金山城市沙滩工程创新设计

2014-04-06王永庆

水利规划与设计 2014年7期

关键词：围堤堤身金山

王永庆

（长江勘测规划设计研究有限责任公司上海分公司上海 200439）

金山城市沙滩工程创新设计

王永庆

（长江勘测规划设计研究有限责任公司上海分公司上海 200439）

金山城市沙滩工程在杭州湾-3.0m~-5.0m滩面上，就地取材，采用聚丙稀编织袋充填管袋，首次有效地解决了在深水、动水中堤身成形困难，围堤穿越现有车客渡码头桩群及土坝防渗等难题，新建围堤形成总面积约1.25km2的水库。工程引用“高水隐堤”的设计理念，水库蓄水基本与堤顶齐平，并考虑堤顶越浪设计，由此形成了水天一色的壮美景观。

金山城市沙滩水库围堤高水隐堤围堤防渗

1 项目概况

上海市地处长江和钱塘江入海汇合处，三面临水，海岸线长达172公里。上海虽有漫长的海岸线，但由于地处长江三角洲冲积平原，为淤泥质海滩，海岸线均为“黄水黑滩”。与大连、青岛、厦门、三亚等地的黄金海岸相比，上海人民非常渴望也能拥有一方金色的沙滩和一泓碧蓝的海水。

上海金山城市沙滩工程为上海人民实现了这一梦想。工程在杭州湾-3.0~-5.0m滩面处，就地取材，采用聚丙稀编织袋充填管袋，有效地解决了在深水、动水中围堤成形，围堤穿越现有车客渡码头桩群及土坝防渗等难题，新建围堤形成总面积约1.25km2的水库。工程采用“高水隐堤”的设计理念，水库蓄水基本与堤顶齐平，并考虑堤顶越浪设计，由此形成了水天一色的壮美景观。工程在水库上下游分别设置引水泵站和排水闸，不设前置库，不仅节省了大量投资，同时通过优化调度和生态修复，库内水体能见度可达8m，水质优于国家海水浴场1类标准。工程采用外购黄沙置换淤泥滩面，营造热带风情海岸，不仅美化了环境，带动了商贸、旅游业的发展，成功地举办了四届国际沙滩排球赛，同时提升了周边地块的品位，产生了明显的社会经济和生态环境综合效益。

本工程于2005年10月份开工，于2007年6月通过上海市水利质量监督站验收。

2 工程特点及关键技术

（1）采用专用船进行充泥管袋施工，有效地解决了在深水、动水中围堤成形的难题

上海地区属于长江三角洲冲积平原，砂源丰富，石料贫乏，根据以往围堤施工经验，通常采用聚丙稀编织袋充填管袋堤身结构型式。以往施工一般堤线滩面均位于0 m左右或以上高程，在低潮位时铺设管袋，然后进行吹沙充填。截至本工程施工时，上海地区尚未有在0 m以下滩面上新建围堤的施工经验。

金山城市沙滩工程为达到“高水隐堤”的效果，工程平面堤轴线距岸边约1km，布置在-3.0~-5.0m的低滩上，施工水深达7.0m。因此无法利用以往的施工经验。杭州湾地区风急浪高，水上施工作业条件恶劣。本工程设计时经过充分调查，以及多次咨询施工方面专家意见，根据水下铺设软体排的经验，采用改造后的专用充填管

袋施工船，在船上充填管袋，并通过GPS定位系统进行水下铺袋施工。该施工方法不仅解决了需要趁潮施工的难题，大大提高了工作效率，同时在恶劣的流场条件下也能准确的铺设管袋。目前，该项施工技术在长江口围堤施工中得到广泛运用，施工工艺逐渐完善成熟，进一步推进低滩围垦在上海地区的快速发展。

（2）水库围堤的渗流稳定要求高，设计的水库大堤堤身防渗处理措施技术先进、可靠，成为后续同类工程的典范

金山城市沙滩工程围堤内侧为水库，外侧为杭州湾海域，两侧临水，围堤承受双向水头。聚丙稀编织袋充填管袋的堤身结构，作为斜坡式砂土围堤，其渗透系数较大，无法有效截断堤身渗流，漏水量大且容易发生渗透破坏。设计采用垂直防渗处理措施，在堤身设置高压喷射防渗墙，有效截断堤身及堤基的渗流。垂直防渗技术的成功运用，相对于通常的水平防渗技术，可节省约40%的大堤断面投资。

同时高压喷射垂直防渗墙施工方法适用性广、技术可靠，既能在深厚的聚丙稀编织袋充填管袋结构中起到防渗作用，又能在抛石体中进行施工，起到防渗作用。因此，本工程水库围堤与原抛石促淤坝的衔接段和水库围堤横穿车客渡码头的引桥段防渗处理，采用同样的防渗处理措施，均取得了良好的防渗效果。

金山城市沙滩工程成功地运用垂直防渗墙后，在上海及周边地区相继开工的许多大型平原水库大堤纷纷吸取本工程的成功经验，在防渗处理上均不再使用以往的水平防渗，而改用垂直防渗墙技术。比如位于上海长兴岛的青草沙水源地工程，大堤承受双向水头，堤身防渗也采用了高压喷射垂直防渗墙措施，同样取得了成功，水库已经开始正常运行供水。类似项目还有奉贤碧海金沙围堤加固处理工程和江苏省太仓市应急水源地工程等。

（3）水库外侧大堤斜穿现有车客渡码头引桥桩群，合理的设计方案，使引桥至今完好无损

水库外侧大堤斜穿现有车客渡码头的引桥桩群，引桥下桩基为钢筋混凝土桩，堤身穿越处引桥下既有直桩也有斜桩。一方面堤身充填管袋的沉降幅度很大，容易对引桥桩基产生不利影响，甚至断裂，造成引桥的破坏。另一方面，由于堤身与桩基是不同材质构成，引桥处的防渗处理施工难度很大。设计中充分考虑了大堤施工期和运行期对引桥桩基的各种不利因素，对引桥桩基进行复核计算，并提出了一系列施工措施及加固方案。首先，在堤身充填管袋施工前，对泥面以上桩基采取土工布隔离措施，以减小堤身加载引起地基土沉降时对桩基产生的负摩擦；同时在堤身管袋充填时，采用各种型号的小管袋进行人工充填，且应控制堤身土方均匀上升，避免对斜桩集中负荷压断桩基；围堤施工中对引桥桩基进行观测设计；最后在围堤土方完全充满引桥下方空间后，对引桥下方围堤进行压密注浆加固处理，并采用坡度沟通引桥及堤顶道路。本工程横穿引桥的节点设计，在实际施工中得到建设单位、监理单位和施工单位的一致称赞。正是由于引桥节点合理的设计施工方案，截至目前，引桥仍然完好无损，无任何裂缝及桩基断裂现象。

（4）金山城市沙滩工程建成后，产生了明显的社会经济和生态环境综合效益金山城市沙滩工程建成后，改善了海岸线水环境，其海岸、碧水、金沙和林带相映成趣，成为市民流连忘返的旅游胜地，已经成为继外滩、东方明珠、卢浦大桥之后上海旅游新地标。每年夏季月均百万的旅游客流，不仅带动了当地旅游、餐饮、交通和娱乐业等的快速发展，而且也促使海岸线周边房地产市场迅速升温，拉动了地区经济发展，取得了良好的社会经济效益。金山城市沙滩工程也是目前上海地区首个海水水域潜水点。

同时城市沙滩已连续4年举办国际沙滩排球巡回赛（上海站）比赛，并多次举行海滩篝火演唱会等大型商业活动，进一步提高了上海的地方旅游知名度，塑造了上海国际化大都市形象。

3 工程先进性和创新特点

在金山城市沙滩工程设计之初，上海及周边地区的围堤均在0 m左右滩面上进行，大都采用人工抢潮铺设充填管袋，且围堤内侧均吹填成陆地，只在外侧受潮起潮落作用。而金山城市沙滩工程圈水围堤同样采用成本低廉的聚丙稀编织袋充填管袋结构，且在-3.0~-5.0m滩面高程上筑堤，堤内蓄水，堤外为杭州湾非正规浅海半日潮，

围堤承受双向水头压力的作用。本工程的成功实施，改变了以往只能在0 m左右滩面以上筑堤的历史，促进了围海造地设计水平的快速提升，加快上海及周边地区围垦工程的发展进程，为地方经济快速发展提供储备土地资源起着举足轻重的作用。同时，本工程采取高压喷射垂直防渗墙的措施，解决了充填管袋土堤在平原水库的建设中渗流问题，改变了以往采用加宽土堤堤身宽度进行水平防渗，并引起工程造价居高不下的局面，提升了在软土地基上新建平原水库的设计水平。