劉瑞偉，王成華，王繼堂

(山東黃河?xùn)|平湖工程局，山東泰安 271000)

1 工程概況

八里灣船閘按照航運(yùn)工程Ⅱ級通航標(biāo)準(zhǔn)修建，閘室尺寸為230m×23m×5m(閘室長×口門寬×門檻水深)，設(shè)計(jì)年單項(xiàng)貨物通過能力2120～2440萬t，配套建設(shè)大堤交通橋、八里灣公路橋、上下游引航道、防洪堤。工程概算總投資5.08億元，于2012年5月開工建設(shè)，計(jì)劃2014年底全部完工。

2 施工關(guān)鍵點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

八里灣船閘上游引航道與東平湖相連，湖口項(xiàng)目施工是該工程最后關(guān)鍵環(huán)節(jié)。關(guān)鍵點(diǎn)之一就是要先具備破東平湖大堤的條件及根據(jù)防汛要求選擇合理的破堤時(shí)間;二是通過對施工方案的比較及論證，確定水下模袋混凝土施工技術(shù)方案，目的是確保工程效益和社會(huì)效益，減少水質(zhì)污染，保證東平湖作為南水北調(diào)工程核心保護(hù)區(qū)域的供水安全，同時(shí)降低工程造價(jià)。

2.1 東平湖大堤破堤條件及破堤時(shí)間選擇

船閘主體項(xiàng)目施工分兩期完成。第一期以二級湖堤作圍堰，施工項(xiàng)目為二級湖堤與上閘首之間的航道兩側(cè)新修堤防和船閘主體，待新修堤防及上閘首能關(guān)門擋水達(dá)到防洪要求時(shí)，再破除二級湖堤;第二期施工內(nèi)容為破除原二級湖堤后，湖口項(xiàng)目所有施工內(nèi)容。

根據(jù)湖區(qū)內(nèi)有關(guān)雨量站1951～2000年雨量資料分析統(tǒng)計(jì):多年平均降水量為370.55mm。年降水量多集中在汛期(6～9月)，多年平均汛期降水量為478mm，占多年平均降水量的71.6%。東平湖1991～2010年1～5月的平均水位為40.12m，其中5月水位最低。

破堤應(yīng)具備兩個(gè)基本條件:一是必須使新建上閘首至二級湖堤相連接的東、西防洪大堤填筑高程達(dá)到設(shè)計(jì)防洪水位44.79m以上，且保證防洪堤臨水側(cè)混凝土護(hù)坡41.22m以下全部襯砌完成;二是新建八里灣船閘上閘首關(guān)門擋水達(dá)到防洪要求。

綜合相關(guān)資料分析，破堤時(shí)間選擇在5月10日前完成。這段時(shí)間為枯水季節(jié)，除了可大大減少水下部分的開挖工作量，保證開挖深度和減少工作難度外，更重要的是保證5月底前完成湖口項(xiàng)目臨水側(cè)41.22m以下混凝土護(hù)坡全部襯砌完成。而東平湖水庫6月初即進(jìn)入汛期，泰萊山區(qū)降雨通過大汶河過戴村壩入東平湖水庫蓄水。

2.2 施工技術(shù)方案的論證與探討

2.2.1 施工圍堰會(huì)造成東平湖水質(zhì)污染

東平湖現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅲ類。國務(wù)院批復(fù)的《全國重要江河湖泊水功能區(qū)劃》中東平湖所在水功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類，因此水質(zhì)目標(biāo)不能超過Ⅲ類。根據(jù)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)和南水北調(diào)東線工程調(diào)水水質(zhì)要求，將山東省南水北調(diào)沿線匯水區(qū)域劃分為三類控制區(qū):核心保護(hù)區(qū)域(山東省南水北調(diào)東線工程干渠大堤和所流經(jīng)湖泊大堤內(nèi)的全部區(qū)域)、重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域(核心保護(hù)區(qū)域向外延伸15km的匯水區(qū)域)、一般保護(hù)區(qū)域(除以上核心保護(hù)區(qū)域和重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域以外的其他調(diào)水沿線匯水區(qū)域)。東平湖屬于核心保護(hù)區(qū)域，所以保證其水質(zhì)安全尤為重要。

八里灣船閘上游引航道開挖土，不能用于圍堰填筑。主要原因是由于設(shè)計(jì)開挖高程以上部分的土幾乎為原來的魚塘爛泥及蘆葦腐殖土，含有大量腐殖物，且葦根、雜草非常多，如果填入湖內(nèi)，將會(huì)給東平湖水質(zhì)造成一定污染。

當(dāng)前，東線一期工程實(shí)現(xiàn)正式通水，黨中央國務(wù)院要求著力做好通水后的質(zhì)量、環(huán)保、安全以及各項(xiàng)保障工作，扎實(shí)推進(jìn)后續(xù)工程建設(shè)，確保清水北送，造福沿線群眾，讓千家萬戶受益。

由此可見，水質(zhì)問題關(guān)系到國計(jì)民生，必須重視東平湖水質(zhì)污染的嚴(yán)重性及造成的后果。不能因施工做圍堰將大量的腐殖土帶入東平湖內(nèi)，致使東平湖水質(zhì)造成嚴(yán)重污染，違反國務(wù)院有關(guān)規(guī)定要求。

2.2.2 施工方案成本比較

方案一:按設(shè)計(jì)圖紙做施工圍堰，圍堰土方填筑量共10.54萬m3。選擇上游河道開挖土填筑，用土工布及土袋防護(hù)，需投資298.94萬元。

方案二:施工圍堰填筑選擇遠(yuǎn)調(diào)土，參照防洪大堤填筑所用土源，分別來自于梁山縣城東南和東平縣銀山鎮(zhèn)臘山土場，運(yùn)距均為30km，臨湖側(cè)用土工布及土袋防護(hù)，共需投資655.87萬元。

方案三:不做施工圍堰，選擇水下模袋混凝土施工。根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(SL/T 225—98)F1.1.1條模袋混凝土抗漂浮所需厚度按下式計(jì)算:

式中 c——面板系數(shù);

Hw、Lw——分別為波浪高度、長度，m;

m——邊坡系數(shù);

γC——混凝土有效容重，kN/m3;

γw——水溶重，kN/m3。

經(jīng)計(jì)算，δ≥0.15m，根據(jù)東平湖水庫防風(fēng)浪要求，確定模袋混凝土厚度為δ=0.2m。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50476—2008)，參照東平湖水庫堤防防洪工程等級，模袋混凝土選用C25，抗?jié)B標(biāo)號采用W6，抗凍標(biāo)號采用F150。

采用模袋混凝土，經(jīng)計(jì)算需3300m3，參考單價(jià)約650元/m3，需投資214.5萬元。

綜合分析:方案一施工方便，工藝簡單，就近取土，造價(jià)相對較低，但是由于填筑爛泥會(huì)造成附近水域水質(zhì)污染;方案二施工方便，工藝簡單，同樣會(huì)對水質(zhì)造成一定程度的污染，同時(shí)造價(jià)太高;方案三工藝相對土方填筑較為復(fù)雜，但該施工工藝已推廣，造價(jià)又相對較低，關(guān)鍵是不會(huì)造成水質(zhì)污染，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。經(jīng)比較，采用方案三。

3 東平湖湖口破堤施工

破堤施工分水上土方開挖和水下土方開挖。首先使用挖掘機(jī)配合自卸汽車進(jìn)行水上土方開挖，開挖至東平湖老湖水位0.5m以上高程預(yù)留施工平臺(tái)，開挖土方分別運(yùn)至東西兩側(cè)大堤與二級湖堤交界處背水側(cè)，進(jìn)行土方填筑。

水下土方利用水上開挖形成的工作平臺(tái)，使用兩臺(tái)長臂挖掘機(jī)沿出水口縱向中線、左右岸同時(shí)進(jìn)行全斷面開挖，一次開挖到設(shè)計(jì)高程，配合船只、標(biāo)尺進(jìn)行斷面測量并及時(shí)進(jìn)行修正;開挖時(shí)從下游逐段向上游推進(jìn)，利用施工平臺(tái)工作面做臨時(shí)圍堰，盡量保證無水施工，并及時(shí)進(jìn)行模袋混凝土防護(hù)。

進(jìn)行最后臨時(shí)圍堰破除時(shí)，在背水面順坡修1m×2m泄水槽，并鋪設(shè)土工膜防沖，然后破堤引水緩慢向上游航道注水，并隨水位上升及時(shí)對航道兩側(cè)進(jìn)行觀察，防止滑坡等意外情況發(fā)生。派專人值守檢查。

待圍堰兩側(cè)水位持平后，使用長臂挖掘機(jī)左右兩岸同時(shí)進(jìn)行全斷面開挖，對剩余圍堰進(jìn)行破除。

4 水下模袋混凝土施工

4.1 施工流程

下圖為施工流程圖。

施工流程圖

4.2 水下坡面開挖及平整

模袋混凝土護(hù)坡端部及底層用長臂挖機(jī)進(jìn)行開挖及平整，修整基本到位后底層采用在挖機(jī)斗上焊2.5m長的槽鋼來回刮動(dòng)加以整平，確保表面平整度不超過100mm。

4.3 模袋設(shè)計(jì)及鋪設(shè)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖確定的模袋混凝土頂高程和底標(biāo)高，計(jì)算出每幅模袋長度，按照計(jì)算出來的長度增加3%給模袋供應(yīng)商。

模袋在水下鋪設(shè)時(shí)，采取人工鋪設(shè)，應(yīng)邊展邊壓砂石袋或碎石袋。受風(fēng)浪影響較大的坡面，砂石袋宜用繩索銜接成串，間距一般為1～2m。

4.4 模袋混凝土充填

正式充填前應(yīng)確保所有模袋呈濕潤狀態(tài)才開始施工。充填過程中，灌口操作人員應(yīng)與泵車司機(jī)用對講機(jī)保持無障礙聯(lián)絡(luò)，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)開機(jī)、關(guān)車。每一只灌口充填完畢，由灌口操作人員和水下施工人員相互配合將軟管緩緩拔出，換至另一只灌口充填。軟管拔出后應(yīng)快速扎緊灌口以防混凝土溢出。

每一塊模袋充填完畢，換至另一塊模袋重復(fù)上述工藝流程1～4步驟繼續(xù)充填，直至完成充填施工任務(wù)。

4.5 模袋混凝土養(yǎng)護(hù)

模袋混凝土在模袋露出水面后適當(dāng)進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14d。

5 結(jié)語

京杭運(yùn)河八里灣船閘上游引航道入湖口采用水下模袋混凝土施工，在無施工圍堰的情況下，通過參建各方的共同努力，圓滿地完成了施工任務(wù)，積累了寶貴的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，有效避免了東平湖水質(zhì)污染，保證了南水北調(diào)東線東平湖水庫調(diào)水安全，同時(shí)降低了工程造價(jià)，為以后類似工程施工提供了很好的先例?！?/p>

［1］ 山東黃河勘測設(shè)計(jì)研究院．《京杭運(yùn)河八里灣船閘工程防洪設(shè)計(jì)施工詳圖報(bào)告》［R］．2011.

［2］ 《山東省重點(diǎn)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)規(guī)劃(2008—2020)》．2009.