一種跨河臨時漫水橋的設(shè)計與施工

孫明號，邢熒平，周鵬

（安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程案例

1.1 工程概況

石柱縣龍河城區(qū)防堤及水環(huán)境綜合整治工程屬于利用世界銀行貸款重慶小城鎮(zhèn)水環(huán)境綜合整治項目，工程位于石柱縣龍河城區(qū)沿線，上游起至烏楊壩，下游止于中壩大橋，治理河段全長9.5km，工程河段下游斷面以上集水面積1127km2，本工程包括防洪護岸工程、河道疏浚工程、排水管涵工程、污水管網(wǎng)工程、綠化景觀工程、堤防道路工程7個部分。其中防洪護岸工程、管涵排水工程主要建筑級別為4級，次要建筑物級別為5級。防洪護岸工程設(shè)計洪水標準為20年一遇，排水管涵工程設(shè)計山洪水標準確定為50年一遇。本漫水橋主要是為保證上游水廠取水和下游施工需要，橫跨龍河在河道上填筑臨時設(shè)施。漫水橋施工難度大、工期緊，直接影響到下游各項工作任務(wù)的開展，臨時填筑的土石方量大、水下深度約7m，水下淤泥較厚。

1.2 施工環(huán)境

該工程位于重慶市石柱縣龍河片區(qū)，地處石柱縣龍河大橋右岸沿線，上游起自三教寺回龍寨，止于龍河大橋，周邊居民較多，交通道路狹窄，施工環(huán)境復(fù)雜。

1.3 工程地質(zhì)

據(jù)地面調(diào)查及鉆探揭露，擬建場區(qū)范圍及其周邊地層巖性主要為第四系人工填土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）、侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組（J2S）砂巖、泥巖。

1.4 水文

龍河是長江右岸的一級支流，位于重慶市石柱土家族自治縣和豐都縣境內(nèi)。龍河河道全長161km，流域控制集水面積2810km2。橋頭鎮(zhèn)以下干流河道長114km，總落差540m，河道平均比降4.80‰。

1.5 龍河洪水

龍河為場區(qū)最低侵蝕基準面，其河水位變化受大氣降雨控制，其特點為易漲易退，一次洪峰形成歷時在10～15h內(nèi)。龍河洪水由降雨形成，發(fā)生洪水的時間與降雨季節(jié)一致，年最大洪水一般發(fā)生在4～9月份，其中6～7月為最多。

1.6 氣象

根據(jù)石柱縣氣象站1957～2008年的氣象資料統(tǒng)計，多年平均氣溫為16.4℃，極端最高氣溫為40.2℃（1959年8月23日），極端最低氣溫為-4.7℃（1975年12月16日）。

2 施工布置

漫水橋施工分2個作業(yè)班組，從河道左右岸同時向中間進占法施工。左岸為一班從附近料場取料，右岸為二班從5km外取土場地取料。

施工主要機械有KT320挖掘機2臺、ZL50裝載機1、推土機1臺、壓路機1臺、雙轎載重自卸汽車10臺等機械設(shè)備、鉆機1臺。

3 施工方案設(shè)計

3.1 導(dǎo)流設(shè)計

本漫水橋的設(shè)計,一方面是保證自來水廠正常取水，另一方面是能滿足下游工程施工需要。施工時,需要進行導(dǎo)流設(shè)計。

河水導(dǎo)流：分3段進行，從左右岸同時向中間進占法施工，施工至河道中間預(yù)留1/3缺口，確保上游河水正常排出。左右岸各施工1/3河道寬度，并回填至正常水位線處停止，在上部安裝16根φ600mm壁厚10mm鋼管做為泄水管，繼續(xù)回填施工至擬定的頂高程后，再回填先前預(yù)留的1/3缺口至擬定的頂高程。

3.2 漫水橋設(shè)計

設(shè)計標準：施工期間上游導(dǎo)流流量為8.4 m3/s,設(shè)計擋水位551.3m（非汛期11月～次年4月）。

設(shè)計原則：洪峰來臨允許水流漫頂；不發(fā)生危害性滲透變形；橋體和橋基穩(wěn)定可靠；不產(chǎn)生有害裂縫；能抵擋波浪淘刷，雨水沖刷和冰凍破壞等作用。

3.3 型式選擇與斷面設(shè)計

依據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2013）和《水利水電工程圍堰設(shè)計導(dǎo)則》（DL/T5087-1999）并結(jié)合本工程現(xiàn)場實際情況，選取塊石堰型，設(shè)計壓實度0.90，頂寬依據(jù)施工條件、交通要求，并考慮防汛搶險進行確定，堰坡依據(jù)水中塊石和干地填土分別確定。

設(shè)計：為斜長弧形攔河堰型，壩總長度為65m左右，壩堤頂面高出水面1.2m，考慮到交通道路，堤頂寬度取5.5m～7.2m,壩堤用塊石回填，壩堤堤頂以下3m左右范圍采用高壓注漿對塊石進固結(jié)，壩堤頂澆200厚C30配筋混凝土，堤頂混凝土往兩邊延伸，迎水面延伸2.0m,背水面延伸3.0m,壩堤回填迎水按1∶1.5放坡回填，背水面按1∶1放坡回填,兩邊斜坡水位線以下全部斜鋪500厚砂袋,以保證壩堤不滲水出現(xiàn)管涌,影響堤壩安全，堤壩安裝16根φ600mm壁厚10mm鋼管做為泄水管，頂高程擬定為552.5m。斷面尺寸如下圖。

斷面尺寸圖示

4 穩(wěn)定性驗算

4.1 基本參數(shù)

頂部寬度B(m)： 5.5 土堤高度H(m)： 7.6外側(cè)水深hw(m)：4.4內(nèi)側(cè)坡角α(。)：45外側(cè)坡角β(。)：34頂部均布荷載q(kN/m2)：20底面地基土類型： 粉砂 基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦系數(shù)μ： 0.3波浪力PWF(kN/m)： 104.67 波浪力對橋體產(chǎn)生的傾覆力矩MWF(kN×m)： 910.46填土名稱 頁巖土 填土的重度γ(kN/m3) 21填土的內(nèi)摩擦角φ(。)25填土的粘聚力c(kPa)15

4.2 土堤穩(wěn)定性計算

①土堤邊坡按直線滑動法驗算穩(wěn)定性≥1.15，滿足要求！

②土堤抗傾覆穩(wěn)定驗算

經(jīng)計算，土堤重和頂部所受荷載≥1.15，滿足要求！

③土堤抗整體滑動穩(wěn)定驗算

kc=μ×∑Pi/∑Ti=(0.30×2934.90)/(397.20+104.67)=1.80≥1.15，滿足要求！

④土堤斷面抗剪強度計算

土和塊石橋身的抗剪切能力來自土體斷面上的摩擦力，其強度為Hγμ應(yīng)大于剪應(yīng)力，滿足要求！

通過驗算，本設(shè)計能夠滿足要求。

5 漫水橋的施工

5.1 準備工作

施工前，進行測量定位放樣，確定上、下游填筑位置，并埋設(shè)明顯的界標。根據(jù)要求確定土方開采料場邊線，清除料場地表的樹、草、亂石及其它一切雜物，修筑進出場取土道路，同時設(shè)置必要的排水設(shè)施。修筑自取料場至填筑區(qū)的臨時道路，并設(shè)置明顯的路標，以及設(shè)置必要的安全警示標牌及照明設(shè)施等。

5.2 施工工藝

水面以下：施工準備→確定線型→機械拋石擠淤→填筑壩體至水面線。

水面以上：ZL50裝載機配合送土→KT320挖機鋪平→壓路機壓實→安裝泄水管涵→堤頂高壓注漿固結(jié)塊石→壩堤頂部澆筑鋼筋混凝土→壩兩邊斜坡堆碼500厚砂袋。

5.3 漫水橋

采用進占法施工，從左右岸依次向中間同時推進，待壩體成型后，先進行泄洪管安裝，再進行高壓注漿對塊石進行固結(jié)，注漿完畢后進行壩頂鋼筋綁，將擋墻施工完畢后將壩體拆除，施工的壩體高度高于正常水位線1.2m。

壩堤及其位置符合現(xiàn)場規(guī)定，以利排、降水，壩堤的加固詳見斷面圖。

利用裝載機、挖機配合自卸汽車由左岸和右岸同時向中間推進，向水中拋填塊石，挖機負責將拋填的塊石整形，保持內(nèi)外邊坡比并用挖斗將石堆壓緊。攔河壩填筑超過正常水位以后，在逐層填筑3∶7的土夾石，并用挖機拍打密實的方法填筑。

為保證壩堤的質(zhì)量和穩(wěn)定性、有效抵抗河水的壓力和沖刷力，在攔河壩內(nèi)外側(cè)邊坡采用砌筑雙排砂袋加固。在堰體迎水面滿鋪一層彩色塑料布,并鋪往河床一側(cè)不少于2 m，上下層太陽布搭接長度為1 m，其余接頭搭接為0.5 m，最后在太陽布上覆蓋一層編制袋裝土，然后采用人工用編織袋裝土堆碼，袋中裝不滲水的粘土，裝土量以麻袋容量的1/2～2/3來控制，袋口要縫合，土袋堆碼以人工堆碼為主，分層、錯縫、碼放密實，迎水面及背水面坡面根據(jù)規(guī)范及現(xiàn)場確定為迎水面為1∶1.5，背水面為1∶1。

筑壩完成后，應(yīng)立即組織高壓注漿鉆孔,將壩頂以下3m內(nèi)的塊石進行固結(jié)，壩堤頂部鉆孔φ28@300，鉆孔深度1.5m左右植入φ25鋼筋與堤頂鋼筋網(wǎng)相連接，以保證壩體頂?shù)陌踩?/p>

5.4 合攏及堰堤加固、觀測

施工至河道中間預(yù)留1/3缺口，確保上游河水正常排出。左右岸各施工1/3河道寬度，并回填至正常水位線高程551.3m處停止，開挖溝槽后在上部安裝16根φ600mm壁厚10mm鋼管做為泄水管，繼續(xù)回填施工至擬定的壩頂高程552.5m處后，再回填先前預(yù)留的1/3缺口，按上述方法施工至擬定的壩頂高程552.5m。

中部合龍回填至水位線高程551.3m時，便進行初期排水，用3臺離心清水泵進行抽水，以便于中部合攏和管涵安裝，待回填施工至設(shè)計頂高程后停止抽水。

降水過程中安排專人不間斷巡查邊坡，如發(fā)現(xiàn)有滑坡和變形趨勢時，及時調(diào)運機械補土和碾壓，以保證安全。

5.5 漫水橋拆除

待下游鎮(zhèn)腳擋墻工程全部施工完成后，具備通水條件，即開始拆除施工。利用挖掘機從右岸向左岸退行拆除，拆除的土石方由12T自卸車運到業(yè)主指定地點堆放。

6 監(jiān)測監(jiān)控

由于水下填筑深度較深，施工完成后，迎水面和背水面水位高差約3m，漫水橋的變形觀測是本工程安全監(jiān)控的重點，監(jiān)測分為日常例行巡視和埋設(shè)樁位進行水平位移和垂直沉降觀測。觀測點沿漫水橋軸線方向布置2排，第一排布置在堰頂高程處，第二排布置在堰頂以下3m處，施工結(jié)束后第3天每2h觀測1次，如無明顯變化可每4h觀測1次，待穩(wěn)定后每天觀測1次。

7 結(jié)語

本漫水橋的施工歷時1.5個月，建成后有效地解決了兩岸運輸問題，它的建成與拆除基本按照原定設(shè)想完成，促進了整體工程建設(shè)，獲得了參建各方一致認可，可供相似工程參考并借鑒。