CN104074168B - 一种沿海围堰的合龙方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沿海围堰的合龙方法，包括以下步骤：在龙口（1）两边的戗堤（2）上设置挡土墙（7）、填料区（6）、炸药区（5）和堆土区（4），其中挡土墙（7）设在靠近龙口（1）的位置，堆土区（4）设在远离龙口（1）的位置，填料区（6）和炸药区（5）设在挡土墙（7）和堆土区（4）之间；然后引爆炸药区（5）的炸药，使填料区（6）的填料发生滑坡，完成围堰合龙。本发明在合龙的过程中不需要人工铺设充填袋或机械抛投填料，而是采用人工爆破技术，使合龙过程一气呵成，可以大幅缩短沿海围堰合龙所需的时间；工作人员能够远程控制炸药爆破，提高了操作安全性；解决了大型机械不便开到狭窄龙口附近完成大石料抛投的难题。

Description

一种沿海围堰的合龙方法

技术领域

本发明属于围垦工程领域，特别是涉及一种沿海围堰的合龙的方法。

背景技术

我国沿海地区经济发达但土地资源紧缺，随着城市化进程的加快以及人口的进一步增加，对土地的需求越来越大。为此围垦工程成为解决沿海地区土地资源紧缺的主要途径。据不完全统计，2005年之后，我国每年围海造地面积都在100km²以上。

围垦工程中围堰龙口合龙是工程成败的关键。龙口合龙问题如果处理不当，将使龙口越封越大，最终导致围堰失败。沿海围堰不成功将不仅仅是经济损失，汛期的沿海大潮和季节性台风会严重威胁到施工人员与沿海人民的生命财产，后果严重。

沿海围堰合龙与一般江河截流的不同在于：(1)江河截流重点考虑径流与渗流，沿海围堰工程主要考虑的是潮汐与波浪的作用；(2)江河截流设计往往要考虑堤内外较大的水位差，堤身必须防渗。而沿海围堰工程，堤内外水位差不大，一般不需要堤后排水，龙口流速主要受潮流场的影响。

目前沿海围垦工程中较常使用的合龙方法有充填袋平堵合龙方法、抛投石棱体的截流合龙方法等等。充填袋平堵合龙方法是在合龙工程中保留适当的口门，当围区水位随落潮降到口门堰顶水深0.5m左右时，开始人工在水中铺袋充填。一般堰顶水流速度较大，且由于要与潮流争时间，其施工难度大，存在以下主要问题：(1)由于是人工铺设充填袋，施工速度较慢；(2)合龙时当流速过大时将严重影响到铺设人员的施工安全，也大大增加了合龙的难度；(3)开始填充阶段，布袋之间的摩擦阻力较水流作用小，容易发生滑移现象，故通常使用大尺寸布袋，影响合龙进度，也不经济。抛投石棱体的截流合龙方法是在龙口两端使用抛石推进立堵，直至龙口范围内的整体结构高出水面，从而实现合龙。但同样该方法也存在施工时间较长等缺点。综上所诉，传统方法存在施工速度慢、较难及时将足够量的填料投入龙口，有导致合龙失败的风险。如何在一个小汛期内快速合龙，避免填料被海水冲走是一个亟待解决的重要工程技术难题。

最近十几年，大量的围垦工程在中国等国家进行，所以龙口合龙方面的专利主要是中国等国家申请的。已授权龙口合龙专利如：(1)滩涂海水吹填围堤龙口合拢施工方法、(2)一种堤坝合龙的方法、(3)笼体、(4)一种截流钢箱结构等。正在公示的专利包括：(5)笼体及采用笼体联合填充物的龙口截流合龙、(6)一种高流速龙口的抛石合龙方法及所用的框架等。其中，专利(1)提出了一种改进的龙口合龙施工步骤，里面采用的合龙方法是充泥沙袋外棱体平堵方式。专利(2)提出了一种子母袋结构及相应的合龙方法。专利(3)、(4)、(5)、(6)分别提出了一种用于解决高流速龙口截流合龙的结构及相应的施工方法。这些专利基本上围绕传统的施工方法，提出了改进的龙口截流结构或者施工步骤、方法等。本发明同这些专利有本质的区别，提出了不同于传统方法的一种新颖的人工爆破合龙方法，能够大幅缩短合龙时间，不需要人工铺设充填袋或机械抛投填料。

发明内容

本发明的目的是：提供一种可以大幅缩短沿海围堰合龙时间且安全可靠的沿海围堰的合龙方法。

一种沿海围堰合龙的方法，包括以下步骤：在龙口两边的戗堤上水平向设置挡土墙、填料区、炸药区和堆土区，其中挡土墙设在靠近龙口的位置且挡土墙底部安放有炸药，堆土区设在远离龙口的位置，填料区和炸药区设在挡土墙和堆土区之间；先引爆挡土墙底部的炸药，然后引爆炸药区的炸药，使填料区的填料发生滑坡，完成围堰合龙；所述炸药区的截面形状为至少一层曲面，曲面宽度为0.2m-0.5m，每层曲面上端靠近堆土区，下端靠近挡土墙。

挡土墙的作用是保证填料在合龙前不会因为一些外在影响而发生滑坡。炸药爆破的作用包括以下两点：使挡土墙失去阻挡作用；降低填料的抗滑力，使其进一步发生滑坡。

作为改进，炸药区每层曲面的中心的炸药埋放量最多，炸药埋放量随着离曲面中心的距离增加而逐步减少。

作为改进，龙口两边的戗堤上铺设有夯实土，厚度为0.5m-2m，挡土墙、填料区、炸药区和堆土区设在夯实土的上方。夯实土可以由堆土构成，其作用是减少或阻隔爆破对戗堤的影响。

作为改进，填料区的高度比龙口水面高出1m或2m。

作为改进，填料区的坡面和坡底之间的夹角大于35°。如果角度太小会使边坡不易滑坡，当坡面大于35°时，边坡更易受爆破影响而发生滑坡。

进一步改进地，炸药区的曲面形状是圆弧面或折面。

作为改进，炸药区截面形状为一层曲面，挡土墙、填料区、炸药区、堆土区依次排列，填料区从下到上依次为碎石层、大石料层、砂袋和小石料混合层，各填料的平均直径从大到小依次为大石料、砂袋和小石料、碎石。

进一步改进地，炸药区曲面的下端点与挡土墙下端点之间的水平距离为0.5m-2m。

作为改进，炸药区截面形状为两层曲面：连接堆土区的第一层曲面和靠近挡土墙的第二层曲面，填料区包括位于第二层曲面和挡土墙之间的大石料层、位于第一层曲面和第二层曲面之间的砂袋和小石料混合层；填料的平均直径从大到小依次为大石料、砂袋和小石料。

进一步改进地，第一层曲面和第二层曲面的间距不小于1m，第一层曲面的下端点与挡土墙下端点之间的水平距离为0.5m-2m；第二层曲面的下端点与挡土墙连接。

进一步改进地，先引爆第二层曲面的炸药，然后引爆第一层曲面的炸药。这种分层逐次爆破可以避免一次性爆破产生的破坏力过大以致于影响到戗堤自身的稳定。

作为改进，炸药区截面形状为两层以上曲面时，每层曲面之间的间距不小于1m，连接挡土墙上方的填料区填料为大石料。

技术效果

围堰合龙时，工作人员远程控制炸药爆炸，使堆放的填料发生边坡失稳。大量填料(石料、砂袋、碎石、堆土)在短时间内滑入龙口，从而达到快速完成围堰合龙的目的。本方法在合龙的过程中不需要人工铺设充填袋或机械抛投填料，而是采用爆破技术，合龙过程一气呵成，是一种安全、快捷、高效的合龙方法同传统方法相比具有以下三个优势：

1、可以大幅缩短沿海围堰合龙所需的时间。

2、工作人员能够远程控制炸药爆破，提高了操作安全性。

3、解决了大型机械不便开到狭窄龙口附近完成大石料抛投的难题。

附图说明

图1是本发明填料区炸药一次性爆破示意图。

图2是填料区炸药一次性爆破剖面图。

图3是图1的填料区炸药一次性爆破俯视图。

图4是填料区炸药分层逐次爆破示意图。

图5是填料区炸药分层逐次爆破剖面图。

图中：α是戗堤倾角；β是填料区倾角；H是填料区的垂直高度。

1、龙口；2、戗堤；3、夯实土；4、堆土区；5、炸药区；6、填料区；7、挡土墙；51、第一层曲面；52、第二层曲面；61、砂袋和小石料混合层；62、大石料层；63、碎石层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1～3所示，在龙口两侧的戗堤上同时进行施工，龙口1两边的戗堤2上铺设有夯实土3，夯实土3上方依次设有挡土墙7、填料区6、炸药区5和堆土区4，其中挡土墙7设在靠近龙口1的位置。由于两侧施工步骤一致，这里仅以图中左侧戗堤为例。

一种沿海围堰合龙的方法，包括以下步骤：

第一步，首先测量龙口大小，确定砂袋、石料、碎石的需求量

假设龙口1宽度为8m，水深3m，戗堤2的宽度是8m。考虑到在涨潮前填料不会被海水冲走，初步估计合龙龙口需要的填料量不大于8m×3m×8m＝192m³,即单边戗堤上需要爆破滑入龙口的填料量是96m³。

第二步，确定各个区域的大小

如图2和3所示，挡土墙7、填料区6、炸药区5、堆土区4依次排列，填料区的高度H比龙口水面高出1m或2m。填料区顶部宽度L_DF比底部宽度L_CE短1m以上，具体宽度可根据施工情况自行选定。填料区倾角β大于35°，因为角度太小会使边坡不易滑坡，当坡面大于35°时，边坡更易受爆破影响而发生滑坡。

(a)选定炸药区曲面。本实施例提供一种选取炸药区曲面的方法，实际施工中也可以根据实际情况或爆破经验来选取炸药区曲面。见图2(剖面图)，以C为坐标原点建立直角坐标系，炸药区5截面形状为一层圆弧形曲面，炸药区上顶点分别是A、G，炸药区下顶点分别是B、H，挡土墙上顶点分别是D、F，挡土墙下顶点分别是C、E。炸药区上顶点A连接堆土区、炸药区下顶点B距离挡土墙下顶点C的距离L_BC范围是0.5m～2m。

先选定曲线的上下端点A、B，取L_BC的长度为1m。填料区的高度H比龙口水面高出1m或2m，高度H取5m)。填料区顶部宽度L_DF取6m(比底部宽度8m短2m)。则填料区部分体积为保证填料区的体积足够大，取V_ABHG-CDEF＝96m³,则可算出L_AD＝5.07m,填料区倾角β取35°，则各点在坐标系的坐标可以确定：A(4.00，4.98)，B(1.00，0.00)，C(0.00，0.00)，D(4.00，2.31)。做线段AB的垂直平分线，在垂直平分线上选取适当的点做过A、B两点的圆弧，圆弧半径范围可取所画的圆弧面即是炸药区的中心面，炸药区的截面宽度为0.2-0.5m。

上述炸药区中间部位的炸药埋放量较多，炸药埋放量随着离中间部位的距离增加而逐步减少(埋放炸药时，炸药区中间部位炸药相对埋放较多，顶部与底部的炸药埋放量随着离中心区域的距离增加而逐步减少)。炸药区5的曲面中心的炸药埋放量最多，随着离曲面中心的距离增加，炸药埋放量逐步减少。底部炸药量小是为了防止爆破对戗堤造成损坏。在爆破前可以先做试验，以确定选用适量的炸药量。

(b)确定填料区中各组成部分厚度。填料区6从下到上依次为碎石层63、大石料层62、砂袋和小石料混合层61，每一层石料或砂袋之间的空隙用土和碎石填充。其中，各填料的平均直径从大到小依次为大石料、砂袋和小石料、碎石。碎石层63的厚度在0.5-2m之间，主要作用是为了更好的放置大石料，同时也避免大石料与炸药挨得太近，导致大石料破碎。大石料层62以及砂袋和小石料混合层61的厚度根据具体需要多少石料来确定。

(c)堆土区4的坡度不宜太大，以便在爆破后推土机等机械能够从推土上开进，将堆土区域的土进一步推入龙口处，用来填补空缺或加宽戗堤。

(d)挡土墙7的宽度范围是0.3-2m，高度与填料高度相当，采用的材料为混凝土。挡土墙底部安放有炸药。

第三步，实施阶段

在龙口1两边的戗堤2上铺设由堆土构成的厚度为0.5m-2m的夯实土3作为底层，阻隔爆破对戗堤的影响，然后再夯实土3上方设置挡土墙7、填料区6、炸药区5和堆土区4，填料区的填料堆积越高则夯实土区域越厚，作用是阻隔(减少)爆破对戗堤的影响。

爆破前，龙口护底构造可以铺设0.3m～0.5m厚石碴垫层，必要时可在垫层下铺设一层土工布。一切铺设完毕后，由工作人员远程控制炸药爆炸，先引爆设在挡土墙底部的炸药，然后引爆炸药区的炸药使填料发生滑坡，填料区的大量填料因失稳滑入龙口处。接下来，推土机等机械开始将土堆上剩余的堆土平至龙口，完成龙口合龙。

实施例2

一种沿海围堰合龙的方法，包括以下步骤：在龙口1两边的戗堤2上铺设厚度为0.5m-2m的夯实土3作为底层，阻隔爆破对戗堤的影响，夯实土3上方设置挡土墙7、填料区6、炸药区5和堆土区4，其中挡土墙7设在靠近龙口1的位置，堆土区4设在远离龙口1的位置，填料区6和炸药区5设在挡土墙7和堆土区4之间。

填料区6的高度H比龙口水面高出1m或2m，填料区6的坡面和坡底之间的夹角大于35°

挡土墙7底部安放有炸药，引爆炸药时，先引爆挡土墙7底部的炸药，然后引爆炸药区5的炸药，使填料区的填料发生滑坡，完成围堰合龙。

如图4和图5所示，炸药区为两层曲面时，每层曲面的宽度为0.2～0.5m，每层曲面之间的间距不小于1m，第一层曲面51整体靠近堆土区4，其上端点与堆土区4连接、下端点与挡土墙7下端点的水平距离为0.5m-2m；第二层曲面52整体靠近挡土墙7，其下端点与挡土墙7连接、上端点位于填料区6的顶部。填料区包括位于第二层曲面和挡土墙之间的大石料层62、位于第一层曲面和第二层曲面之间的砂袋和小石料混合层61，其中填料的平均直径从大到小依次为大石料、砂袋和小石料。

炸药区炸药埋放量随着离中间部位的距离增加而逐步减少：第一层曲面51的上端和下端的炸药埋放量较少，随着向曲面中心的方向，炸药埋放量逐步增加。第二层曲面52亦同第一层曲面51。

引爆炸药区的炸药时：先引爆炸药区的第二层曲面52，然后引爆炸药区的第一层曲面51，可以避免一次性爆破产生的破坏力过大以致于影响到戗堤自身的稳定。

Claims (10)

1.一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：包括以下步骤：

A）在龙口（1）两边的戗堤（2）上水平向设置挡土墙（7）、填料区（6）、炸药区（5）和堆土区（4），其中挡土墙（7）设在靠近龙口（1）的位置且挡土墙（7）底部安放有炸药，堆土区（4）设在远离龙口（1）的位置，填料区（6）和炸药区（5）设在挡土墙（7）和堆土区（4）之间；

B）所述炸药区（5）的截面形状为至少一层曲面，曲面宽度为0.2m-0.5m，每层曲面的上端靠近堆土区（4），下端靠近挡土墙（7）；

C）先引爆挡土墙（7）底部的炸药，然后引爆炸药区（5）的炸药，使填料区（6）的填料发生滑坡，完成围堰合龙。

2.按照权利要求1所述的一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：炸药区（5）每层曲面的中心的炸药埋放量最多，炸药埋放量随着离曲面中心的距离增加而逐步减少。

3.按照权利要求1或2所述的一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：龙口（1）两边的戗堤（2）上铺设有夯实土（3），厚度为0.5m-2m，挡土墙（7）、填料区（6）、炸药区（5）和堆土区（4）设在夯实土（3）的上方。

4.按照权利要求3所述的一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：填料区（6）的高度比龙口（1）水面高出1m或2m，填料区（6）的坡面和坡底之间的夹角大于35°。

5.按照权利要求1所述的一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：炸药区（5）截面形状为一层曲面，挡土墙（7）、填料区（6）、炸药区（5）、堆土区（4）依次排列，填料区（6）从下到上依次为碎石层（63）、大石料层（62）、砂袋和小石料混合层（61），各填料的平均直径从大到小依次为大石料、砂袋和小石料、碎石。

6.按照权利要求5所述的一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：炸药区（5）曲面的下端点与挡土墙（7）下端点之间的水平距离为0.5m-2m。

7.按照权利要求1所述的一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：炸药区（5）截面形状为两层曲面：连接堆土区（4）的第一层曲面（51）和靠近挡土墙（7）的第二层曲面（52），填料区（6）包括位于第二层曲面（52）和挡土墙（7）之间的大石料层（62）、位于第一层曲面（51）和第二层曲面（52）之间的砂袋和小石料混合层（61）；填料的平均直径从大到小依次为大石料、砂袋和小石料。

8.按照权利要求7所述的一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：第一层曲面（51）和第二层曲面（52）的间距不小于1m，第一层曲面（51）的下端点与挡土墙（7）下端点之间的水平距离为0.5m-2m；第二层曲面（52）的下端点与挡土墙（7）连接。

9.按照权利要求7或8所述的一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：先引爆第二层曲面（52）的炸药，然后引爆第一层曲面（51）的炸药。

10.按照权利要求1所述的一种沿海围堰的合龙方法，其特征在于：炸药区（5）截面形状为两层以上曲面时，每层曲面之间的间距不小于1m，连接挡土墙（7）上方的填料区（6）填料为大石料。