灌區(qū)渡槽沖灌袋圍堰施工問題探討

肖鴻澤

(福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概況及施工難點(diǎn)

海南紅嶺灌區(qū)文教分干渠Ⅱ標(biāo)包含分干渠的樁號(hào)21+360-39+160段，長(zhǎng)17.800km，3#-7#支渠分別長(zhǎng)2.65km、2.86km、5.36km、3.768km和2.649km，本標(biāo)段的渠線總長(zhǎng)35.087km。文教分干渠Ⅱ標(biāo)8#渡槽樁號(hào)35+446-39+104，總長(zhǎng)度為3.658km，其中跨文教河的樁號(hào)37+286-37+486，灌注樁編號(hào)為181#-205#，總共20根。8#渡槽場(chǎng)地屬于低海拔平原地貌單元，地面高程1.0-1.7m，地形坡度較緩，坡度角約10°-15°。渡槽橫跨凹槽中間發(fā)育的文教河，河寬200m，實(shí)測(cè)河床底高程-2.18m。

文教河灌注樁為水中墩，下部樁基為灌注樁，灌注樁基礎(chǔ)深入強(qiáng)風(fēng)化至少1.5m，樁頂設(shè)置尺寸4.5m×2.1m×1.45m的承臺(tái)，上部為混合墩，跨河渡槽下游280m處為文昌東郊富豪自來水開發(fā)有限公司開發(fā)的當(dāng)?shù)厣钊∷凇Ｎ慕毯訛楫?dāng)?shù)刂匾乃幢Ｗo(hù)區(qū)，且按照地方政府規(guī)定，無論什么情況均不得開閘放水，施工期間不得污染河水。

2 施工方案

結(jié)合本灌區(qū)渡槽工程概況及施工難點(diǎn)，根據(jù)跨河段實(shí)測(cè)資料、地質(zhì)狀況以及環(huán)保方面的要求，針對(duì)文教河8#渡槽跨河段圍堰施工共提出以下3種方案：

方案一：施工棧橋方案。即以所搭設(shè)的施工棧橋?yàn)槭┕て脚_(tái)，充分利用施工平臺(tái)進(jìn)行水下灌注樁、水下承臺(tái)及水下排架施工，出水后繼續(xù)進(jìn)行排架及渡槽基座等的施工，待完成后架設(shè)渡槽。此方案工程量為820鋼管立柱3.84t，56C工字鋼1.75t，貝雷梁3.75t，18工字鋼3.10t，鋼面板10.05t。工效高，可一次進(jìn)行20根基礎(chǔ)施工，但是水下灌注樁、水下承臺(tái)和水下排架施工對(duì)當(dāng)?shù)厣钊∮盟嬖谳^大污染，不具備可行性。

方案二：土袋圍堰方案。黏土必須從適用的土料場(chǎng)開采，且對(duì)土料的性能指標(biāo)有較高要求，選材范圍較狹窄；工程量黏土2.3×104m3；拋石護(hù)腳0.2×104m3；砂包護(hù)腳0.1×104m3；覆蓋防護(hù)砂+碎石0.16×104m3；350g/m2土工膜0.5×104；填筑過程中因作業(yè)面土體堆積過高而容易造成圍堰堰基土體下切及堰體坍塌；堰體容易發(fā)生滲漏破壞[1]，如遇汛期，存在較高的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；土袋圍堰分期填筑，在土袋拋填過程中造成生活取用水污染的可能性大，故方案不可行。

方案三：沖灌袋圍堰配合中間充砂法。文教河水深4.0-5.0m，樁號(hào)37+286-37+486段支撐架編號(hào)為186#-205#，共設(shè)置20根水中墩，對(duì)主墩下部構(gòu)造、樁基、承臺(tái)施工存在較大影響；工程量砂墊層1.5×104m3；沖灌袋砂0.7×104m3；沖灌袋2.8×104m2；土工布和土工膜各0.3×104m2；砂包護(hù)腳0.2×104m3；11月-次年4月的枯水期為旱季，也是最佳的施工季節(jié)，通過分段沖灌袋圍堰且中間充砂回填[2]的方式，進(jìn)行干地施工。堰頂高程4.55m，沖灌袋外側(cè)設(shè)計(jì)坡度1∶1.5，內(nèi)側(cè)坡度1∶1，第一期沖灌袋圍堰主要圍護(hù)186#-193#支撐架以上24m×90m的空間，第二期沖灌袋圍堰主要圍護(hù)194#-205#支撐架形成以上24m∶130m的空間(具體見圖1)。

圖1 文教河8#渡槽跨河段圍堰分期示意圖

從施工難易程度，整體性、抗沖刷及穩(wěn)定性，施工材料，技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)，環(huán)境不利影響、經(jīng)濟(jì)性、安全性、適用性、環(huán)保性等角度進(jìn)行以上3個(gè)方案的比較，具體見表1。

通過表1對(duì)比分析可以看出，海南紅嶺灌區(qū)文教分干渠Ⅱ標(biāo)8#渡槽跨河段圍堰應(yīng)采用沖灌袋圍堰配合中間充砂法填筑，更具安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，施工簡(jiǎn)便，汛期運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)最小。

表1 文教河8#渡槽跨河段圍堰施工方案比較

3 沖灌袋圍堰施工

3.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的圍堰尺寸確定模袋尺寸，并將土工布加工成沖灌袋形狀。圍堰斷面底寬3-18m，每層厚0.5-0.7m，按照5m高計(jì)算，要分成8個(gè)袋；第一袋尺寸為90m×18m×0.6m，最上層袋90m×3m×0.6m，各層分別疊放，內(nèi)外各縮進(jìn)0.6m。橫向袋裝砂第一層為24m×18m×0.6m，最后一層為24m×3m×0.6m，各層分別疊放，內(nèi)外分別縮進(jìn)0.6m。水中所鋪設(shè)模袋面層按照5m間隔設(shè)置灌砂孔，并將孔口設(shè)計(jì)成0.3m長(zhǎng)的衣袖形狀，方便灌砂。將加工完成的模袋運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，并堆放在防曬防雨位置。

根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖及控制坐標(biāo)計(jì)算邊線控制點(diǎn)及堤軸線，為保證測(cè)量資料計(jì)算結(jié)果的客觀準(zhǔn)確，應(yīng)由2人采用2種方法計(jì)算，一致后再進(jìn)行實(shí)地放樣。進(jìn)行沖灌袋圍堰施工時(shí)應(yīng)采用GPS移動(dòng)站RTK測(cè)量放樣，圍堰護(hù)坡施工則通過水準(zhǔn)儀和全站儀測(cè)放。

3.2 清基

將圍堰堤身沖灌袋施工范圍內(nèi)雜物徹底清除，施工過程中露灘區(qū)域由人工清除，對(duì)于不露灘地段，通過拖船配合鋼絲繩鐵鏈乘潮掃水的方式清除雜物。為避免圍堰和老堤連接處發(fā)生滲水，應(yīng)徹底拆除老堤護(hù)面和拋石護(hù)腳，還應(yīng)在拋石護(hù)腳拆除后的泥面再繼續(xù)清基30cm，基礎(chǔ)驗(yàn)槽后其上再鋪設(shè)380g/m2復(fù)合土工布。

3.3 吹砂船定位

在圍堰外側(cè)深水區(qū)停置吹砂船，并保證底潮位下吹砂船?？康姆€(wěn)定性。采用直徑350mm的高密吹砂管將吹砂船與老堤連接，在吹砂管端頭加裝一只六向分流器，并采用法蘭連接，在各分流口安裝閥門以控制流量。吹砂管外接皮龍管，皮龍管另一頭插入沖灌袋袖口進(jìn)行充灌。

3.4 沖灌袋圍堰施工

8#渡槽圍堰水位較深時(shí)，用帶錨機(jī)的交通船拋錨至水下沖灌袋外側(cè)兩角所對(duì)應(yīng)位置，將兩角固定在老堤，另兩角綁系在交通船繩子上，將皮龍管插入沖灌袋后通過錨機(jī)絞動(dòng)繩子展開袋子，袋體就位后吹砂。在充砂過程中應(yīng)隨著袋體下沉緩緩松開繩子，避免拉壞袋體，并待袋體飽滿后拔除皮龍管。

8#渡槽圍堰施工到0-1.5m高程水深較淺的位置，圍堰水深能滿足下水要求時(shí)在上面直接鋪設(shè)砂袋充填施工，一次可進(jìn)行2-3個(gè)砂袋袋體同時(shí)充灌，完成后進(jìn)行第二層棱體錯(cuò)峰加高，以形成階梯狀流水作業(yè)。以人工方式將袋體攤鋪就位后加強(qiáng)固定和管口連接，并充填，充填過程中及時(shí)調(diào)整輸泥管方向，避免所充填袋體因受力不均而移位。沖灌袋棱體施工過程必須分層錯(cuò)峰堆疊[3]，有序排列，不留空隙，保證袋體均衡上升，袋體厚度控制在40-50cm/層。

4 結(jié) 論

綜上所述，沖灌袋圍堰在海南紅嶺灌區(qū)文教分干渠Ⅱ標(biāo)8#渡槽圍堰施工中的應(yīng)用是土工合成材料在軟基工程施工方面的大膽嘗試，對(duì)于大型圍堰施工，必須適當(dāng)處理圍堰基礎(chǔ)，并根據(jù)堰體高度加強(qiáng)堰體各級(jí)加載、靜載時(shí)間、加載速度及堰體總沉降量等的控制，避免出現(xiàn)堰體局部滑移。應(yīng)用結(jié)果表明，此種圍堰型式對(duì)于沿海、江河入口淤泥地基及圍墾工程、低水位差水閘工程等均較為適用，技術(shù)簡(jiǎn)便，取材便利，工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，生態(tài)效益好，安全性和穩(wěn)定性高，具有廣闊的應(yīng)用前景。