对围堰与海堤交接处的基础采用了插板处理。为此，在围堰吹砂管袋施工前，对此交接处开挖一10m宽的截水槽(碎石清除干净，开挖至原涂面以下)，并采用止水砂袋截断透水通道，后在其上铺设吹砂通长袋。
2.3.4 堰体材料选择。堰体管袋采用200g无纺土工布缝制，缝制时，袋体的所有接缝均采用包缝法进行缝制，采用35支三股棉线，强度大于150N/m，每条接缝缝制不少于三道(先缝一道，折叠后再缝两道)。缝制后的袋体拼缝部位强度不低于原织物强度的70%。拼缝设置在与上下层袋体的叠合部位，尽量避免通条出现在袋体两侧，确保袋体的接缝强度。
3 围堰安全性分析
3.1 沉降计算
软土地基沉降计算包括以下内容：瞬时沉降Sd;次固结沉降Ss;主固结沉降Sc;总沉降S∞。
瞬时沉降是在荷载实施后立即发生的那部分沉降量，它是由剪切变形引起的。主固结沉降指的是那部分主要由于主固结而引起的沉降量，在主固结过程中，沉降速率是由水从孔隙中排出的速率所控制的。次固结沉降是土骨架在持续荷载下发生蠕变所引起的。总沉降量为上述沉降量之和，表达式为： S∞=Sd+Sc+Ss
由于在计算过程中瞬时沉降和次固结沉降较难通过理论计算，所以总沉降量简化通过经验系数法进行计算。即通过计算主固结沉降，再用沉降计算经验系数修正，如下式：
S∞=msSc=ms
式中：S∞——总沉降量;ms——沉降系数，一般ms=1.3～1.6，根据本工程地质条件ms取1.4;Sc——主固结沉降。
计算参数：沉降计算时采用平均低潮位作为计算水位，平均低潮位以下取浮容重，平均低潮位以上取湿容重;计算深度算至附加应力为0.1倍自重应力处;e-p曲线采用地质勘察报告提供的平均e-p曲线(垂直)。
计算结果：采用上述计算方法及计算参数，计算围堰工后沉降约1.45m，在施工期应充分考虑沉降对围堰结构的影响。
3.2 渗流稳定计算
围堰基础渗流稳定破坏主要为“流土”破坏，其计算公式为：S=∑kγwh/γ;式中k——安全系数取1.2;——土容重(kN/m?)，水下取浮容重，水上取湿容重;w——水容重(kN/m?);S——土层厚度(m);h——水头差(m)。
外海侧取50年一遇设计高潮位，经计算，实际围堰底宽土层宽度大于计算要求土层宽度，满足防渗流土要求。
3.3 围堰稳定分析
计算方法及允许最小稳定安全系数。
根据《浙江省海塘工程技术规定》，围堰整体稳定采用瑞典条分法，最小安全系数Kmin完建期按正常运行条件考虑控制在1.05左右。其计算公式如下：
K=;式中：K——抗滑安全系数;Wi——土条的滑弧长、重量(kN);Li——土条的滑弧长(m);Ci——土条滑动面上的凝聚力(kPa);i——土条滑动面上的内摩擦角(度);αi——滑动面中点的切线与水平线的夹角(度);T——土工织物设计强度(kN)。
物理力学参数。围堰填筑体物理力学参数如下：
砂：重度17.5kN/m3，饱和重度21.0kN/m3;c=0kPa，=37.5°。T=35kN/m。
地基土层物理力学指标见表2：
稳定计算成果：根据本工程水闸围堰的地基土层变化情况，本阶段对各水闸围堰典型断面在其相应地质条件下的整体稳定情况进行分析计算，计算采用理正岩土工程软件进行。经计算分析，围堰最小安全系数kmin满足规范要求。
4 主要施工工艺及施工方法
4.1 施工程序
围堰施工程序为：施工准备→清理堤基→外海侧底层铺通长管袋吹填→内海侧铺通长管袋吹填(外海侧打排水板)→铺通长袋吹填砂(分层至镇压层高程)→外围堰镇压层抛石→袋装砂棱体(分层至顶，并留出龙口)→护面保护→合拢→龙口段的护面保护→堤顶路面及防浪墙。
围堰施工前，水闸南北两侧海堤堤基排水插板各推进进尺100m以上，避免堤基排水插板施工和围堰施工相互干扰。待通长袋施工后，围堰南北两侧海堤抛石跟上，以利于尽快形成转运平台，为水闸工程施工提供相应场地。
阅读期刊：中国水利
《中国水利》(半月刊)创刊于1950年，由中华人民共和国水利部主管,是水利系统最权威的指导(综合)类科技期刊。以宣传党中央、国务院的治水方针,宣传水利部党组的治水思路,探讨水利发展对策,指导、服务水利改革与发展,交流水利科学研究新进展.推广水利新技术,沟通水利与社会为宗旨。
