陳章杰 張華

【摘要】水利水電工程的施工及使用對于各地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展有直接關(guān)聯(lián)，為各區(qū)域水環(huán)境的改善及水資源的合理使用提供了重要的支持。文章就水利水電施工中施工導(dǎo)流及圍堰技術(shù)的運用展開了簡要的探討。

【關(guān)鍵詞】水利水電施工；施工導(dǎo)流；圍堰技術(shù)；運用

1.引言

經(jīng)過多年的研究及發(fā)展，我國水利水電施工技術(shù)及工藝等取得了很大的進展，其中導(dǎo)流及圍堰施工技術(shù)也有重大的突破。由于水利水電施工多處于環(huán)境較為惡劣的野外，要實現(xiàn)以對水資源的有效位置調(diào)整，又不破壞當?shù)氐淖匀画h(huán)境就要實施有效的導(dǎo)流及圍堰。在進行河流導(dǎo)流的過程中，要詳細的分析及勘查當?shù)厮募八牟淮_定性，選擇合適準確的計算設(shè)計方法進行導(dǎo)流方案設(shè)計及具體導(dǎo)流技術(shù)，從而確保相關(guān)水利水電施工工作的順利展開。

2.工程概況

鹽城市運東套閘工程位于淮安市楚州區(qū)南郊2.5km的蘇北灌溉總渠和京杭大運河交匯處，是溝通京杭運河和蘇北灌溉總渠的單級套閘。該閘與其左側(cè)的運東閘運東水電站與蘇北灌溉總渠堤防共同構(gòu)成運東閘閘下的防洪屏障。工程施工期圍堰包括套閘上游京杭運河側(cè)施工圍堰引江斜河上游和套閘下游總渠側(cè)施工圍堰套閘下游蘇北灌溉總渠側(cè)二次圍堰（2015年4月引江斜河通水前修筑完成）。

3.工程地質(zhì)條件

3.1水文氣象

運東套閘地處淮河下游白馬湖地區(qū)，位于北亞熱帶和溫暖帶的過度地帶，受季風(fēng)環(huán)流影響，具有寒暑變化顯著四季分明雨熱同季的氣候特點。年平均氣溫介于14～16℃之間，無霜期月220～240天，多年平均日照時數(shù)為2300h，多年平均蒸發(fā)量為1350mm，多年平均降水931mm，降雨年際差異較大，降雨年內(nèi)季節(jié)間分配也不均勻，6～9月份降雨占全年雨量的60～70%，經(jīng)常出現(xiàn)先旱后澇，旱澇急轉(zhuǎn)，旱澇交替的天氣形勢。

3.2地質(zhì)條件

根據(jù)工作區(qū)工程地質(zhì)勘察報告及地層剖面圖，該工作區(qū)工程地質(zhì)一般，具體分為七層，分別為素填土粉質(zhì)黏土夾輕粉質(zhì)壤土輕粉質(zhì)砂壤土輕粉質(zhì)黏土重粉質(zhì)砂壤土輕粉質(zhì)砂壤土與粉質(zhì)黏土互夾粉質(zhì)砂壤土夾粉砂粉質(zhì)黏土以及夾壤土粉細砂，其成分以粉粒為主。

3.3地下水

勘區(qū)勘探深度范圍內(nèi)地下水主要為賦存于松散沉積物中的空隙潛水和孔隙承壓水，第（5）層透水性較差，第（5）層以下地下水具有承壓水性質(zhì)，主要含水層為（6A）層及第（7）8）層，補給方式以側(cè)向為主，與地表水連通性較差，勘察期間測得承壓水水位平均在+4.2m左右。

4.圍堰施工方案選擇與設(shè)計

根據(jù)招標文件提供的水文資料引江斜河上施工圍堰堰前水位按最低不低于4.0m水位考慮。

4.1引江斜河側(cè)土圍堰設(shè)計

在引江斜河水面開闊河段采用填土筑壩方式擋水，該部位擋水圍堰沿基坑南側(cè)（右側(cè)）開挖線向外填筑，頂寬7.0m，在背水面填筑寬3.0m戧臺，戧臺高程4.0m，在戧臺上打設(shè)8m長中心距40cm的原木樁，根據(jù)招標文件提供的設(shè)防標準，引江斜河總渠側(cè)施工壩擋水位以非汛期最高水位6.0m設(shè)計，綜合考慮風(fēng)浪和超高因素，該壩壩頂設(shè)計高程宜為7.0m，壩內(nèi)外坡比分別為1：2.5和1：5。迎水面邊坡采用防滲土工布及30cm厚袋裝土進行雙重防護以增強其穩(wěn)定性和抗沖涮能力。

4.2套閘下游側(cè)圍堰設(shè)計

根據(jù)招標文件提供的設(shè)防標準，運東套閘下游側(cè)施工壩擋水位以非汛期最高水位6.0m設(shè)計，綜合考慮風(fēng)浪和超高因素，該壩壩頂設(shè)計高程宜為7.0m，壩內(nèi)外坡比為1：5，頂寬6.0m。同時在該圍堰背水面和南側(cè)與鋼板樁圍堰連接處增設(shè)8m長中心距40cm的原木樁。

4.3鋼板樁圍堰設(shè)計

在接近下閘首位置河面較窄處采用鋼板樁圍堰，鋼板樁圍堰是深水基礎(chǔ)基坑支護的有效方法，是一種施工比較簡單結(jié)構(gòu)受力明確的一種圍堰形式。根據(jù)引江斜河水位實際情況，水深在4m左右，采用鋼板樁圍堰，占用河道斷面小抗沖刷能力強。鋼板樁圍堰由雙排Ⅳ型拉森鋼板樁和24#槽鋼圍囹Φ18鋼絲繩連接，中間填黏土，圍堰寬7m，頂高程7.0m（1米高袋裝土圍堰），鋼板樁頂?shù)赘叱谭謩e為6.0m-3.0m 。

4.4圍堰方案調(diào)整后基坑圍護設(shè)計

引江斜河圍堰由兩道圍堰調(diào)整為一道縱向圍堰后，下閘首和閘室南側(cè)（右側(cè)）基坑空間減小，圍堰外河水對基坑影響明顯，為保證建筑物施工，需對下閘首施工基坑支護和降排水方面加強。具體布置為：下閘首南側(cè)（右側(cè)）基坑支護采用9m拉森Ⅳ型鋼板樁圍護，樁底高程-7.5m，樁頂高程1.5m，圍護結(jié)構(gòu)離閘首及下游導(dǎo)航墻底板距離20cm。同時沿圍堰設(shè)輕型井點8套以增強對堰外河水的截滲。施工方法同基坑圍護專項方案。

5.圍堰施工工藝

引江斜河側(cè)縱向擋土圍堰填筑土方總量約15000方，鋼管樁圍堰黏土填筑量約5000方。根據(jù)現(xiàn)場情況，計劃在閘塘河水抽排期間逐步從基坑開挖取土填筑引江斜河側(cè)縱向土圍堰，不足土源可外購。

5.1土圍堰施工

1）土圍堰圍堰填筑施工壩根清理→圍堰土方填筑施工→土方分層填筑壓實→坡面修整→防沖刷充沙袋。2）雜物淤泥清理：為保證填筑圍堰土質(zhì)的質(zhì)量，取土區(qū)采用挖掘機或推土機清除表面約40cm厚樹根草皮等雜物。圍堰填筑前用挖掘機和推土機對圍堰壩根部位清表，以保證圍堰嵌入河岸，保證連接段的防滲效果；堰址河底位置淤泥采用土方擠淤法清除。3）圍堰填筑施工：采用進占法施工，填土高于河水位0.5m后，用推土機分層平整壓實。圍堰水上填土，采用分層鋪土分層壓實的方案，層厚25cm，推土機平整壓實，并做足邊坡。本工程施工圍堰填筑采用挖掘機裝自卸車運土推土機進行土方進占平整壓實，挖掘機配合修整。4）平整壓實：圍堰出水后將用推土機分層壓實到設(shè)計標高，并及時修筑背水坡，根據(jù)要求施工其他防沖或加固措施。5）原木樁和防沖刷充沙袋施工。

5.2鋼板樁圍堰施工

鋼板樁圍堰施工程序為：鋼板樁施打→橫向工字鋼圍囹固定對拉→竹筏片加土工布固定→圍堰粘土心墻填筑施工→堰頂土平整壓實疊碼袋裝土。1）鋼板樁施工：鋼板樁采用打樁船施打。2）兩道橫向工字鋼圍囹固定，鋼絲繩對拉。3）竹笆片土工布圍擋施工，為防止樁間土流失，采用竹笆片土工布圍擋，竹笆片可通過鐵絲固定在鋼板樁上。4）圍堰粘土心墻填筑施工，現(xiàn)場采用挖掘機直接將粘土挖運入泥駁內(nèi)，裝運至已打好的板樁圍堰一側(cè)采用挖機（安置固定在工程船上）轉(zhuǎn)挖黏土入圍堰內(nèi)，鋼板樁間黏土填筑從北側(cè)河岸處開始向前推進施工，水上部分采用小型機具夯實，分層夯實回填至設(shè)計樁頂高程，過程中注意對拉鋼絲繩的固結(jié)。5）袋裝土碼高防護。

6.設(shè)計參數(shù)選取及穩(wěn)定計算

6.1尺寸參數(shù)

6.2地質(zhì)參數(shù)

閘室選用地質(zhì)報告7-7地質(zhì)剖面

6.3臨水側(cè)鋼板樁穩(wěn)定性驗算

1）嵌固穩(wěn)定計算

按＼懸臂式支護結(jié)構(gòu)計算嵌固深度ld值，規(guī)范公式如下：

依據(jù)＼，懸臂式支護結(jié)構(gòu)嵌固深度ld不宜小于0.8h，故嵌固深度>3.2m，取嵌固深度為5m。

2）抗隆起穩(wěn)定計算

從支護底部開始，逐層驗算抗隆起穩(wěn)定性，結(jié)果如下：

支護底部，驗算抗隆起：

Ks = 3.77 ≥ 1.800，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

3）整體穩(wěn)定計算

計算方法：瑞典條分法；應(yīng)力狀態(tài)：總應(yīng)力法；條分法中的土條寬度：0.40m；整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks =3.569>1.35，滿足要求。

4）結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移

基坑外側(cè)抗彎驗算（不考慮軸力）

基坑內(nèi)側(cè)抗彎驗算（不考慮軸力）

滿足鋼板樁抗拉應(yīng)力要求。

基坑外側(cè)抗彎驗算（不考慮軸力）

滿足鋼板樁抗拉應(yīng)力要求。

7.結(jié)束語

水利水電工程施工的目的是為了更好的滿足人們的生活需求，提高人們的生活質(zhì)量，因此，施工導(dǎo)流及圍堰技術(shù)的使用需要嚴格的按照施工的標準來進行，結(jié)合客觀的規(guī)律，通過較強的預(yù)見性及豐富的實踐經(jīng)驗進行指導(dǎo)，從而更好的發(fā)揮出水利水電工程的社會與經(jīng)濟價值，為周邊水環(huán)境的穩(wěn)定及水資源的合理利用營造更加有序的氛圍。

參考文獻

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