陳 濤 王建忠 徐 全

(1、江陰市農(nóng)村水利服務(wù)中心,江蘇 江陰 214400 2、江陰市徐霞客鎮(zhèn)人民政府,江蘇 江陰 214407)

1 概況

某水利樞紐工程位于某大運(yùn)河與長(zhǎng)江交匯口處,主要包括雙向泵站、總凈寬48m 的節(jié)制閘及附屬引河等工程。臨時(shí)工程中,長(zhǎng)江側(cè)臨時(shí)建筑物等同江堤標(biāo)準(zhǔn)為2 級(jí),防洪標(biāo)準(zhǔn)按100 年一遇設(shè)計(jì)。

2 工程地質(zhì)

2.1 工程地質(zhì)條件

某水利樞紐工程施工場(chǎng)地周?chē)鸁o(wú)較大規(guī)模斷裂通過(guò),地質(zhì)資料顯示屬于晚第三紀(jì)以來(lái)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng),主要以持續(xù)緩慢地沉降為主。地塊相對(duì)穩(wěn)定,地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性相對(duì)較好。

運(yùn)河某水利樞紐土層主要由第四系全新統(tǒng)(Q4)、更新統(tǒng)(Q3)組成。

2.2 水文地質(zhì)條件

勘探深度范圍內(nèi)地層主要為黏性土和砂性土,地下水類(lèi)型以松散巖土類(lèi)孔隙型水為主。

A 層、②層、③2 層上部等淺部地層由于受人類(lèi)活動(dòng)影響,含水、透水,含孔洞、裂隙；②′、④1、④2 層以及⑧1 砂壤土及粉砂,室內(nèi)垂直向滲透試驗(yàn)測(cè)得其滲透系數(shù)為A×10-4～A×10-5cm/s,中等透水,且連為一體。由于場(chǎng)地位于錫澄運(yùn)河入江口,土層受長(zhǎng)江河床切割,地下水連通長(zhǎng)江水,故上述層為潛水含水層,下伏⑨層黏性土微～極微透水為相對(duì)不透水層,作為隔水底板。潛水主要受河流等地表水,以及當(dāng)?shù)卮髿饨邓挠绊?比較明顯,雨季容易升高水位,旱季容易造成水位下降。

13 層砂壤土、粉砂通過(guò)室內(nèi)垂直向滲透試驗(yàn)得到滲透系數(shù)大約為A×10-4cm/s,屬于中等透水,施工范圍內(nèi)構(gòu)成承壓含水層,⑩層黏性土為作為承壓含水層的隔水頂板。該層已經(jīng)埋藏較深,已經(jīng)基本不影響本工程。

3 施工要求

長(zhǎng)江側(cè)施工期防洪最高水位取100 年一遇設(shè)計(jì)高潮位7.56m,按浪高0.5m,加高0.8m,圍堰邊坡1:3～1:4,圍堰底寬103.5m(防滲長(zhǎng)度 L=10.56×9=95.04m)；圍堰在迎水面上設(shè)C20 模袋砼(厚20cm)加以防護(hù)。

4 圍堰設(shè)計(jì)和施工

4.1 設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流方式

本工程等別為Ⅱ等；主要建筑物級(jí)別為2 級(jí),次要建筑物級(jí)別為3 級(jí)。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》,綜合確定長(zhǎng)江側(cè)臨時(shí)建筑物等同江堤標(biāo)準(zhǔn)為2 級(jí)。防洪標(biāo)準(zhǔn)按100 年一遇設(shè)計(jì)。

4.2 圍堰設(shè)計(jì)

為滿(mǎn)足閘站主體陸上旱地施工條件,在長(zhǎng)江側(cè)及內(nèi)河側(cè)設(shè)有施工圍堰,共兩道圍堰。施工主圍堰結(jié)構(gòu)型式一般采用均質(zhì)土梯形斷面圍堰及樁土圍堰,樁土圍堰一般用于水位差較小的內(nèi)河工程,對(duì)防滲長(zhǎng)度要求較小,本工程緊臨長(zhǎng)江且河底高程較低,施工期水位差較大,從圍堰抗滑及防滲安全角度出發(fā),本工程采用水中填筑均質(zhì)土梯形斷面圍堰。

4.2.1 圍堰位置的選擇

根據(jù)工程招標(biāo)文件,長(zhǎng)江側(cè)圍堰布置在長(zhǎng)江側(cè)防沖槽外側(cè),與泵站、節(jié)制閘中心線(xiàn)呈一定夾角。我方經(jīng)縝密分析后,發(fā)現(xiàn)圍堰布置在魚(yú)嘴景觀帶內(nèi)側(cè),施工時(shí)不受影響,但是橋梁施工場(chǎng)地作業(yè)面小,魚(yú)嘴景觀帶駁岸加固需另做子堰施工。

4.2.2 圍堰斷面設(shè)計(jì)(圖1)

圖1

長(zhǎng)江側(cè)施工期防洪最高水位取100 年一遇設(shè)計(jì)高潮位7.56m,按浪高0.5m,加高0.8m,圍堰邊坡1:3～1:4,圍堰底寬103.5m(防滲長(zhǎng)度L=10.56×9=95.04m)；圍堰在迎水面上設(shè)C20 模袋砼(厚20cm)加以防護(hù)。

4.3 圍堰穩(wěn)定復(fù)核驗(yàn)算

本工程采用瑞典條分法和有效應(yīng)力法對(duì)圍堰的穩(wěn)定性復(fù)核分析計(jì)算。計(jì)算原理:通過(guò)對(duì)土坡極限平衡穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算。自然界勻質(zhì)土坡失去穩(wěn)定,通?；瑒?dòng)面接近圓弧,滑動(dòng)面呈曲面,可將滑裂面近似成圓弧計(jì)算。沿豎直方向?qū)⑼疗碌耐馏w分成若干個(gè)土條,再?gòu)耐翖l中任意取出第i 條,側(cè)面上的作用力不考慮時(shí),該土條存在以下內(nèi)容:

(1)土條自重；

(2)土條弧面上的法向反力；

(3)土條圓弧面上的切向阻力。

安全系數(shù)采用抗剪強(qiáng)度引起的極限抗滑力矩和滑動(dòng)力矩的比值,安全儲(chǔ)備的大小按照《規(guī)范》要求,安全系數(shù)要滿(mǎn)足≥1.15 四級(jí)堤防和安全系數(shù)要滿(mǎn)足≥1.25 二級(jí)堤防的要求(圖2)。

圖2

采用理正邊坡穩(wěn)定分析程序中瑞典圓弧法進(jìn)行圍堰穩(wěn)定計(jì)算。

長(zhǎng)江側(cè)圍堰穩(wěn)定復(fù)核:

長(zhǎng)江側(cè)圍堰布置在長(zhǎng)江側(cè)防沖槽外側(cè),采用土堰體,軸線(xiàn)長(zhǎng)176m,堰頂高程▽9.0m,頂寬7.0m,迎水坡坡比1:4；在背水坡在高程▽3.5m 處放置6m 寬的平臺(tái),平臺(tái)往上坡比1:3,往下坡比1:4。

圍堰土源采購(gòu)自江峰路取土區(qū)和通渡路取土區(qū)的土源料場(chǎng),我方經(jīng)了解,系當(dāng)?shù)乇韺覣 層土。

長(zhǎng)江側(cè)圍堰邊坡穩(wěn)定性理正邊坡穩(wěn)定分析程序中瑞典圓弧法進(jìn)行計(jì)算,以長(zhǎng)江側(cè)圍堰迎水面坡腳為原點(diǎn),計(jì)算參數(shù)見(jiàn)圖3-5。

圖3 圍堰坡面設(shè)置參數(shù)圖

經(jīng)計(jì)算(計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖6),長(zhǎng)江側(cè)圍堰邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.585,其圍堰邊坡穩(wěn)定系數(shù)大于《水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL645-2013)6.5.1 條規(guī)定的允許安全系數(shù)1.20。因此圍堰的坡比滿(mǎn)足要求。

圖4 圍堰土層設(shè)置參數(shù)圖

圖5 圍堰迎水面設(shè)置參數(shù)圖

圖6 計(jì)算結(jié)果圖

4.4 圍堰施工

本工程長(zhǎng)江側(cè)和內(nèi)河側(cè)圍堰是在河中倒土填筑圍堰,填筑前,先測(cè)量放線(xiàn),確定圍堰的坡腳位置,用挖泥船對(duì)河底進(jìn)行清淤,清淤至高程-3.0m 時(shí),再次進(jìn)行測(cè)量放線(xiàn),確定圍堰的坡頂線(xiàn)、坡腳位置。上游圍堰填筑完成后采用模袋砼進(jìn)行防護(hù)。

4.4.1 施工圍堰的施工順序

施工過(guò)程中,為盡可能保留公園已建設(shè)施,長(zhǎng)江側(cè)圍堰施工時(shí),計(jì)劃從圍堰的西側(cè)向東側(cè)推進(jìn)；內(nèi)河側(cè)圍堰施工時(shí),計(jì)劃從由兩側(cè)向中間推進(jìn)。合攏后,水位以上圍堰施工按分層分坯的要求進(jìn)行填筑。施工方法:采用挖掘機(jī)開(kāi)挖,汽翻斗運(yùn)輸,推土機(jī)推平壓實(shí)。

長(zhǎng)江側(cè)圍堰計(jì)劃分兩期進(jìn)行,一期施工至高程▽7.00m處,2020 年汛期來(lái)臨時(shí),如需加高圍堰,再進(jìn)行長(zhǎng)江側(cè)圍堰的二期施工；內(nèi)河側(cè)圍堰直接施工至設(shè)計(jì)高程。

施工圍堰作為臨時(shí)擋水堰體,對(duì)確保工程順利施工、施工安全有著非常重要的作用。同時(shí)在施工過(guò)程中,嚴(yán)格控制圍堰的設(shè)計(jì)斷面尺寸和圍堰的填筑施工,逐層碾壓密實(shí),及時(shí)檢測(cè),最終達(dá)到施工規(guī)范要求。

4.4.2 圍堰合攏措施

本工程所在的施工區(qū)域緊鄰長(zhǎng)江。江陰一天之內(nèi)受兩次潮汐影響。

長(zhǎng)江水位潮漲潮落對(duì)圍堰的合攏會(huì)造成較大的影響。為此,我方采用如下措施確保圍堰合攏成功。

4.4.2.1 選擇好合攏時(shí)機(jī)。時(shí)間選擇:收集好每日漲落潮情況,對(duì)以往歷年的潮位情況做全面的了解。合攏的時(shí)機(jī)安排在漲潮前3 小時(shí)開(kāi)始,計(jì)算并備好充足的土方量,確保4小時(shí)內(nèi)斷流,并在高潮位到來(lái)前,加固到位。

4.4.2.2 備好充足的機(jī)械,以及合攏所需的土源。合攏前,在攏口附近堆放充足的土方,準(zhǔn)備推土機(jī)、挖機(jī)等,合攏最佳時(shí)機(jī)到后,及時(shí)將土方推入攏口,及時(shí)斷流,及時(shí)加固。

為此合攏前,我方將詳細(xì)調(diào)研水文水量等情況,確定攏口的位置、寬度等,制定好合攏實(shí)施方案,并預(yù)先進(jìn)行演練,確保圍堰一次合攏成功。

4.4.3 施工圍堰填筑措施

4.4.3.1 圍堰填筑前,為了確保填筑的圍堰與堰基和填筑的接合面有良好的結(jié)合,利用挖泥船進(jìn)行圍堰基底清淤,保證圍堰的防滲性能。

4.4.3.2 為了確保圍堰的填筑質(zhì)量,所用圍堰填筑土料選用粉質(zhì)粘土。

4.4.3.3 圍堰內(nèi)積水抽干過(guò)程中,堰體的邊坡穩(wěn)定情況進(jìn)行24 小時(shí)觀察,同時(shí)對(duì)堰體持續(xù)進(jìn)行加固后戧,防止出現(xiàn)險(xiǎn)情。堰內(nèi)積水抽干后,土方機(jī)械立即對(duì)圍堰內(nèi)側(cè)坡加寬加高,并逐層碾壓。

4.4.4 圍堰與現(xiàn)狀擋墻接頭的處理

根據(jù)選擇的長(zhǎng)江側(cè)圍堰位置,圍堰施工時(shí),圍堰與現(xiàn)狀擋墻接頭處如不加處理,則可能造成滲水等安全隱患。故我方對(duì)圍堰與現(xiàn)狀擋墻接頭處采取灌漿處理,使接頭更加穩(wěn)固、防滲。施工位置為長(zhǎng)江側(cè)圍堰與現(xiàn)狀擋墻接頭處,施工范圍為圍堰頂至長(zhǎng)江側(cè)圍堰閘塘側(cè)坡腳處。灌漿施工底高程為-5.0m,頂高程高出現(xiàn)狀擋墻1m。我方配備一臺(tái)套SYB50-45II 型注漿機(jī)進(jìn)行灌漿施工,水泥采用P.O42.5 水泥,水灰比為0.6-0.8。

4.5 圍堰防護(hù)及維護(hù)

4.5.1 圍堰維護(hù)

施工期間對(duì)施工圍堰采取以下維護(hù)措施:

在圍堰填筑完成后,為了防止影響圍堰遭受雨水沖刷、風(fēng)浪沖刷等,在長(zhǎng)江側(cè)圍堰迎水面采用模袋砼進(jìn)行防護(hù),在圍堰背水坡腳采取導(dǎo)滲防護(hù)措施。

長(zhǎng)江側(cè)施工期防洪最高水位取100 年一遇設(shè)計(jì)高潮位7.56m,按浪高0.5m,加高0.8m,則圍堰頂高程為9.00m,圍堰頂寬7m,圍堰邊坡1:3～1:4,圍堰底寬103.5m(防滲長(zhǎng)度L=10.56×9=95.04m)；圍堰在迎水面上設(shè)C20 模袋砼(厚20cm)加以防護(hù)。

4.5.2 圍堰觀測(cè)、防護(hù)

4.5.2.1 圍堰填筑完成后,將在外河側(cè)及內(nèi)河側(cè)設(shè)置水位標(biāo)尺,在圍堰上設(shè)置穩(wěn)定觀測(cè)監(jiān)控點(diǎn),正常擋水期內(nèi)定期觀測(cè)和記錄圍堰外側(cè)的水位、圍堰的位移、沉降、邊坡的穩(wěn)定性,若發(fā)生位移、沉降、裂縫等現(xiàn)象,將對(duì)圍堰進(jìn)行加寬,對(duì)裂縫處開(kāi)挖、分層夯實(shí),必要時(shí)將在圍堰的內(nèi)側(cè)施打阻滑樁。

4.5.2.2 由于施工期間可能因臺(tái)風(fēng)、暴雨等原因?qū)е潞铀蠞q,項(xiàng)目部成立防臺(tái)搶險(xiǎn)突擊隊(duì),同時(shí)配備足夠的塊石、草包、木樁等搶險(xiǎn)物資,并安排專(zhuān)人對(duì)圍堰進(jìn)行觀測(cè)檢查,并做好包括內(nèi)外河水位的觀測(cè)記錄,并及時(shí)匯報(bào)發(fā)現(xiàn)的意外情況。及時(shí)在圍堰頂采取施打子堰加高等應(yīng)急措施,在臺(tái)風(fēng)或高水位期間確保圍堰萬(wàn)無(wú)一失。

4.5.2.3 施工期間,在長(zhǎng)江側(cè)圍堰外側(cè),設(shè)置警示燈,在距圍堰外側(cè)20m 處設(shè)置航標(biāo)指示燈,防止船舶撞擊圍堰。

4.6 圍堰的拆除

拆除前,等待河道內(nèi)灌水達(dá)到圍堰內(nèi)外水位基本持平,利用挖掘機(jī)等施工設(shè)備將圍堰水上部位的土方挖出,棄土運(yùn)至于棄土區(qū)內(nèi)；對(duì)圍堰水下土方,采用2m3抓斗式挖泥船進(jìn)行拆除,圍堰拆除土方全部作棄土處理,運(yùn)至棄土區(qū)堆放。

5 結(jié)論

5.1 加強(qiáng)施工圍堰監(jiān)控

本工程主體施工時(shí)在長(zhǎng)江側(cè)及內(nèi)河側(cè)設(shè)有施工圍堰,施工圍堰填筑完成后,認(rèn)真落實(shí)圍堰的觀測(cè)和維護(hù)加固措施。

5.2 認(rèn)真做好汛前檢查,組織抓緊實(shí)施汛前工程項(xiàng)目

汛期來(lái)臨前,對(duì)已開(kāi)工圍堰工程認(rèn)真進(jìn)行一次復(fù)查。

5.2.1 對(duì)圍堰內(nèi)外側(cè)防護(hù)進(jìn)行全面檢查,修補(bǔ)。

5.2.2 對(duì)工程施工排出水口進(jìn)行加固,確保不對(duì)圍堰形成沖刷。

5.2.3 施工期間對(duì)施工場(chǎng)地范圍內(nèi)的防護(hù)及排水設(shè)施進(jìn)行全面建成,對(duì)已破壞和有安全隱患部位進(jìn)行修復(fù)和加強(qiáng),疏通排水溝等排水設(shè)施,保證暴雨來(lái)臨時(shí)基坑排水順暢。