龍 勝

(葛洲壩集團第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 概 述

珠海南門涌水閘為南門河涌段的一座新建水閘。水閘施工前,必須先在閘址上下游填筑內(nèi)外圍堰以攔截外江和內(nèi)河來水,實現(xiàn)水閘內(nèi)外封閉并進行干地施工。

南門涌水閘臨時工程包括導流明渠及圍堰。其中圍堰分為內(nèi)圍堰和外圍堰。筆者主要闡述了該圍堰的設計、施工工藝和方法。

2 工程地質(zhì)條件及圍堰設計

2.1 工程地質(zhì)條件

南門涌水閘河涌段原始地面高程為 -1.8～1.5 m,溝渠底高程一般為 -1.5～-1.8 m,堤外為虎跳門水道。

閘址區(qū)地層巖性自上至下為:①淤泥(Q4m),深灰色,局部含少量粉砂及貝殼,厚 3.2～14.7 m左右,底板高程為 -4.35～-4.2 m;②淤泥質(zhì)粘土(Q4

m),深灰色,局部含少 量粉 砂及 貝殼,厚12.6～14.7 m,底板高程為 -14.3～-11.1 m;③殘積土(Qedl),黃褐色、深灰色、墨綠色,硬塑狀;厚度大于 3.5 m,頂板高程為 -14.3～-11.1 m;④強、弱風化花崗巖(γ),厚度較大。

閘址區(qū)淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土抗剪強度低,具高壓縮性,允許承載力低,存在沉降變形、抗滑穩(wěn)定等問題。

2.2 圍堰設計

2.2.1 堰頂高程的確定

經(jīng)查,外江 10年一遇頻率潮位,10～次年 4月閘外高潮水位高程為 2.22 m,加上安全超高和風浪超高,可取外圍堰堰頂高程為 3 m;內(nèi)河側(cè)圍堰設計標準根據(jù)排澇區(qū)設計最高蓄水位及河道兩側(cè)地形確定,內(nèi)圍堰采用模袋砂砌筑而成,內(nèi)圍堰頂部高程為 2.8 m。

2.2.2 圍堰結(jié)構(gòu)及斷面形式

圍堰的設計結(jié)構(gòu)、斷面形式根據(jù)圍堰所處位置進行不同的布置。圍堰主要采用膜袋砂為主,袋裝土為輔的結(jié)構(gòu)形式。

圍堰內(nèi)地基均為淤泥,含水量大,承載能力差,圍堰宜采用重量輕、沉降小、能防滲、施工方便的經(jīng)濟實用形式。根據(jù)當?shù)氐某晒?jīng)驗及目前一些較先進的方法,外圍堰采用膜袋砂填筑而成。膜袋砂圍堰堰頂高程為2.5 m,頂寬 3 m;圍堰迎水面采用防滲土工膜防滲。外江側(cè)堰腳及護坡采用 10 c m厚砂墊層、40 c m厚塊石壓載?？紤]到安全超高和風浪超高,外江迎水面堰頂均采用袋裝土加高至 3 m,袋裝土頂寬為 1 m,高度為 0.5 m。內(nèi)河側(cè)圍堰結(jié)合現(xiàn)場條件采用模袋砂進行填筑,模袋砂頂部高程為 2.3 m,寬 5 m,而后采用袋裝土加高至 3 m,袋裝土頂寬為 1 m,高度為 0.5 m。施工完畢堰頂高程為2.8 m。

(1)外海側(cè)圍堰。

由于圍堰內(nèi)地基均為淤泥,含水量大,承載能力差,圍堰宜采用重量輕、沉降小、能防滲、施工方便且經(jīng)濟實用的形式。根據(jù)當?shù)爻晒?jīng)驗及目前一些較先進的方法,外圍堰采用膜袋砂填筑復合土工膜防滲而成。外圍堰的斷面結(jié)構(gòu)形式有兩種。膜袋砂圍堰部分采用消浪式兩級邊坡填筑,迎水面、背水面?zhèn)染O反壓平臺,平臺頂高程為0.5 m,頂寬均為 8 m,采用膜袋砂填筑。膜袋砂堆積體內(nèi)、外側(cè)上層邊坡坡比均取 1∶1.5,下層邊坡坡比為 1∶3。其余斷面均位于外海側(cè)的灘地上,圍堰的結(jié)構(gòu)形式均為膜袋砂,堆積體內(nèi)、外側(cè)邊坡坡比均取 1∶1.5。膜袋砂圍堰堰頂高 程為2.5 m,頂寬 3 m;圍堰迎水面采用土工膜防滲。外江側(cè)堰腳及護坡采用 10 c m厚砂墊層、40 c m厚塊石壓載,以防風浪沖刷。外圍堰考慮到安全超高和風浪超高,外江迎水面堰頂均采用袋裝土加高至 3 m,袋裝土頂寬 1 m,高度為 0.5 m。

(2)內(nèi)河側(cè)圍堰。

根據(jù)內(nèi)河側(cè)圍堰設計標準排澇區(qū)設計最高蓄水位與河道兩側(cè)地形查外江 10年一遇頻率潮位可得 10～次年 4月閘外高潮水位高程為 2.22 m,加上安全超高和風浪超高,考慮內(nèi)圍堰堰頂高程為 2.8 m。內(nèi)圍堰采用模袋砂填筑,主河道內(nèi)模袋砂圍堰部分采用消浪式兩級邊坡填筑,迎水面、背水面?zhèn)染O反壓平臺,平臺頂高程 0.5 m,頂寬均為 8 m。兩側(cè)灘地原始地面高程較高處采用邊坡為 1∶1.5的模袋砂填筑而成。內(nèi)圍堰模袋砂的頂部高程為 2.3 m?？紤]安全超風浪超高,采用袋裝土加高至 2.8 m高程。袋裝土加高部分的結(jié)構(gòu)尺寸為頂寬 1 m,高度為 0.5 m。由于南門涌閘基坑右側(cè)小涵竇及排洪泵站征地事宜無法落實,故內(nèi)圍堰需進行優(yōu)化調(diào)整。

3 圍堰填筑施工方案

3.1 膜袋砂圍堰施工方法

膜袋砂圍堰施工程序見圖 1。

圖 1 膜袋砂圍堰施工程序圖

3.1.1 測量放樣

在圍堰施工前,根據(jù)設計圖紙放出圍堰軸線和堤基邊線并插上樣標,以控制清基范圍和圍堰斷面。

3.1.2 清理基面并找平

測量放樣定出清基范圍后,在兩岸有拋石及邊坡有雜物的部位,采用 P C 200反鏟人工配合清理,清除基層及兩側(cè)可能有損織物的凸出物、雜物。人工清理出與防滲膜邊貫通的通道并回填土料,以減少滲漏量。

基礎面清理完成后,根據(jù)實際地形測量情況,對圍堰布置區(qū)域及深溝槽段采用牛皮砂吹填找平,其作用是增加整個基礎面的承載力,使圍堰荷載能均勻分布,以減少沉降和發(fā)生滑移。

3.1.3 膜袋的充填

(1)土工膜袋的鋪設及張拉定位。

清基報驗合格后進行充填膜袋施工。土工膜袋按照設計圖紙要求垂直于堰軸線縱向鋪設,底層袋的鋪設采用立竿(φ 50鋼管)定位,鋪設前根據(jù)測量放樣定出膜袋的邊線并在袋體耳環(huán)相對應的位置插入立竿(φ 50鋼管),然后將膜袋展開平鋪在面上,并將膜袋上的耳環(huán)綁在立竿(φ 50鋼管)上精確定位,以免袋體發(fā)生位移。鋪設時需注意不同斷面、不同層膜袋型號的變化。

由于底層袋施工的不可預見性,在其充填口上綁有泡沫或其它漂浮物使其露出水面,以便于充填砂時尋找充填口。

(2)膜袋砂膜袋。

膜袋砂膜袋采用扁絲編織土工布,在使用期受日曬水浸不易發(fā)生老化破壞。其指標要求:縱、橫向抗拉強度大于、等于 20 k N/m;縱、橫向斷裂強度大于等于 30 k N/m;單位質(zhì)量不小于 300 g/m2;斷裂伸長率小于 30%。

袋內(nèi)充填牛皮砂(粉細砂),每個膜袋寬度為6 m,長度按實際長度定,圍堰高度不等,充填后厚度為 0.5 m左右,采用分層交錯鋪至設計高程。

(3)充灌填料。

土工膜袋砂充填施工流程見圖 2。

圖 2 膜袋砂充填施工流程圖

充填砂料由砂船從砂場運至施工現(xiàn)場。充填前,首先將充填管接入充填袖口內(nèi)并往砂料中灌水使其形成砂水混合物,再將混合砂漿利用砂船配備的高壓泵通過充填管充入袋內(nèi)。

整個充填過程嚴格按照施工流程進行。一次充填完成以后,必須經(jīng)過泌水迸漿后方可進行二次充填,其泌水迸漿時間要根據(jù)袋型和實際情況決定,但最少不得少于 20 m in。二次充填時必須注意控制充填厚度和平整度,同時要根據(jù)施工時的潮位控制膜袋的袋頂高程。充填過程中要注意多次更換充填袖口以保證充填袋體的平整度和飽滿度,避免局部充填過高。

充填完成后,要利用高壓水槍將局部超高部位掃平,以保證袋體平整度偏差滿足設計要求。土工織物袋充填完成后必須通過驗收,方能進行上一層膜袋的施工。

3.2 圍堰邊坡防護的施工

(1)圍堰防滲土工膜的鋪設。

圍堰頂層土袋經(jīng)驗收合格后進行防滲土工布的鋪設。鋪設前,先將基面上的雜物清除干凈,然后以軸線為準、結(jié)合圖紙對土工布的鋪設進行定位。土工布鋪設前,要根據(jù)所需要的長度在倉庫進行縫制加工并打卷運至施工現(xiàn)場。鋪設時,垂直堰軸線從上至下進行,搭接時的搭接長度不小于 0.5 m。鋪設應平順、松緊適度,避免張拉受力、折疊、打皺等情況出現(xiàn),鋪設后立即采用碎石墊層壓置,以防風浪沖打造成位移。

(2)護坡及護腳的施工。

當反壓平臺的膜袋砂施工完畢,將膜袋砂外側(cè)邊坡用10 c m厚的砂墊層找平,然后采用 40 c m厚塊石護坡。

護腳塊石的運輸方式視水位情況而定,水位以下采用船拋方式,水位以上可采用 5 t自卸車運輸端拋或人工拋投。

護坡的施工順序為:碎石墊層、砂礫石、石渣料、拋石、干砌石護坡。水位以上碎石墊層采用 5 t自卸車運輸、人工攤鋪。砂礫石、石渣料、拋石采用 5 t自卸車運輸直接卸料。干砌石護坡采用5 t自卸車運輸,人工砌筑。

4 圍堰拆除

當水閘的底板、邊墻、閘墩混凝土及相應的金屬結(jié)構(gòu)安裝工程完成且閘門調(diào)試完成后,即可進行圍堰的拆除。各圍堰的拆除時間均限制在次年5月前。

外圍堰使用反鏟采取后退法直接進行拆除,拆除的合格料可用作堤身及壓載平臺的填筑料,不合格的則棄于業(yè)主指定的場所堆放。

內(nèi)圍堰拆除擬采用反鏟直接進行挖除。

5 施工過程的質(zhì)量及安全控制

5.1 土工膜袋的鋪設及充填質(zhì)量控制

土工膜袋鋪設以軸線為準,堤頂軸線允許偏移量小于 30 c m,邊線允許偏移量小于 1 000 c m。土工膜袋的厚度控制在 650～750 m m,袋體充填飽和度不大于 70%,充填后的干土重度應達到14.5 k N/m3。嚴格控制充填袋的表面平整度,并保證掃平后袋頂高程滿足設計要求。土工膜袋上、下袋體應錯縫鋪設,錯縫距離不小于 3 m。

同層相鄰袋體接縫處土工膜鋪設時需預留收縮量,確保充填后兩袋相互擠緊,充填后的兩袋之間不得有貫通縫隙,如有袋縫,中間作填土處理。

膜袋在鋪設、充填過程中以及充填后需注意保護袋體完好,若出現(xiàn)破損,應及時修復并采用外覆式縫接,粘貼膜大小應超出破孔邊緣 10～20 c m。

底層袋充填完成后必須掃平并讓其固結(jié)后才能進行第二層袋的鋪設,第二層袋充填完成掃平并讓其固結(jié)后方能進行第三層袋的鋪設,依此類推。

膜袋砂袋在進行充填排水固結(jié)后,禁止一切機械行走,防止破壞。

5.2 防滲土工膜鋪設質(zhì)量控制措施

防滲土工膜應選擇產(chǎn)品質(zhì)量符合要求的廠家并報監(jiān)理審批,對運到工地的每批防滲土工膜均需按規(guī)范要求進行抽樣檢驗。

對于準備鋪放防滲土工膜的工作面必需先行檢測其合格并報監(jiān)理機構(gòu)批準后方可進行鋪放。

鋪設順序:由下游側(cè)開始,依次向上游側(cè)進行鋪設,作業(yè)人員應穿無釘鞋或膠底鞋。

盡量選用寬幅的防滲土工膜。若需拼接,應按施工圖紙要求在后方倉庫內(nèi)進行,采用膠結(jié)法粘結(jié)或熱粘法焊接。膠結(jié)法搭接寬度應不小于 5～7 c m,熱粘法焊接疊合寬度不應小于 1～1.5 c m。

防滲土工膜面應平整光潔,厚度均勻,不允許有針眼、裂紋、裂口和孔洞。

5.3 護坡質(zhì)量控制措施

采用人工擺砌,緊靠密實,不得松動;施工過程中應防止墊層受到損壞。鋪砌時,視石料形狀進行挑選,搭配使用,按錯縫原則鋪砌,以使其密實穩(wěn)定,不得有通縫現(xiàn)象。塊石間的縫隙用適合縫口大小的石塊嵌實,避免出現(xiàn)縫口不緊和塊石底部架空現(xiàn)象;在封邊部位,用較大塊石嵌緊,避免塊石移動變位。

由低向高逐層鋪砌,需嵌緊、整平,鋪砌厚度應達到設計要求。

5.4 圍堰擋水后對邊坡的保護

圍堰形成后,勢必對岸坡形成沖刷造成滑坡。在基坑開挖完成后,擬在坡腳堆放砂包護坡、護腳,以保證邊坡的穩(wěn)定。坡面用反鏟鏟斗壓實,防止雨水浸泡堤身和沖刷坡面。

6 結(jié) 語

沿海地區(qū)河涌段地基均為軟質(zhì)淤泥,含水量大,承載能力差。采用膜袋砂圍堰結(jié)構(gòu)形式具有工序簡單、固結(jié)快、沉降小、施工方便等優(yōu)點,非常適用于軟土地基及河口段的施工,該圍堰形式在當?shù)氐玫搅藦V泛應用,且效果顯著。