1、大型軟基堵港工程的堵口及抗沖水力穩(wěn)定設(shè)計大型軟基堵港工程由于潮差和內(nèi)港吞吐潮量比較大，因此在堵口平堵拋石抬升口門底檻高程的過程中會引起內(nèi)外水位差和口門流速不斷增大。假如設(shè)計和施工不當(dāng)，會使口門的水力條件惡化，大量已拋下的塊石會被沖出壩體設(shè)計斷面以外，有時需要大量的重型拋投材料才能抵卸高流速的沖刷，給堵口造成比較大的困難。依據(jù)我省已建幾座軟基堵港工程堵口設(shè)計和施工的閱歷教訓(xùn)，對堵口工程抗沖水力穩(wěn)定設(shè)計中的幾個主要技術(shù)問題進(jìn)行分析。1、口門型式選擇堵口段的口門型式一般可分為兩種：一是“窄深式”，二是“寬淺式”。“窄深式”口門寬度比較小，底檻高程比較低，這種口門型式會造成內(nèi)外水位差、口門陡坡流速和單

2、寬流量三者都大的很不利的水力條件，水流沖刷的能量很大，將給口門渡汛和平堵抬升塊石的防沖帶來很大的困難，往往需要大量的重型拋投材料才能解決。例如70年月初的象山縣大塘港堵港工程中的岙孟門堵口，當(dāng)時設(shè)計的口門寬度為100m，底檻高程-4.0m(黃海標(biāo)高，下同)，屬“窄深式”口門。設(shè)計中外海側(cè)采納拋填200多只直徑1.0m、長2.6m、重量約3.5t的竹籠愛護(hù)。結(jié)果在渡汛過程中，退潮狀況下內(nèi)外最大水位差達(dá)到3.65m，實測最大流速7.8m/s，竹籠全部被沖走或沖散，口門被刷深2m左右。一次大潮4d時間沖走塊石約2萬m3，大潮過后試圖加大平堵拋石力度盡快抬升口門底檻高程削減單寬流量(即削減沖刷能量)，

3、均未能勝利。大量拋下的塊石又被沖走。經(jīng)過反復(fù)討論，最終采納小潮汛小斷面立堵結(jié)合拋填鉛絲籠突擊合龍的方案，經(jīng)過3d立堵進(jìn)占，完成100m口門的合龍。由于地基刷深后尚比較穩(wěn)定，故未造成一次立堵加荷8m而引起地基失穩(wěn)的狀況。假如地基差，這種方案不行行。“寬淺式”口門的寬度要求比較大，底檻高程盡可能高，但往往受拋石船只吃水深度的限制。口門的寬度是依據(jù)潮差、吞吐潮量和塊石重量大小確定的。例如寧海縣胡陳港堵口工程，潮差與大塘港一樣，吞吐潮量比大塘港約大3000萬m3，達(dá)1.0億3。接受大塘港堵口的閱歷教訓(xùn)，在原華東水利學(xué)院汪龍騰老師的指導(dǎo)下，采納“寬淺式”口門型式。渡汛口門寬度400m(壩長1138m)，

4、底檻高程0m，以平堵抬升口門并采納水力擴(kuò)展斷面的方法，把外海側(cè)陡坡流速掌握在5.0m/s以下。在平堵高程到-3.0m以上時(采納塊石重量在200kg左右，直至抬升到0m高程)，結(jié)果當(dāng)口門底檻高程平堵到0m時，外海側(cè)塊石形成約110的坡度，全部塊石都是在地基抗滑穩(wěn)定要求的范圍內(nèi)，內(nèi)港側(cè)沒有發(fā)生水力擴(kuò)展?fàn)顩r，即不發(fā)生塊石移動擴(kuò)展，按抗滑穩(wěn)定斷面的要求進(jìn)行拋填。勝利地解決了大型堵口工程的抗沖水力穩(wěn)定問題。避開采納大量的重型拋投材料，節(jié)約工程投資，并為堵口合龍的立堵進(jìn)占施工制造極為有利的水力條件。主要是口門底檻達(dá)0m，小潮汛堵口合龍時，口門最大水深在2m以下，水流沖刷能量較小，一般稍大尺寸的塊石都不會

5、被沖走。2、水力穩(wěn)定斷面的選擇依據(jù)堵港工程的水力條件和地基條件，一般均以平堵為主的堵口方式。即以抬高拋石底檻高程后，設(shè)置適當(dāng)大的口門寬度再進(jìn)行立堵截流。假如拋石在抬升過程中，隨著水流流速的增大而增大塊石重量，使之不被水流推動，稱為密集斷面截流。這種型式一般適用于巖基或地基很好的堵港工程，需要大量的重型拋投材料。在軟基堵口工程中難以采納，尤其是密集斷面的堆石重量也是地基穩(wěn)定所不允許的。所以在軟基堵口中大多采納水力擴(kuò)展斷面的型式，它是以延展外海側(cè)坡面長度來減緩坡面上的流速，使得能以較小的塊石在外海側(cè)坡面上呈穩(wěn)定狀態(tài)。坡面愈擴(kuò)展即塊石坡度愈緩，則所需的石塊重量愈小。在軟土地基上堵口，可以依據(jù)地基抗滑

6、穩(wěn)定斷面的要求來確定拋投石料的重量，一般狀況下，采納200kg左右的塊石，它的水力擴(kuò)展斷面層延長度大致與抗滑穩(wěn)定斷面所要求的長度相等。3、水力擴(kuò)展斷面設(shè)計水力擴(kuò)展斷面設(shè)計需要確定堵口過程的各種水力要素，包括口門內(nèi)外水位差Z、堰頂流速VA、擴(kuò)展斷面勻稱急流段流速VB(即坡面塊石穩(wěn)定流速)、口門單寬流量q和勻稱急流段長度L等(圖1)。 <CENTER</CENTER圖1水力擴(kuò)展斷面示 意圖依據(jù)口門尺寸，設(shè)計潮位過程線、內(nèi)港庫容曲線，泄水閘規(guī)模采納水量平衡公式進(jìn)行水量調(diào)整計算，求出內(nèi)港水位過程線與潮位過程線之差，即可求出各時段的內(nèi)外水位差Z，同時求出口門單寬流量q和堰頂流速VA。水量平衡

7、公式： <CENTER</CENTER依據(jù)堵口工程的實踐，塊石擴(kuò)展發(fā)生在口門外海側(cè)，包括口門加速段和勻稱急流段(近似)。內(nèi)港水流溢過口門頂?shù)牧魉贋閂A，以后加速到A點達(dá)到VB(當(dāng)坡面塊石重量已達(dá)穩(wěn)定時)，并以近似勻稱水流流經(jīng)勻稱急流段，以面流形式與下游連接，在溢流面上加速段的落差為ZB，則勻稱急流段分擔(dān)的落差為Z-ZB。設(shè)勻稱急流段的邊坡為i，則勻稱急流段的長度L為：L=(Z-ZB)/i。式中： <CENTER</CENTER(-流速系數(shù)，取0.80.85) <CENTER</CENTERC-謝才系數(shù) <CENTER</CENTER(n為坡面塊石

8、糙率，一般取0.04)R-水力半徑 <CENTER</CENTERh-勻稱急流段坡面水深h=q/VB則 <CENTER</CENTER最終得： <CENTER</CENTER擴(kuò)展斷面邊坡勻稱急流段的水流速VB是確定塊石坡面穩(wěn)定的流速。為避開采納大量的重型拋投材料，依據(jù)地基抗滑穩(wěn)定斷面的尺寸和采石場可以開采到的塊石重量，VB一般掌握在5m/s左右，相應(yīng)的塊石重量在230kg左右。實際上在開頭平拋時的流速比較小，小尺寸的塊石就可滿意穩(wěn)定要求。只是當(dāng)口門底檻抬升到肯定高程以上才需用較大的塊石。塊石的重量與流速VB的關(guān)系按依茲巴士公式計算。 <CENTER </CENTER式中：r石-塊石容重，取2.5t/m3r水-海水容重，取1.03t/m3d-塊石當(dāng)量直徑，塊石重量 <CENTER</CENTER4、結(jié)語綜上所述，對于潮差和吞吐潮量較大的軟基堵港工程，應(yīng)采納“寬淺式”口門和水力擴(kuò)展斷面型式，才能有效解