鹽城勝利河?xùn)|閘站圍堰施工及降排水

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(1.江蘇淮源工程建設(shè)監(jiān)理有限公司, 江蘇 淮安 223001； 2.江蘇省洪澤縣水利局， 江蘇 洪澤縣 223100 )

鹽城勝利河?xùn)|閘站圍堰施工及降排水

章勇1，嚴(yán)小兵2

(1.江蘇淮源工程建設(shè)監(jiān)理有限公司, 江蘇 淮安 223001； 2.江蘇省洪澤縣水利局， 江蘇 洪澤縣 223100 )

結(jié)合鹽城勝利河?xùn)|閘站的工程概況，確定其圍堰施工及降排水方式。在結(jié)合實(shí)際狀況的圍堰穩(wěn)定計(jì)算基礎(chǔ)上采取圍堰施工，進(jìn)而針對(duì)不同施工區(qū)域進(jìn)行降排水處理，從而為勝利河?xùn)|閘的修建與運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

勝利河?xùn)|閘； 圍堰； 降排水； 設(shè)計(jì)

1 工程概況

勝利河?xùn)|閘站位于鹽城市亭湖區(qū)新民河與勝利河交界處的勝利河上，是鹽城市重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目之一。閘站為堤身式結(jié)構(gòu)，共5孔，中孔為自排孔，凈寬6m，胸墻式結(jié)構(gòu)；兩側(cè)為抽排孔，各布置兩臺(tái)套1750ZGB10-2豎井貫流泵，配YKS500-8臥式異步電動(dòng)機(jī)，共四臺(tái)套，上下平行軸齒輪箱傳動(dòng)。水泵葉輪直徑1750mm，單機(jī)容量400kW，總裝機(jī)容量1600kW。機(jī)組采用豎井進(jìn)水流道、虹吸出水流道、電磁式真空破壞閥斷流；站身翼墻為鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)。

根據(jù)勘探資料，勘區(qū)內(nèi)地層為第四紀(jì)濱海相和河流相沉積所形成。根據(jù)土層的工程性質(zhì)差異，分為13個(gè)工程地質(zhì)層，依次為：素填土層、輕粉質(zhì)壤土層、輕粉質(zhì)壤土夾雜淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、層輕粉質(zhì)砂壤土層、輕粉質(zhì)(砂)壤土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、粉砂夾輕粉質(zhì)砂壤土層、粉質(zhì)黏土層、輕粉質(zhì)砂壤土夾雜輕粉質(zhì)壤土層、粉砂層、輕粉質(zhì)砂壤土層、粉質(zhì)黏土層、輕粉質(zhì)砂壤土層、粉質(zhì)黏土層。

2 圍堰設(shè)計(jì)與施工

2.1 圍堰設(shè)計(jì)

2.1.1 進(jìn)水側(cè)圍堰斷面

圍堰處原為河道，農(nóng)田頂高程約+2.3m，設(shè)計(jì)圍堰頂高程+2.0m，頂寬為5m，迎水坡坡比為1∶4，背水坡坡比為1∶4。為確保圍堰安全，工程實(shí)施期間須對(duì)圍堰頂進(jìn)行加固，用60cm厚袋裝土壓實(shí)護(hù)坡。具體見(jiàn)下頁(yè)圖1。

圖1 進(jìn)水側(cè)施工壩斷面單位：m

2.1.2 出水側(cè)圍堰斷面

圍堰打在新民河上，設(shè)計(jì)圍堰頂高程+2.0m，頂寬為5m，迎水坡坡比1∶4，背水坡坡比1∶4。為確保圍堰安全，迎水面用60cm厚袋裝土壓實(shí)護(hù)坡。具體見(jiàn)圖2。

圖2 出水側(cè)施工壩斷面單位：m

2.1.3 圍堰穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)《水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)導(dǎo)則》[1]，綜合分析鹽城河?xùn)|閘地形及地質(zhì)特征，綜合考慮底部防滲與圍堰內(nèi)側(cè)基坑等因素，假定該工程施工圍堰堰體為勻質(zhì)土體，按堰頂高程4.0m，底高程-1.5m，邊坡1∶4，設(shè)計(jì)圍堰外水位按該地區(qū)多年平均高水位1.6m，采用圓弧滑動(dòng)法對(duì)該圍堰進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。根據(jù)達(dá)西定律求出壩體的浸潤(rùn)線方程，試算堰體的安全系數(shù)，計(jì)算方法如下：

a.按比例繪出該土坡的斷面圖(見(jiàn)圖3)，假定滑動(dòng)圓弧圓心及相應(yīng)的滑動(dòng)圓弧，根據(jù)坡比1∶4，作MO的延長(zhǎng)線，在MO延長(zhǎng)線上再取一點(diǎn)O1作為第一次試算的滑動(dòng)圓弧中心，通過(guò)坡腳作相應(yīng)的滑動(dòng)圓弧AC，根據(jù)浸潤(rùn)線方程畫(huà)出浸潤(rùn)線位置。

b.將滑動(dòng)土體ABC分成若干土條，并對(duì)土條進(jìn)行編號(hào)，為了計(jì)算方便，土條寬度可取滑弧半徑的1/10，土條編號(hào)從滑動(dòng)圓弧圓心的鉛垂線下開(kāi)始作為O點(diǎn),逆滑動(dòng)方向依次為1、2、3...等,沿滑動(dòng)方向依次為-1、-2、-3...。

c.量出各土條中心高度hi并列表計(jì)算，根據(jù)太沙基公式試算出第一次的安全系數(shù)為Fs1=1.62。在MO上任取O2、O3作為第二、三次試計(jì)算的滑動(dòng)圓弧中心，通過(guò)坡腳作相應(yīng)的滑動(dòng)圓弧AC，重復(fù)上述計(jì)算工作，得出第二、三次試算的安全系數(shù)分別為：Fs2=1.76，F(xiàn)s3=1.86。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，繪制Fs的曲線，由曲線上找出最小穩(wěn)定安全系數(shù)Fsmin=1.82,大于規(guī)范允許的安全系數(shù)1.05，大壩穩(wěn)定安全性符合要求。

圖3 土坡斷面

2.2 圍堰施工

圍堰填筑土料選用取土區(qū)開(kāi)挖土方。采用挖掘機(jī)開(kāi)挖、自卸汽車運(yùn)輸、推土機(jī)推平碾壓等圍堰填筑施工方法[2-4]。圍堰的填筑必須按設(shè)計(jì)要求，采用逐層碾壓密實(shí)，及時(shí)檢測(cè)，同時(shí)在施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制圍堰的設(shè)計(jì)斷面尺寸，確保堰體的整體受力和穩(wěn)定。在施工時(shí)，首先對(duì)圍堰位置進(jìn)行清基工作，并對(duì)原有坡面進(jìn)行拉毛處理，以達(dá)到圍堰防滲的目的。圍堰施工水下部分采用進(jìn)占法，推土機(jī)向前推土碾壓，出水后水平分層鋪土碾壓，逐步加高到設(shè)計(jì)高程。圍堰拆除在工程水下完工驗(yàn)收后，圍堰拆除的優(yōu)質(zhì)土方可以結(jié)合站區(qū)進(jìn)行回填。

3 降排水設(shè)計(jì)與施工

鹽城市城市防洪勝利河?xùn)|閘站工程由于地處黃海之濱，海洋調(diào)節(jié)作用十分明顯，因而雨水豐沛，每年的8、9月常有臺(tái)風(fēng)暴雨。

該工程泵站基坑開(kāi)挖底高程為-4.0m，根據(jù)工程水文地質(zhì)資料，開(kāi)挖高程以上第2層土屬微透水～弱透水土層，第3層土屬微透水～中等透水土層，第4層土屬中等透水土層，正常地表水位在0.9m高程處左右，含水層對(duì)整個(gè)工程土方開(kāi)挖、邊坡穩(wěn)定安全影響很大。開(kāi)挖高程以下存在四層承壓水水層(第6層、9層、10層、11層)，其中第6層垂直滲透系數(shù)為2.59×10-4cm/s，水平滲透系數(shù)為4.26×10-4cm/s，屬弱透水～中等透水土層，承壓水對(duì)站身和翼墻灌注樁施工產(chǎn)生影響。

3.1 施工區(qū)域排水

施工進(jìn)場(chǎng)后立即沿征地紅線內(nèi)側(cè)開(kāi)挖一條1.5m深分界排水龍溝，排水龍溝連接上游勝利河及下游新民河，施工影響改變的原環(huán)境排水系統(tǒng)均引入分界排水龍溝，這樣一方面方便工程施工管理，同時(shí)又解決了場(chǎng)地潛水降排、雨水截排，恢復(fù)了環(huán)境排水體系，而且為基坑及引河開(kāi)挖及施工期排水解決了排水通道。分界排水龍溝跨路段埋設(shè)直徑60cm混凝土涵管。

在施工生產(chǎn)生活場(chǎng)區(qū)設(shè)置50cm深排水溝(在道路兩側(cè)、料場(chǎng)、加工場(chǎng)、預(yù)制場(chǎng)等)，生活區(qū)排水溝為磚砌、砂漿粉面，排水溝引入分界；基坑口外設(shè)置截水溝，排水引入路邊排水溝中；引河口(青坎上)處設(shè)置35cm擋水子堰，內(nèi)埋20cm淺排溝，埋設(shè)直徑15cm塑料排水管，排水引入引河坡腳外或河道排水有龍溝內(nèi)。如圖4所示，上下游引河中間設(shè)計(jì)排水主龍溝，由于引河在今冬明春少雨季節(jié)開(kāi)挖，土方開(kāi)挖施工排水在土方開(kāi)挖工程中闡述，河道成型后一般不需排水，如遇明顯降水時(shí)，臨時(shí)架設(shè)機(jī)泵抽排入外河中。

圖4 基坑口、河口截排示意圖

3.2 泵站基坑降排水

泵站基坑降排水分為雨水、滲積水(潛水)、承壓水降排，雨水、滲積水(潛水)采用明排方案，承壓水適用大口井(管井)降排方案?；舆吰陆邓捎脙杉?jí)輕型井點(diǎn)降水?；娱_(kāi)挖前明排水架設(shè)15kW泥漿泵兩臺(tái)抽排明水入新民河內(nèi)，控制降水速率24h內(nèi)不大于50cm，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)施工圍堰穩(wěn)定性的觀測(cè)，必要時(shí)加固圍堰。

泵站基坑進(jìn)水側(cè)開(kāi)挖至-1.5m高程，站身位置-4.0m高程(局部-4.5m高程)，出水側(cè)開(kāi)挖到-1.5m 高程。根據(jù)基底高程，基坑底明排水分為三個(gè)部分：上游河道、站身基坑、下游河道。在上下游護(hù)底位置由下基坑馬道形成分隔壩，防止上下游基坑內(nèi)水流入站身基坑內(nèi)。在上下游分隔壩內(nèi)開(kāi)挖深2m左右的積水坑，各用一臺(tái)15kW的泥漿泵抽排。泵站主基坑分二期實(shí)施：一期鉆樁平臺(tái)，高程-2.0m；二期開(kāi)挖到-4.0m高程，施工站身底板。一期實(shí)施前，在基坑四周距坡底角線1m位置開(kāi)挖30cm×50cm的環(huán)形垅溝，在垅溝的四角開(kāi)挖50cm×100cm的積水坑，積水坑內(nèi)配備3kW的污水泵，待二期開(kāi)挖到位時(shí)，垅溝和積水坑相應(yīng)下移。所有基坑積水抽排均排入下游排水溝內(nèi)，通過(guò)排水溝自排入新民河中。工程生產(chǎn)生活區(qū)排水根據(jù)需要綜合考慮布置，設(shè)計(jì)以自排為主。

3.3 基坑邊坡降水

基坑邊坡擬采取輕型井點(diǎn)降水，一級(jí)輕型井點(diǎn)施打高程為+0.0m，施打深度4m，二級(jí)輕型井點(diǎn)施打高程為-2.0m，施打深度4m，井點(diǎn)間距1m，每6～8根立管為一組，一組配備1.5kW自吸泵一臺(tái)。施打前在先期邊坡位置進(jìn)行試打，觀察施打吸水效果，根據(jù)施打效果調(diào)整施打高程、間距以及吸管深度等。該工程擬施打輕型井點(diǎn)累計(jì)380m(按橫管計(jì))。

根據(jù)招標(biāo)文件水文地質(zhì)資料及基坑開(kāi)挖圖，該工程基坑降水采用大口井降水，大口井管徑50cm，管井底高程為-34m，開(kāi)挖層以下第(5)均為極微或弱透水層；其下(5A)層、6層為弱透水～中等透水土層，構(gòu)成場(chǎng)第一層承壓含水層，該層底高程-18.29m，平均厚度20.47m；第(12)層層底高程-35.82m，承壓水對(duì)基礎(chǔ)灌注樁施工產(chǎn)生影響，應(yīng)采取相應(yīng)措施。

而管井底高程為-34.0m，故按承壓完整井進(jìn)行驗(yàn)算。經(jīng)初步驗(yàn)算，管井井點(diǎn)數(shù)和布置距離均滿足該工程降水要求。管井施工時(shí)先打一口試井，驗(yàn)證承壓水頭及出水量，并邀請(qǐng)勘探設(shè)計(jì)人員論證確定降水管井?dāng)?shù)量、位置、井深。

4 結(jié) 語(yǔ)

該工程利用原有建筑物作為圍堰基礎(chǔ), 對(duì)勝利河?xùn)|閘進(jìn)行修建。首先探究其水文氣象及地形地質(zhì)狀況；進(jìn)而利用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行該圍堰的穩(wěn)定驗(yàn)算，計(jì)算出最小穩(wěn)定安全系數(shù)Fsmin=1.82,大于規(guī)范允許的安全系數(shù)1.05；最后對(duì)施工區(qū)進(jìn)行降排水處理，為涵閘修建奠定基礎(chǔ)。

[1] DL/T 5087-1999 水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S].

[2] 范公俊, 賈延權(quán), 王艷紅.幾種圍堰施工技術(shù)在連云港灘涂區(qū)的應(yīng)用[J].水利水電科技進(jìn)展,2011,31(1):62-65.

[3] 鄧亞德.土石圍堰施工技術(shù)探析[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2011,13:70-72.

[4] 付新光,趙增豪. 圍堰施工技術(shù)探討[J].技術(shù)與市場(chǎng),2011,18(10):73.

[5] 劉鵬飛.淺談基礎(chǔ)降排水工程施工技術(shù)[J].山西建筑,2007,33(35):175-176.

YanchengShengliRiverEastWaterGateStationCofferdamConstructionandDewateringDrainage

ZHANG Yong1, YAN Xiao-bing2

(1.Jiangsu Huaiyuan Engineering Construction Supervision Co., Ltd., Huaian 223001, China；2.Jiangsu Hongze Water Conservancy Bureau, Hongze 223100, China)

Engineering situation of Yancheng Shengli River East Water Gate Station is combined for determining cofferdam construction and dewatering drainage mode. Cofferdam construction is adopted on the basis of cofferdam stable calculation by combining with actual situation. Dewatering drainage treatment is conducted aiming at different construction areas, thereby laying foundation for constructing and operating Shengli River East Water Gate Station.

Shengli River East Water Gate; cofferdam; dewatering drainage; design

TV551

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1005-4774(2014)11-0019-03