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        貴港市鯉魚江口防洪閘工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

        2018-09-10 00:23:08龍起華黃祖芹
        企業(yè)科技與發(fā)展 2018年2期
        關(guān)鍵詞:鋼板樁

        龍起華 黃祖芹

        【摘 要】鯉魚江口防洪閘位于廣西貴港市城區(qū)中部郁江左岸鯉魚江口處,閘址位置河床狹窄,施工水位高。該工程考慮采用在防洪閘2#、3#閘孔之間布置縱向混凝土圍堰將防洪閘分為一、二兩期進(jìn)行分期導(dǎo)流施工,為了施工縱向混凝土圍堰,采用“U”形鋼板樁作為臨時圍堰施工縱向混凝土圍堰,待縱向混凝土圍堰施工完成后結(jié)合上下游土石圍堰形成封閉區(qū)域?qū)Ψ篮殚l進(jìn)行施工。

        【關(guān)鍵詞】防洪閘;施工導(dǎo)截流;鋼板樁

        【中圖分類號】TV551 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688(2018)02-0084-03

        1 工程概況

        貴港市鯉魚江口防洪閘位于廣西貴港市城區(qū)中部郁江左岸鯉魚江口處,與郁江左岸防洪堤形成封閉的防洪體系,設(shè)計(jì)過閘流量為3 380 m3/s,屬大(2)型水閘,工程等別為Ⅱ等,水閘、兩岸接頭建筑物等主要建筑物級別為2級,護(hù)坡及坡腳擋墻等次要建筑物級別為3級。鯉魚江口防洪閘的主要任務(wù)為阻擋郁江50年一遇洪水、排泄鯉魚江自身30年一遇洪水。水閘外江郁江50年一遇設(shè)計(jì)防洪水位為48.13 m(85國家高程基準(zhǔn),下同),100年一遇校核防洪水位為48.13 m;內(nèi)江鯉魚江設(shè)計(jì)排洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇,設(shè)計(jì)過閘的流量為3 380 m3/s,相應(yīng)閘上設(shè)計(jì)的水位為42.38 m,閘下設(shè)計(jì)的水位為41.67 m。

        2 工程總布置

        鯉魚江口防洪閘從左岸至右岸依次布置左岸“U”形擋墻段、左岸接頭重力壩段、防洪閘段、右岸接頭重力壩段及右岸“U”形擋墻段,閘線總長122 m。左、右岸“U”形擋墻段長度均為5 m,頂高程為49.8 m;左、右岸接頭重力壩段長度均為30 m,頂高程為49.8 m,最大壩高為18.8 m;防洪閘段位于鯉魚江河道中央,閘室長23 m,總寬54.8 m,壩頂高程為49.8 m,最大壩高25.8 m。閘室共5孔,每孔凈寬8 m,設(shè)8 m×12 m(寬×高)平板工作閘門,上下游各設(shè)檢修閘門一道;混凝土縱向圍堰與2#、3#閘墩相接,圍堰頂高程為36.5 m,圍堰最大高度為14 m。

        3 施工導(dǎo)流

        3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

        鯉魚江口防洪閘設(shè)計(jì)過閘流量為3 380 m3/s,根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252—2017)及《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL265—2016)的相關(guān)規(guī)定,本工程屬大(2)型水閘,為Ⅱ等工程,主要建筑物級別為2級,導(dǎo)流建筑物級別為4級。由于防洪閘位于鯉魚江出口附近,距郁江口僅120 m,受郁江水位頂托作用明顯。因此,施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)主要考慮郁江洪水水位的影響,并結(jié)合鯉魚江施工期洪水的特點(diǎn)確定。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL303—2004)的有關(guān)規(guī)定,4級導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為10~5年一遇(建筑物類型為混凝土結(jié)構(gòu))。考慮本工程水閘、消力池的結(jié)構(gòu)相對簡單,因此確定本工程導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇。根據(jù)鯉魚江口防洪閘的工程條件,導(dǎo)流方案采用左右岸分期導(dǎo)流。如果采用5年一遇全年洪水標(biāo)準(zhǔn),鯉魚江洪峰流量達(dá)到1 660 m3/s,閘上水位較高,施工導(dǎo)流困難,工程投資大。本工程水閘主體工程量不大,一個枯水期即能將永久建筑物(主體工程的閘室、閘下消能設(shè)施及護(hù)岸工程)修筑至壩體度汛標(biāo)準(zhǔn)的汛期洪水位以上。為減少臨時工程投資,考慮采用枯水期施工,選擇5年一遇枯水期的洪水標(biāo)準(zhǔn)。閘址位于貴港市城區(qū)中部郁江左岸鯉魚江口,枯水期受桂平航運(yùn)樞紐庫水位的頂托,鯉魚江口閘址處水位比天然水位情況下要高一些。導(dǎo)流時段的選擇在保證工期的前提下,盡可能地選擇枯水期,以節(jié)省導(dǎo)流費(fèi)用。本階段導(dǎo)流時段選擇了10月~次年3月、11月~次年2月、11月~次年3月,11月~次年4月15日4個時段比選。各施工期導(dǎo)流流量較小,相差不大,考慮到11月~次年4月15日施工工期略有延長,圍堰工程量增加不多,為保證必要的施工時間,因此本階段推薦采用導(dǎo)流時段為11月~次年4月15日,5年一遇的郁江水位為35.05 m。

        3.2 導(dǎo)流方式和導(dǎo)流程序

        鯉魚江口防洪閘位于貴港市城區(qū),左岸為已建防洪堤,堤頂高程為49.58~49.41 m,堤后即為城鎮(zhèn)民房;下游右岸為小江砂場碼頭、小江小學(xué),岸頂為45~46 m高程。兩岸較為狹窄,施工布置較為局促。如果采用一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流的方式,難以布置導(dǎo)流明渠、涵洞或隧洞,根據(jù)地形條件和樞紐布置情況,本階段施工導(dǎo)流采用分期導(dǎo)流方式。根據(jù)工程布置方案及本工程特點(diǎn),導(dǎo)流程序如下:一期先收束右岸河床用縱向混凝土圍堰及上下游土石圍堰圍左岸,利用右河道導(dǎo)流,然后施工左岸2孔水閘,同時利用臨時黏土圍堰對護(hù)岸擋墻及護(hù)坡進(jìn)行施工,汛前拆除一期上、下游土石圍堰;二期用縱向混凝土圍堰及上、下游土石圍堰圍右岸,利用已建的左岸2孔水閘導(dǎo)流,施工右岸3孔水閘,同時利用臨時黏土圍堰對護(hù)岸擋墻及護(hù)坡進(jìn)行施工,汛前拆除二期土石圍堰及縱向混凝土圍堰多余的部分。

        3.3 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

        由于閘址處鯉魚江河床較為狹窄,難以布置土石圍堰,考慮在2#閘孔及3#閘孔之間施工一道縱向混凝土圍堰,以縱向混凝土圍堰為邊界,將左、右水閘分為一、二期,配合上下游土石圍堰,形成封閉施工區(qū)域(施工導(dǎo)流平面布置如圖1所示)。

        施工縱向混凝土圍堰時需先施工臨時圍堰,受河床條件限制,臨時圍堰同樣不能采用土石圍堰,本工程考慮采用“U”形鋼板樁在河床中形成封閉區(qū)域施工縱向混凝土圍堰(鋼板樁臨時圍堰平面布置如圖2所示)。

        臨時圍堰設(shè)置在混凝土縱向圍堰兩側(cè),采用型號為SKSP-IV的“U”形鋼板樁圍堰,呈方形布置,寬度為17.7 m,長度為168 m,樁頂高程為37.3 m。板樁距縱向圍堰左、右側(cè)堰腳的最小距離分別為1.7 m、6 m;距上、下游端堰腳的最小距離分別為2 m、3 m。鋼板樁內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)采用鋼管對撐及角撐。鋼板樁自上而下沿35 m、32.5 m、30 m、27.5 m及25.25 m高程設(shè)5道圍囹,圍囹采用2根“H”形鋼HN350;每道圍囹結(jié)構(gòu)用φ377 mm×22鋼管作水平對撐,每榀水平對撐鋼管的間距為4 m;鋼管的端部采用φ203 mm×14鋼管作兩邊支撐以保證對撐的端部穩(wěn)定;鋼板樁平面折角處采用兩道鋼管角撐呈45°以加強(qiáng)局部結(jié)構(gòu)。由于對撐鋼管長達(dá)17.7 m,為偏心受壓桿件,為了避免失穩(wěn)破壞,在鋼管中部設(shè)一道豎向支撐,使其對撐長度縮短一半。豎向支撐采用φ377 mm×22鋼管,伸至底部基巖;每榀水平對撐與豎向支撐采用φ203 mm×14鋼管焊接形成桁架整體受力。由于鋼板樁圍堰基礎(chǔ)難以深入基巖內(nèi)部,且淺表層基巖巖溶較發(fā)育,巖面起伏,透水性中等,淤泥等覆蓋層穩(wěn)定性極差,淺表層巖溶滲漏可能引起地基乃至鋼板樁內(nèi)的淤泥等覆蓋層產(chǎn)生滲透破壞,對鋼板樁臨時圍堰穩(wěn)定不利。因此,鋼板樁樁腳采用1 m厚的C20(2)水下混凝土封底,封底寬度均為3 m,圍堰外采用帷幕灌漿防滲,灌漿孔距2 m,灌漿深度為6 m(鋼板樁結(jié)構(gòu)如圖3所示)。

        混凝土縱向圍堰位于防洪閘2#、3#孔之間,與4#、5#閘墩相接,圍堰頂高程為36.5 m。為了與上、下游橫向土石圍堰銜接,將原縱向圍堰分別向上、下游延伸至土石圍堰坡腳,上游縱向圍堰總長65 m(其中,永久段長20 m,臨時段長45 m),下游縱向圍堰總長75 m(其中,永久段長30 m,臨時段長35 m)。中間閘室段設(shè)臨時重力式混凝土圍堰,長23 m,圍堰最大高度為13.6 m。閘室段臨時圍堰與二期基礎(chǔ)開挖同步拆除,上、下游縱向圍堰延伸段與二期土石圍堰同步拆除。

        上、下游采用土石圍堰,一期土石圍堰頂高程為36.1 m,堰頂寬度為4.5 m,最大堰高度為7.6 m;二期土石圍堰頂高程為35.6 m,堰頂寬度為4.5 m,最大堰高度為8.6 m。土石圍堰臨水面坡比為1∶2.5,并采用塊石護(hù)坡,厚1 m;基坑內(nèi)坡比為1∶2。

        3.4 導(dǎo)流工程施工

        臨時圍堰鋼板樁沿施工道路下河搭建施工平臺,施工順序如下:先安裝頂部和底部的樣架,使鋼板樁能準(zhǔn)確定位,然后拼裝、打樁。拼裝完成后先清渣、挖泥,再澆筑水下混凝土封底,待混凝土達(dá)一定強(qiáng)度后再往外圍施工帷幕灌漿。鋼板樁施工應(yīng)確保拼接質(zhì)量和防滲效果。施工期間應(yīng)對鋼板樁圍堰進(jìn)行監(jiān)測,如出現(xiàn)變形、漏水等情況應(yīng)及時處理。

        鋼板樁施工:先用土石填筑施工平臺,然后采用49 t液壓挖掘機(jī),配DZ1-8000型振動樁錘,沿平臺兩側(cè)進(jìn)行插打。

        帷幕灌漿:采用150型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔,在鋼板樁上搭架鉆孔平臺,按分序逐次加密原則先后施工,采用自上而下的灌漿法。

        圍堰混凝土施工:混凝土采用預(yù)拌商品混凝土,就近購買,混凝土攪拌車運(yùn)至工地,泵送入倉。

        水下混凝土澆筑:采用導(dǎo)管法施工,將拌制好的混凝土通過管徑300 mm的導(dǎo)管借助自重壓力使之沿格體底部擴(kuò)散。

        土石圍堰施工:土料外購,采用1 m3反鏟挖掘機(jī)開挖,10 t自卸汽車運(yùn)輸,堰體采用12 t振動碾壓機(jī)碾壓。

        二期麻袋黏土圍堰填筑:土料外購,采用1 m3反鏟挖掘機(jī)開挖,10 t自卸汽車運(yùn)輸,人工裝袋,人工鋪筑。

        4 結(jié)語

        貴港市鯉魚江口防洪閘閘址位置河床狹窄,中央河床寬度僅有約50 m,左岸岸頂防洪堤以外為居民房,右岸岸頂為小學(xué),受地形及場地限制,施工導(dǎo)流布置是整個工程施工中的一大難點(diǎn),本工程利用“U”形鋼板樁作為臨時圍堰,在臨時圍堰內(nèi)先行施工完成縱向混凝土圍堰,再利用施工完成的縱向混凝土圍堰及上、下游土石圍堰形成封閉區(qū)域?qū)Ψ篮殚l進(jìn)行一、二期施工,較好地解決了由于河床狹窄導(dǎo)致的施工導(dǎo)流難的問題。

        參 考 文 獻(xiàn)

        [1]張萬軍.新疆某水利樞紐工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)[J].廣東水利水電,2017(9):26-29.

        [2]韓敏.小型水庫工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)規(guī)劃與實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(28):99-100.

        [3]劉亞平.胡家莊水庫工程施工導(dǎo)流方案設(shè)計(jì)[J].山西水利,2017(11):44-45.

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