摘要： 大型圈圍工程采用單倉圈圍方案和單龍口合龍方式時(shí)，工程投入少、施工效率高、經(jīng)濟(jì)效益好，但目前關(guān)于此類設(shè)計(jì)施工的理論研究和工程實(shí)例卻不多見。在系統(tǒng)總結(jié)上海南匯東灘N1庫區(qū)消納工程渣土應(yīng)急圈圍工程單倉圈圍設(shè)計(jì)和單龍口合龍實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，深入論述了布設(shè)位置、底坎高程、布置形式等單龍口設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，對比分析了單倉圈圍工程單龍口合龍的施工效率、經(jīng)濟(jì)效益及對施工工況的適用性，并通過龍口口門附近流場的數(shù)值模擬和水力參數(shù)分析，設(shè)計(jì)了龍口的構(gòu)筑和防護(hù)方案，總結(jié)形成了適用于大型圈圍工程單龍口合龍的施工工藝方法，以期為類似工程提供借鑒。

　　關(guān) 鍵 詞： 圈圍工程; 單倉圈圍; 龍口構(gòu)筑; 合龍施工

　　0 引 言

　　隨著中國經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展，沿海地區(qū)的土地資源日漸短缺[1-2]，所以圍海造陸工程大量興建[3-5]。圈圍工程施工的關(guān)鍵在于龍口的合龍。以往大型圈圍工程通常采用建設(shè)圍梗[6-7]、分割圍區(qū)[8-9]、設(shè)置多龍口進(jìn)行合龍的分倉圈圍方式，但已不能滿足沿海城市快速有效獲取土地資源的迫切要求[10]。特別是當(dāng)圈圍工程的單體圈圍面積巨大時(shí)，以往方法的施工量會更大[11-12]、施工工期會更長、工程投入也會更多[13-14]。大型圈圍工程若采用單倉圈圍的方案，設(shè)置單龍口進(jìn)行合龍，是最為快速、經(jīng)濟(jì)、有效的施工方式，也具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值和前景[15-17]。但是，單倉單龍口合龍方式會使龍口處的匯水量集中，進(jìn)出口門水流的沖刷力增強(qiáng)，極大增加了龍口構(gòu)筑、保護(hù)及合龍的難度。而且圈圍工程外側(cè)通常為開闊水域，施工區(qū)域氣象、潮汐、風(fēng)浪以及地質(zhì)等條件非常復(fù)雜，施工作業(yè)天數(shù)少。另外，選擇單倉單龍口合龍方式，也會使施工工作量集中，作業(yè)內(nèi)容增多，施工強(qiáng)度加大[6，18]。所以，大型圈圍工程選擇單倉圈圍方案和單龍口合龍方式時(shí)，綜合分析確定合理的龍口構(gòu)筑和保護(hù)方案，創(chuàng)新開發(fā)科學(xué)的單龍口合龍施工工藝，就顯得尤為重要。但是，目前關(guān)于此方面的理論研究和工程實(shí)例較少。基于上述考慮，本文在系統(tǒng)總結(jié)浦東新區(qū)南匯東灘N1庫區(qū)消納工程渣土應(yīng)急圈圍工程單倉圈圍設(shè)計(jì)和單龍口合龍實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，深入論述了單龍口設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，對比分析了單倉圈圍工程單龍口合龍的施工效率、經(jīng)濟(jì)效益及對施工工況的適用性，并通過龍口口門附近流場的數(shù)值模擬和水力參數(shù)分析，設(shè)計(jì)了龍口的構(gòu)筑和防護(hù)方案，總結(jié)形成了適用于大型圈圍工程單龍口合龍的施工工藝方法。

　　1 工程概況

　　南匯東灘N1庫區(qū)應(yīng)急圈圍工程位于上海市浦東機(jī)場外側(cè)已經(jīng)建成的灘涂促淤圈圍工程與大治河延伸段之間。該工程的圈圍面積約為14.67 km2，由北堤、東堤、南堤3條圈圍大堤構(gòu)成，其中北堤長2 250 m，東堤長5 455 m，南堤長3 508 m，圈圍大堤總長11 213 m，如圖1所示。圍內(nèi)成陸設(shè)計(jì)回填高程4.5 m，消納工程渣土總方量為3 900萬m3。

　　工程所屬區(qū)域潮汐為非正規(guī)半日淺海潮，潮流的流向均為往復(fù)流，并與沿岸岸線平行，單潮平均周期為12 h 25 min，潮波以前進(jìn)波為主。多年統(tǒng)計(jì)資料表明，該型潮波的潮差較大，平均潮差可達(dá)5.92 m。圈圍工程區(qū)域處于長江入海口，入海口外潮流具有旋轉(zhuǎn)流的性質(zhì)，入海口內(nèi)潮流由于受到河岸的約束，呈現(xiàn)為往復(fù)流的性質(zhì)。進(jìn)入口門之前的潮流流速與外海潮流流速基本一致，進(jìn)入口門之后的潮流流速與潮位存在相位差。工程所在的南槽水域水流流速較大，最大流速為2.88 m/s。

　　圈圍工程位于長江口，波浪以風(fēng)浪為主，盛行浪向與盛行風(fēng)向頗為一致，龍口所在的東堤在原促淤堤內(nèi)側(cè)，兩堤中心線距離遠(yuǎn)大于半個(gè)波長，堤前灘地底高程在1.0～2.0 m之間，高于多年平均低潮位(0.77 m)和200 a一遇低潮位(-1.03 m)，主堤堤前平均波高約為2.13～2.22 m，波周期約為7.41～7.56 s。

　　圈圍工程位于長江三角洲的東南端，長江河口口門段南側(cè)灘涂，面臨東海，水域開闊，擬建場地屬于河口、砂嘴、砂島近潮坪地貌類型。在勘察所揭露的深度范圍內(nèi)，地基土上部主要為軟流塑狀的黏性土和松散～稍密狀的粉性砂土，下部為中密～密實(shí)狀的粉土、粉砂，土層分布尚穩(wěn)定，屬第四紀(jì)全新世Q4以來的濱海～河口相、濱海～淺海、濱海～沼澤相沉積層。中下部為河口～湖沼、河口～濱海相沉積層(Q4)。

　　2 單龍口設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

　　2.1 龍口布設(shè)位置

　　根據(jù)以往類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，龍口位置的確定要依據(jù)以下3個(gè)原則進(jìn)行：① 應(yīng)盡量布設(shè)在兩側(cè)一定范圍內(nèi)的護(hù)底結(jié)構(gòu)有較好抗沖能力的堤段，有利于龍口在保護(hù)期和合龍期的安全穩(wěn)定;② 應(yīng)盡量布設(shè)在灘面地勢相對較低的位置，這有利于水流進(jìn)出和龍口規(guī)模的控制;③ 應(yīng)盡量避讓周邊已有或擬建的構(gòu)筑物，可避免龍口所在位置普遍較大的水流對地形造成的沖刷破壞以及合龍期大量施工作業(yè)對船舶通行的影響。由于工程采用先促淤再圈圍施工的方案，所以圈圍大堤外側(cè)已建有促淤壩，而且一期促淤工程已經(jīng)實(shí)施完成。促淤壩壩頂高程3.7 m，內(nèi)外側(cè)均采用拋石和混凝土聯(lián)鎖塊軟體排進(jìn)行護(hù)底防護(hù)，防護(hù)寬度分別為70 m和55 m。促淤壩設(shè)有一納潮口，納潮口現(xiàn)狀寬度為2 200 m，底坎高程為1.0 m。根據(jù)龍口布置原則和納潮口區(qū)域地形護(hù)底條件，選擇在外側(cè)促淤堤納潮口段布設(shè)圈圍大堤龍口。

　　2.2 龍口底坎高程

　　圈圍大堤龍口底坎高程的確定，需要根據(jù)圈圍大堤軸線處的現(xiàn)狀灘面地形、多年平均低潮位及已有建筑物等條件綜合分析考慮。根據(jù)該工程外圍已建促淤壩納潮口附近的地形測量資料可知，圈圍大堤堤線灘面高程在0～1.0 m之間，圈圍大堤堤線內(nèi)側(cè)現(xiàn)狀灘面高程已經(jīng)基本高于0.5 m，僅局部區(qū)域(擬布設(shè)龍口的位置處)還低于0.5 m，0.5 m等值線距離圈圍大堤中心線最遠(yuǎn)約為200 m，圈圍大堤外側(cè)與促淤壩之間的底坎高程也低于0.5 m。另外，通過潮位分析報(bào)告可知，距離N1庫區(qū)最近的中浚站觀測到的多年平均低潮位為0.77 m。綜合以上因素考慮，擬定原促淤壩納潮口底坎高程維持1.0 m不變，圈圍大堤龍口段底坎高程可取為 0.5 m，這不僅便于龍口所在位置圈圍大堤堤身的軟體排結(jié)構(gòu)施工，也能夠有效加大堤身所在位置的水深，有利于堤身段龍口的保護(hù)。

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