在深水软基上的龙口护底结构设计优化

对于在泥质河床上构筑的由土工织物充填砂堆起的龙口，龙口上下游及龙口自身抗冲保护的重要性是显而易见的。青草沙龙口位于深槽，护底高程－4.0m，常年位于水下，即使在最低潮时，龙口上也有约4m的水深，因此龙口保护结构必须考虑水下施工的特点。一般来说，在流速1～2m／s的作业条件下，大规模水上船机作业的经验表明，大型（尺度10m×10m×0.5m以上）土工织物充填砂袋的平整度可控制在1m左右。砂袋间可以错缝搭接，但搭接缝距有时在0.5m以上；抛石平整度一般可在0.6m以下；网兜石采用定点沉放，可相互搭靠，但高差一般也在0.6m左右。此种情况下，难以对水下结构进行全面完整的测量和探摸，由于长江口水流浊度高，也不可能采用水下摄影等进行查看，施工测量、检测十分困难；在往复流的作用下，大面积护底土工织物软体排铺设定位远比陆域困难，常见2～3m排体偏位。

软体排护底加网兜石压载的保护形式是高流速下龙口保护的一种压载保护形式。但受制于网兜石形状的不规则性、局部的尖锐性和不均匀荷载制约，一旦施工过程中网兜石对护底软体排造成局部破坏，那么在如此高流速下，已成型的袋装砂棱体很有可能被掏空和塌陷（即护底保护产生破坏），后果将不堪设想。因此必须采用一种高强度的护底保护排体形式，确保主龙口保护期和截流期间的护底保护安全性。在这种情况下，借鉴连锁块护岸防冲的经验，考虑到后续截流施工大量抛石和大型钢框笼安放要求，提出了青草沙龙口保护的4层复合保护结构，由下往上分为4层（图3-19、图3-20），分别为大型土工织物充填砂袋（砂被）、超强砂肋软体排、混凝土块连锁排和网兜石（30t混凝土块）。

图3-19 东侧堤坝龙口护底保护结构图

图3-20 龙口护底及框笼截流坝顺流向剖视图

1）第一层：大型土工织物充填砂袋

砂袋尺度为220m×35m；袋布规格为410g／m2复合土工布，采用大型铺排船赶潮施工。该层结构的功能是对龙口下部填砂起“砂被”覆盖保护和平整作用。

2）第二层：超强砂肋软体排(www.xing528.com)

排体顺水流方向长度约为200m，宽度35m左右（视铺排船规模而有增减）；排布采用1300g／m2丙纶长丝机织土工布，其抗拉强度为经360kN／m、纬260kN／m，该排布是为青草沙龙口保护定制并首次投入批量应用的国产超强度土工布；砂肋直径30cm，间距150cm，采用260g／m2丙纶长丝机织布。该层结构的功能是保护砂被，防止高流速冲击和渗透水压力作用下砂被中泥砂被吸出，同时均化上部块石等不均匀荷载对砂被的顶刺作用，也是上部荷载跨越下部砂被搭接缝的“核梁”。

3）第三层：混凝土块连锁排

基布采用380g／m2复合土工布；混凝土块规格为160mm厚，尺寸为400mm×400mm，由丙纶绳均匀系在排布上。排体的平面尺度与超强砂肋软体排相同。该层排布功能如同甲胄，保护下层超强砂肋软体排，避免抛石及网兜石对下层排的直接穿刺，同时起压重作用，保证龙口在上部网兜石未加载前的稳定。

4）第四层：网兜石（30t混凝土块）

网兜石单重10t，6个联成一组，整体吊装，定点沉放，安放后的整体厚度为0.6～1.2m；网兜采用高强中碳合金钢丝或丙纶绳，网眼为20～30cm，钢丝直径2.5mm（丙纶绳直径为16mm）。实际施工时由于丙纶绳网兜吊装和运输过程损坏少，且有一定的价格优势，最终予以采用。网兜石的功能是龙口抗冲，计算和试验表明混凝土块连锁排的最大抗冲流速不超过3.5m／s；水槽试验表明，6个一联10t网兜石可满足6.5～8m／s流速的抗冲稳定。如果采用单重60t的网兜，其抗冲性更好，但对网兜要求太高，难以满足。30t混凝土块的使用功能也是压重防冲，用在堤坝的防渗墙位置，代替网兜石，便于截流后吊出并以充填砂袋置换，以便今后防渗墙施工。