长江口深水航道治理工程中袋装砂堤心斜坡堤结构设计

２００６年１２月

第１２期总第３９７期Ｄｅｃ．２００６

Ｎｏ．１２ＳｅｒｉａｌＮｏ．３９７

水运工程

Ｐｏｒｔ＆ＷａｔｅｒｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ长江口深水航道治理一、二期工程整治建筑物工程主要由分流鱼嘴、南北导堤、南北导堤内的１９座丁坝组成，一、二期整治建筑物总长度为１４１．４７ｋｍ。按照工程总体平面布置，南北导堤堤顶高程为２．０ｍ（吴淞基面），丁坝顶高程坝根５０ｍ长度内为２．０ｍ至１．５ｍ的过渡段，然后丁坝顶高程由１．５ｍ缓变至坝头０ｍ。根据工程的特点，在一期Ｎ标北导堤、Ｎ１～Ｎ４丁坝、二期ＳＩＩＡ区段的南导堤和Ｓ６、Ｓ７两座丁坝采用了袋装砂堤心斜坡堤结构［１］。１

设计条件１）设计水位

本工程整治建筑物由内向外长度５０ｋｍ，分段

采用不同的设计水位（表１）。

２）设计波浪

重现期为２５年一遇。设计控制波浪要素一期Ｎ标北导堤ＮＮＥ向Ｈ１３％＝２．９２ｍ，Ｔ＝７．３１ｓ；二期ＳＩＩＡ区段南导堤ＳＳＥ向Ｈ１３％＝３．７８ｍ，Ｔ＝７．３１ｓ。

３）工程地质

袋装砂斜坡堤结构堤段土层分布较有规律，自上而下主要土层及指标见表２。

收稿日期：２００６－１０－１６

作者简介：赵良奎（１９６８－），男，高级工程师，从事港口及航道工程设计。

长江口深水航道治理工程中袋装砂

堤心斜坡堤结构设计

赵良奎

（上海航道勘察设计研究院，上海２００１２０）

摘要：介绍长江口航道治理工程中袋装砂堤心斜坡堤结构及设计方法。关键词：袋装砂；斜坡堤；结构设计中图分类号：Ｕ６５６．３１＋５

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２－４９７２（２００６）１２－００２４－０４

ＢａｇｇｅｄＳａｎｄＣｏｒｅＳｌｏｐｉｎｇＤｉｋｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＩｔｓＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈｏｄｉｎＹａｎｇｔｚｅＥｓｔｕａｒｙ

ＤｅｅｐｗａｔｅｒＣｈａｎｎｅｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔ

ＺＨＡＯＬｉａｎｇ－ｋｕｉ

（ＳｈａｎｇｈａｉＷａｔｅｒｗａｙＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００１２０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｂａｇｇｅｄｓａｎｄｃｏｒｅｓｌｏｐｉｎｇｄｉｋｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｔｓｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＥｓｔｕａｒｙ

ＤｅｅｐｗａｔｅｒＣｈａｎｎｅｌＲｅｇｕｌａｔｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｇｇｅｄｓａｎｄ；ｓｌｏｐｉｎｇｄｉｋｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎ

表１

设计水位

ｍ

一期Ｎ标北导堤

二期ＳＩＩＡ区段

极端高水位５．３２５．１１设计高水位４．０２４．１２设计低水位０．２７０．０２极端低水位

－０．５９

－

１．０７

・・

第１２期２袋装砂堤心斜坡堤在国内外的应用简况以袋装砂代替抛石作堤心的斜坡堤具有对软

基适应能力强、施工速度快、造价低的优点。据了解，美国、法国、荷兰、日本、菲律宾、马来西亚，我国台湾省等均有使用充砂土工织物长管袋或充砂土工织物袋的工程实例。２０世纪７０年代，大型充砂袋结构引入我国。首先在江浙一带被广泛应用于河海堤坝工程，均取得了满意的效果。但１９９５年后，黄骅港一期引堤的横堤、滨州港防波堤试验段及我国企业设计施工总承包的巴基斯坦卡拉奇港国防区吹填围埝等采用袋装砂堤心结构的工程均因遭强浪袭击而毁损，被迫改为抛石堤方案。

国内外工程成败的经验教训，要求长江口深水航道治理工程应针对本工程特点，优化堤身结构，作出安全、合理的设计。３

工程对斜坡堤的基本要求１）抗浪稳定性要求高

长江口深水航道治理工程所在的长江口区水域开阔、风浪较大，为台风、寒潮多发区域，平均每年台风３．６次。整治建筑物设计波浪由里向外逐渐增大，引水船站多年平均波高０．９６ｍ，导堤２５年一遇波浪设计高水位时设计波高ＨＳ＝１．９５～５．９ｍ／ｓ。设计波浪大要求斜坡堤护面结构有较强的抗浪稳定性；平均波高大要求堤心材料要有一定的抗浪能力，满足施工期的抗浪稳定需求，减少施工期的结构损失。

２）适应地基承载能力低、压缩性高的特点工程场区内土层均为第四系全新统河海沉积层，土层较软弱。除表层分布有１．５～７．０ｍ松散—稍密的粉细砂层外，下卧深厚（一般大于２０ｍ）的软弱淤泥和淤泥质黏土层，压缩性高、固结速

度慢，加荷以后地基沉降量大。堤基条件差，要求所设计的斜坡堤结构应能确保整体稳定性，适应地基沉降变形大和不均匀沉降的要求。

３）充分利用长江口落潮优势

本工程整治建筑物（导堤、丁坝）的主要功能是“导流、挡砂”。为充分利用长江口落潮优势，发挥良好整治效果，兼顾节约投资的需要，总体设计方案确定导堤堤顶高程为２．０ｍ（吴淞基面，下同）、丁坝顶高程为２．０～０．０ｍ。为满足发挥整治功能的要求，斜坡堤结构要求有足够的抗流能力和阻水作用，结构设计要注意防止或减少堤周围和堤头强烈紊动水流的发生，控制冲刷沟（坑）的发育。堤顶高程稳定在中水位，同时对导堤（丁坝）无防浪掩护的功能要求，对堤顶高程的控制精度可以适当放宽。

４）因地制宜选用工程材料

工程所在的长江口地区石料匮乏，本工程所需的石料主要是从５０ｎｍｉｌｅ以外的浙江嵊泗小黄龙石场通过海上船运到达施工现场，运距远、成本高，且受风浪影响较大。而长江口区整治建筑物周边水域有较丰富的适宜筑堤的粉细砂源。就地取材、以砂代石作为筑堤材料可以大大降低工程造价，上海地区采用袋装砂筑建围堤工程已有较成功的经验，因此斜坡堤应优先选择袋装砂作为堤心材料。经测算，与抛石相比较，长江口地区每立方米袋装砂可节约４０元。４袋装砂斜坡堤结构设计４．１袋装砂堤心斜坡堤结构

长江口一、二期整治建筑物１４１．４ｋｍ的堤坝结构中，有３８．１ｋｍ采用了袋装砂堤心斜坡堤结构。一期工程的袋装砂斜坡堤导堤典型断面结构如图１所示，二期工程导堤和一、二期工程丁坝袋装砂斜坡堤典型断面如图２所示。

表２

各土层主要物理力学指标

名称含水率Ｗ／％空隙比ｅ粉砂２９０．８１３４．０１．５淤泥质粉质黏土４３．８１．２４１８．３８．３淤泥质黏土４９．４１．３９１０．１１０．８粉质黏土

３４．４

０．９９

２１．７

１１．１

固快

!／（°）Ｃ／ｋＰａ图１一期袋装砂斜坡堤典型断面图

赵良奎：长江口深水航道治理工程中袋装砂堤心斜坡堤结构设计２５