围海工程的目的是挡潮防浪,控制围区水位,满足农垦、制盐、蓄淡、水产养殖、工业用地及发电、交通航运、海岸防护等要求。根据实际需要,还要兴建相应的专用建筑物,如水闸、船闸、潮汐电站、抽水站、鱼道等。
中国早在汉代已有小规模的围海,唐代与宋代时江苏、浙江沿海农业和盐业日益发达,围海规模逐渐扩大,出现了百里长堤。围海事业发展较快的国家有荷兰、日本、朝鲜等,如荷兰的须德海围海工程、三角洲计划、瓦典海计划;日本的有明围垦、谏早围垦、利根川堵口工程等。
围海工程按其所在位置不同,可分顺岸围海、海湾围割和河口围海3类。
顺岸围海是在较平直海岸(包括河口沿岸)的潮间带范围内围海。所围面积一般不大,海堤堤身较低。虽然多数为淤泥质滩地,由于滩面露出水面时间较长,土质稍硬,故此类围海工程中的软基筑堤、堵口闭气和海堤防浪等问题较易处理。中国已建围海工程项目中,顺岸围海所占比例较大。
海湾围割是在海湾口门或湾内适当部位筑堤堵海。口门港道深、地基软、吞吐潮量较大,筑堤技术问题较复杂。荷兰须德海工程、中国厦门杏林海堤均属此类。
河口围海是在河口或河口岔道上筑坝挡潮围海。潮汐河口受径流和潮流共同作用,河床演变显著,在河口筑坝涉及航运、水利、水产多方面的利益,必须十分慎重。在潮差大的大、中型河口筑坝,施工的困难也较大。荷兰三角洲工程与法国朗斯潮汐电站均属河口围海工程。
海堤是围海工程的主体,直接承受风浪、暴潮、急流的作用,工程量一般比较大。围海工程中,软基筑堤和堵口闭气是海堤施工的重要技术问题。
软土地基的抗剪强度很低,要采取有效措施才能建造一定高度的海堤而不至于塌陷。常用技术措施有:①堤身两侧加筑压载,防止堤身滑塌。②采用水平沙垫层、沙井、碎石桩、塑料排水插板等措施加速地基固结,增加抗剪强度和地基承载力。③分期间歇施工,使软土地基有足够的时间消散孔隙水压力,增大抗剪强度。④改善海堤上部结构,减轻海堤自重等。
修建海堤时,为了施工安全,在堤线上常预留一个或几个口门让潮水自由吞吐,这种口门称为龙口。待海堤填筑出水达一定高度时,封堵这些龙口,称为堵口。堵口常采用抛石截流的方法,在龙口抛投大块石或人工块体、填石竹笼、填石铁丝笼等进行缩窄和封堵,最后形成一道截流堤。堵口截流要先进行水力计算,通过模型试验搞清龙口水力特性,确定合理堵口顺序和施工方法。荷兰曾采用浮运水闸式沉箱到龙口定位沉放的堵口方法。但定位沉放需较长的平潮时间,只能在潮差较小的海域中使用。堵口截流后龙口段截流堤是透水的,堤身较单薄,应及时进行“闭气”加固。闭气是用黄土、砂、海底黏土等材料截断堆石堤内的渗流。由于潮汐影响,堆石堤内的渗流是双向的,又是在水中抛土,必须满足堤身、地基和渗流稳定的要求。
促淤是围海工程常采取的工程措施,目的是使滩面在围堵前更快淤高,减少围成后的填筑量。促淤一般采用丁坝、顺坝等建筑物,也可以在滩面种植红树林、大米草等植物,采用长丁坝与潜顺坝相结合的布置,促淤效果较好。开始围海筑堤时,常以原有促淤丁坝和顺坝为基础,加高加宽,可以给施工带来方便。
水闸也是围海工程的重要建筑物,用以挡潮、排涝、泄洪和控制堤内水位。在堵口过程中,还可起分流作用,减少内外水位差。有些堵口难度较大的工程,常设置专门的分流闸,堵口后分流闸填埋在堤中。