白童學(xué)，于洪忠

(1.黑龍江省泥河水庫管理處，黑龍江 綏化 151500;2.密山市青年灌區(qū)水利水?？傉荆邶埥?密山 158300)

1 渠首現(xiàn)狀情況及存在問題

密山市青年灌區(qū)位于密山市東部，北干渠首承擔(dān)著北干分灌區(qū)的灌溉任務(wù)，灌溉面積2.73萬hm2。北干渠首現(xiàn)狀橡膠壩老化損壞近20 a，造成北干渠供水保證率低，水稻減產(chǎn)。由于20世紀(jì)70年代末做設(shè)計(jì)、且施工技術(shù)水平低，抗凍融能力不夠，閘墩嚴(yán)重破損開裂，鋼筋外露，進(jìn)水閘和沖砂閘都產(chǎn)生了不均勻沉陷，導(dǎo)致啟閉機(jī)排架柱在根部和頂部剪斷，啟閉臺(tái)變形，嚴(yán)重影響螺桿啟閉機(jī)的正常工作。進(jìn)水閘和沖砂閘已經(jīng)沒有維修價(jià)值，需拆除重建。

2 渠首地基處理方案

2.1 渠首工程地質(zhì)條件

本工程地質(zhì)勘查表明，渠首第四系為雙層結(jié)構(gòu)地基。上部表層厚度為1.70 m連續(xù)縫補(bǔ)的低液限黏土，下部以砂性土為主。各地層厚度穩(wěn)定，產(chǎn)狀近水平。

砂性土的容許承載力均較低，特別是地基上部②層含細(xì)粒土細(xì)沙的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)矯正后平均擊數(shù)為n=6.6擊，屬于松砂層，未經(jīng)工程處理不宜作為水工建筑物的地基。

砂性土易產(chǎn)生滲透破壞，其允許滲透水力比降建議值[J]允許=0.20。

地基主要由砂性土構(gòu)成，與混凝土底板的摩擦系數(shù)(建議值):②層含細(xì)粒土細(xì)砂 f=0.25;③層級(jí)配良好中砂f=0.40。

基坑開挖臨時(shí)邊坡，建議邊坡比:黏性土(水上)1∶0.5，低液限黏土(水下)1∶1.5;砂性土 1∶2.5。

基坑邊坡主要由細(xì)砂構(gòu)成，基坑開挖時(shí)可能會(huì)有“流沙”涌入坑內(nèi)，宜采取相應(yīng)工程措施。排水方式可采用明排。環(huán)境水對(duì)混凝土建筑物無腐蝕性。

2.2 基礎(chǔ)處理

根據(jù)工程地質(zhì)勘查對(duì)北干渠首工程的評(píng)價(jià)及結(jié)論，砂性土的容許承載力均較低，特別是地基上部②層含細(xì)粒土細(xì)砂的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)校正后平均擊數(shù)為n=6.6擊，屬于松砂層，未經(jīng)工程處理不宜作為水工建筑物的地基。針對(duì)地質(zhì)結(jié)論，本次對(duì)地基采用擠密碎石樁進(jìn)行處理，進(jìn)而提高基礎(chǔ)承載力。

碎石擠密樁是通過成樁過程中對(duì)周圍砂土、粉土層的擠密、振密作用和靠碎石的壓入獲得加固效果，使砂土、粉土層的密實(shí)度增加;同時(shí)設(shè)置的碎石擠密樁增強(qiáng)體，本身又是一個(gè)良好的排水通道，它的存在不僅有利于砂土、粉土層中超孔隙水壓力的消散，有效地增強(qiáng)土體的抗液化能力，而且在荷載的作用下，碎石擠密樁增強(qiáng)體又與砂土、粉土層共同承擔(dān)荷載作用，即形成碎石擠密樁復(fù)合土層。碎石擠密樁加固砂土、粉土地基的主要目的是提高地基土承載力，減少變形和增強(qiáng)抗液化性。加固原理如下:

1)擠密作用。在成樁過程中樁管對(duì)周圍砂土、粉土層產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管體積的土擠向樁管周圍的土層，使樁管周圍的土層孔隙減小、密實(shí)度增大。

2)排水降壓作用。碎石擠密樁加固砂土?xí)r，樁孔內(nèi)充填反濾性好的粗顆粒料(碎石、礫石、卵石)，在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水降壓通道，可有效地消散和防止超孔隙水壓力的增高，防止砂土、粉土產(chǎn)生液化，加快地基的排水固結(jié)。

3)預(yù)振效應(yīng)。碎石擠密樁在成孔及成樁時(shí)，振動(dòng)錘的強(qiáng)烈振動(dòng)使填入料和地基土在擠密的同時(shí)獲得強(qiáng)烈的預(yù)振效果，對(duì)砂土、粉土增強(qiáng)抗液化能力是極為有利的。

碎石擠密樁特點(diǎn)是作業(yè)規(guī)范化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化，施工簡(jiǎn)單，工藝流程清晰，操作者和管理者易于掌握。

本次處理深度為6 m，樁間距為2.5 m，直徑采用0.8 m。

基礎(chǔ)處理范圍:攔河閘及進(jìn)水閘的控制段，陡坡段，消力池段底部基礎(chǔ)，邊溝U型槽段，攔河閘進(jìn)口段及陡坡段、消力池段兩側(cè)擋土墻底部基礎(chǔ)

經(jīng)過計(jì)算，處理后的砂石樁復(fù)合地基的承載力值為116.04 kPa。

2.3 保溫材料

依據(jù)《水工建筑物抗凍設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL211—2006)要求，本次除險(xiǎn)加固工程混凝土結(jié)構(gòu)抗凍標(biāo)號(hào)選取F200。

本次采溫材料為聚苯乙烯泡沫塑料板，采用15 cm。

3 整體工程施工方法

3.1 工程條件

密山市青年灌區(qū)北干渠首工程位于密山市東郊9 km處的裴德里河上，渠首上游約8 km為青年水庫。庫水放流利用裴德里河在渠首部位左岸分支形成北干渠。渠首攔河壩原為橡膠壩，壩高1.5 m，壩長58 m，壩頂高程114.0 m;進(jìn)水閘底板頂高程112.8 m，設(shè)計(jì)閘前水位113.9 m，設(shè)計(jì)流量6.7 m3/s。由于年久失修舊閘已無法使用。

經(jīng)方案比較，廢除原橡膠壩方案，在原址拆除舊閘改建全閘控制泄流方案，工程布置自左至右依次為:進(jìn)水閘、泄洪閘、邊溝工程。

進(jìn)水閘3孔單寬2 m，閘室底板高程112.80 m，上游河道干砌石護(hù)砌，下游護(hù)坦用長8m格賓石籠海漫與渠道連接。

攔河閘主要任務(wù)是灌溉期擋水，洪水期泄洪。閘室總寬60 m，5孔，開敞式，每孔凈寬10 m，長8.0 m，閘底板厚1.2 m，中墩厚2 m，采用中墩分縫，邊墩厚1 m，閘底板頂高程為112.50 m。采用1∶4的陡坡段與消力池連接，陡坡段6.8 m。矩形消力池，池長11.8 m，深1 m，底板頂高程110.80 m，厚0.80 m。海漫段長15 m。

本工程在施工方面特點(diǎn)如下:

1)對(duì)外交通甚為方便?；疖囌揪嚅l址約9 km，市內(nèi)交通路面行車風(fēng)雨無阻。北干渠首上游大約20 m處有裴德鎮(zhèn)鄉(xiāng)道及拱橋經(jīng)過閘址。

2)閘址左右岸處均很平緩，有較開闊的場(chǎng)地，可供布置生產(chǎn)與生活等臨時(shí)設(shè)施。

3)由于本工程主要施工項(xiàng)目為混凝土工程，因此工程施工較為單一，有利于安排勞動(dòng)力計(jì)劃和施工機(jī)械的調(diào)配。

4)施工供電現(xiàn)有10 kV輸電線路可供使用。

5)施工期要求保證灌溉供水需要。

3.2 導(dǎo)流方式

根據(jù)閘址現(xiàn)狀，擬采用分期導(dǎo)流方式。由于目前還不能確定施工的具體時(shí)間，為了不影響施工期灌溉用水，當(dāng)工程安排上半年開始施工時(shí)，應(yīng)先施工渠首右部分的泄洪閘。保留左側(cè)的進(jìn)水閘供灌溉用水及汛期泄流。當(dāng)工程安排下半年開始施工時(shí)，應(yīng)先施工渠首左部分的進(jìn)水閘。保留右側(cè)的泄洪閘泄流。本階段因施工水文資料不完整，首先確定導(dǎo)流方式，待資料完備時(shí)再補(bǔ)充水文數(shù)據(jù)。

3.3 導(dǎo)流建筑物

導(dǎo)流建筑物為分期圍堰，分上下游圍堰和縱向圍堰，共設(shè)置兩期。

一期圍堰視開工時(shí)間圍檔左側(cè)建筑物或是右側(cè)建筑物，二期圍堰反之。具體布置是:當(dāng)工程安排上半年開始施工時(shí)，修筑主河槽右側(cè)圍堰，即一期圍堰，圍檔泄洪閘部分，在一期圍堰的保護(hù)下修建右側(cè)的泄洪閘。留出原進(jìn)水閘及沖砂閘保證施工期灌溉用水，多余的來水由沖砂閘泄入主河道。當(dāng)泄洪閘施工到本年的8月中旬，灌溉用水已基本結(jié)束，泄洪閘已基本完工，這時(shí)應(yīng)及時(shí)修筑二期圍堰圍檔主河槽左側(cè)的進(jìn)水閘及沖砂閘，來水走泄洪閘。在二期圍堰的保護(hù)下修筑進(jìn)水閘及沖砂閘，要求在來年的5月初進(jìn)水閘及沖砂閘的施工應(yīng)達(dá)到使用程度，使之不影響灌溉用水。

施工期閘址上游有兩股來水:①是灌溉用水;②是區(qū)間來水，汛期來水基本由水庫調(diào)蓄。根據(jù)水文提供的兩股來水量的大小，估算出圍堰設(shè)置2m高左右，堰頂高程:上游圍堰114.3 m，下游113.9 m。圍堰按走車考慮頂寬設(shè)5 m，上游邊坡1∶3下游邊坡1∶2.5?？v向圍堰盡可能減少占地空間，采用編制袋土圍堰，頂寬2 m，坡比1∶0.25，中間夾防滲膜防水。

4 建議

如果工程安排下半年開始施工時(shí)，應(yīng)在8月中旬灌溉結(jié)束后首先施工主河槽左側(cè)的進(jìn)水閘及沖砂閘，施工期到來年的5月初應(yīng)使進(jìn)水閘及沖砂閘達(dá)到使用程度，保證灌溉用水和泄洪的要求，5月后施工泄洪閘。

[1] 黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省密山市青年灌區(qū)北干渠首除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告書[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2011.