深槽跨越堤线：水力充填堤坝及防冲护滩结构研究

青草沙水库新建堤坝总长达22km，建在河口江心涨潮沟外侧的沙脊上，并穿越多道深槽泓沟。其中部分堤线跨越深槽，滩面高程为－5.0～－10.5m，其坝身高度达15～20m，工程所在区域水深、浪大、流急、地基软弱，其堤高及水深超出了常规充填袋装砂斜坡堤的适用范围，在缺乏石材、河床易冲的情况下，需要研究适用的水力充填堤坝及其防冲护滩结构。由于涨潮沟的形态是特有水动力条件作用下的一种不稳定、不平衡状态，潮流场、波浪或泥沙条件的改变，极易引起带状沙脊冲刷，施工筑坝的阻水扰流也极易引起沙洲冲刷和河势调整，因此研究解决长距离筑坝施工顺序和进度控制要求，是江心河口软土沙洲上水库大坝构筑核心技术之一。同时水库堤坝运行后须承受库内外两侧7.0～8.0m的双向水头作用，大坝采用水力充填管袋斜坡堤结构，坝身两侧及水下部分主要由土工织物管袋充填砂土堆叠而成，坝身中上部由砂性土散吹形成，其渗透规律不同于一般碾压式堤坝，研究水力充填堤坝的渗透特性及渗流破坏机理和经济可靠的渗控措施，是保障工程安全运行的关键技术之一。

在潮汐河口江心以水力充填法建设水库堤坝的类似设计和施工经验不多，在长江口这种水流和地形变化复杂区域，由于常规海上和陆上施工机械使用受限，因而针对工程特点和技术难题开展江心水力充填堤坝施工技术研究非常必要。

青草沙水库是迄今为止国内外建在潮汐河口江心最大的避咸蓄淡水库，在建设条件的规律及特点、堤坝结构与工艺、实施顺序及防冲护滩、渗流特性及控制等方面，有其自身的特点和技术难点，主要表现在：

1）建设条件的规律与特点

青草沙水库地处长江口河口心滩，南北港分流口暗沙众多，河床泥沙可动性较强，并且受水流及潮流往复作用，水流流态复杂，互动因素较多。水库新建堤坝沿长潮沟外侧江心沙脊布置，水域开敞、远离岸边、无掩护、工程战线长、施工内容繁杂、施工环境恶劣，并穿越多个大型长潮沟，且堤坝用沙土采用水力充填法在江心沙脊和涨潮沟上构筑，具有地形冲淤多变、地基和堤身渗透性强、水上施工等特点。

2）深水筑坝结构与工艺(www.xing528.com)

新建东堤滩面高程为－5.0～－10.5m，横穿涨潮沟深槽，全长约3.0km，属于深水筑坝。工程所在区域水深、浪大、流急、地基软弱、施工作业面窄，而且缺乏石料，没有陆上推进筑坝的条件。为此，针对建设条件特殊性，探索研究堤坝结构形式和建造工艺是堤坝设计的一大技术难点。

3）实施顺序与保滩防冲

新建堤坝总长达22km，建在河口江心涨潮沟外侧的沙脊上，并穿越多道深槽泓沟。由于涨潮沟的形态是特有水动力条件作用下的一种不稳定、不平衡状态，潮流场、波浪或泥沙条件的改变，极易引起带状沙脊冲刷，而且一旦冲刷启动，冲刷的速度往往很快，一两个潮汐周期可能引起大片沙脊消失。施工筑坝的阻水扰流也极易引起沙洲冲刷和滩势调整。因此，须研究合理的施工顺序，选择合适的堤坝施工作业面和进占速度控制要求，以及适宜的防冲保滩结构、维护沙洲或沙脊稳定，避免施工过程中和竣工后大坝沿线滩地冲刷和滩势急变，是本工程面临的又一技术难点。

4）水力充填堤坝渗流特性与防渗

水力充填管袋斜坡堤结构的渗透规律不同于一般碾压式土坝。因赶潮施工，质量控制较难，加上地基土多为砂性土或者粉性土，极易发生渗透破坏。在潮汐河口以水力充填法建设水库堤坝的类似工程经验不多，尤其有关渗透特性、渗流计算和渗透稳定控制标准，以及可大规模施工的可靠的渗控措施等。