柴正瑜

（甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 工程概況

某河閘主要工程任務(wù)有排澇入海、擋潮御鹵、蓄水灌溉等。該工程建于20世紀(jì)70年代，原河閘共14孔總凈寬88 m，由于當(dāng)時受技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素的影響和限制，其設(shè)計和施工不能滿足社會發(fā)展的需求，從1976 年運行至今40多年以來，水閘已經(jīng)過多次除險加固，目前水閘已無法正常運行，經(jīng)安全鑒定為3類閘，現(xiàn)需對該河閘進(jìn)行擴(kuò)建，主要建設(shè)內(nèi)容為工程拆除老閘，原址下移約960 m位置新建節(jié)制閘1座，并對上、下游引河及老河槽進(jìn)行拓疏，上游北岸及下游兩岸新建堤防等。河閘上游圍堰攔截的是鹽河河水，水位變化不大，計劃采用土質(zhì)圍堰，下游圍堰是潮汐河道，地質(zhì)條件差，攔截的是灌河潮水，一天兩潮，水位變化大，潮漲潮落時間短，對下游圍堰邊坡穩(wěn)定影響很大，擬采用土圍堰和鋼管樁結(jié)合的復(fù)合圍堰，增強壩體整體性。

2 施工圍堰設(shè)計

2.1 圍堰方案

該河閘工程施工導(dǎo)流方案：通過現(xiàn)有已建河閘導(dǎo)流，若遭遇超標(biāo)準(zhǔn)降雨，則在此基礎(chǔ)上架設(shè)臨時泵站參與排水。圍堰方案：上游圍堰攔截的是河水，水位變化不大，計劃采用土質(zhì)圍堰，采取傳統(tǒng)的水中倒土、分層碾壓的方法施工；下游圍堰是潮汐河道，地質(zhì)條件差，攔截的是潮水，潮汐對下游圍堰邊坡穩(wěn)定影響很大，擬采用土圍堰和鋼管樁結(jié)合的復(fù)合圍堰，即在土質(zhì)圍堰基礎(chǔ)上增設(shè)兩排鋼管樁，樁頂外側(cè)設(shè)雙拼工字鋼圍囹，上下游圍囹用精軋螺紋對拉，雙鋼管樁樁位距壩軸線上下游各20 m，樁間距2 m，并在樁內(nèi)側(cè)土方填筑到最低水位時鋪設(shè)帶肋鋼筋網(wǎng)片，增強壩體整體性。

2.2 施工圍堰設(shè)計

（1）上游圍堰。施工圍堰按4級建筑物設(shè)計，結(jié)構(gòu)型式為：上游鹽河側(cè)擬采用純土圍堰，施工期取10年一遇高水位1 503.23 m，風(fēng)壓0.45 kN/m2，吹程500 m，浪高0.529 m，不過水圍堰，堰頂超高0.6 m，則堰頂高程為1 504.359 m，為安全計取堰頂高程取1 504.0 m，迎水側(cè)加設(shè)100 cm高袋裝土子堰，堰頂寬5.0 m，圍堰邊坡1∶5，在上游圍堰基坑側(cè)2.0 m和0.0 m高程處各增設(shè)一個4 m寬平臺。

（2）下游圍堰。灌河側(cè)非汛期10年一遇高潮1 503.87 m，風(fēng)壓0.45 kN/m2，吹程500 m，浪高0.717 m，不過水圍堰，堰頂超高0.6 m，則堰頂高程為1 505.187 m，考慮臨時交通要求，為安全計，堰頂高程取1 505.0 m，迎水側(cè)加設(shè)100 cm高袋裝土子堰，堰頂寬7 m，迎水側(cè)邊坡1∶6，基坑側(cè)2.0 m高程以下1∶6，以上1∶5，并在2.0 m高程設(shè)6 m寬平臺。

（3）圍堰安全驗算。按照施工圍堰斷面進(jìn)行邊坡安全復(fù)核驗算，根據(jù)本工程區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件，綜合考慮下游側(cè)施工圍堰作為場內(nèi)施工道路重載車輛荷載，采用同濟(jì)啟明星邊坡穩(wěn)定分析軟件SLOPE1.0計算，驗算結(jié)果本工程施工圍堰安全系數(shù)為1.60，大于土石壩施工圍堰安全系數(shù)最小1.2要求。

3 圍堰施工技術(shù)方案

3.1 土源安排及機(jī)械配置

（1）土源安排。本工程上游施工圍堰填筑土方32 031 m3，下游施工圍堰填筑土方54 684 m3，圍堰填筑土方利用河道疏浚土方，填筑土料滲透系數(shù)為K＜10-4cm/s 的黏土。由于工期較緊，進(jìn)場后立即進(jìn)行圍堰施工，圍堰施工結(jié)合閘塘開挖，新閘南側(cè)約4孔為原狀土開挖，進(jìn)場后即進(jìn)行該處土方開挖結(jié)合填筑圍堰。

（2）機(jī)械配置?？紤]天氣和其他因素影響，按120%配置內(nèi)外河側(cè)施工圍堰填筑機(jī)械，配置14臺套挖掘機(jī)（另配備2臺挖掘機(jī)用于填筑面輔助布土整平）、2臺160型大型推土機(jī)（用于填筑工作面的鋪土和整平），配置2臺壓路機(jī)壓實，滿足計劃工期和施工質(zhì)量要求。

3.2 上下游圍堰施工

3.2.1 上游圍堰施工

（1）圍堰施工流程。圍堰施工工藝流程為：堰體部位河邊坡清淤清雜→圍堰土方填筑施工→土方壓實（穩(wěn)定）→圍堰迎水面防護(hù)→河道內(nèi)降水→背水坡平臺填筑及坡面修整→圍堰驗收[1]。

（2）河底河坡雜物、淤泥清理。圍堰填筑前為保證圍堰嵌入河岸，同時保證連接段的防滲效果，采用長臂挖掘機(jī)清除雜物，清理深度不少于5 m，堰址河底淤泥采用填筑土方擠淤法清除。

（3）圍堰黏土填筑施工。土質(zhì)圍堰施工分上、下兩部分，水上部分的施工釆用分層填筑，壓實度不低于0.91，水下部分的施工，采用進(jìn)占法施工，填筑圍堰土料從取土區(qū)用自卸車運至現(xiàn)場，采用挖機(jī)配合160型大型推土機(jī)進(jìn)占填筑，同時通過填筑土方擠壓河床底部的淤泥。

在圍堰筑岀水面后，待土方晾干采用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，并分層加高填筑，結(jié)合推土機(jī)分層向河中推土、壓實，直至達(dá)到設(shè)計高程。施工過程中，要加強對圍堰的觀測，發(fā)現(xiàn)圍堰沉降現(xiàn)象要及時分析、處置，包括采取圍堰壓實、加高等措施，妥善處理隱患，確保圍堰安全運行。

3.2.2 下游圍堰施工

施工工藝流程：堰體部位河邊坡清淤清雜→低潮位以下圍堰土方填筑施工→打樁船定位→船上鋼管樁施工→鋼板安插→鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)→縱向圍囹及精軋螺紋拉筋安裝→低潮位以上土方平層法填筑施工→土方壓實（穩(wěn)定）→子圍堰加高→圍堰迎水面防護(hù)→河道內(nèi)降水→背水坡坡面修整→圍堰驗收。

施工前，先由專業(yè)測量人員根據(jù)平面控制點測放出圍堰內(nèi)外側(cè)鋼管位置，并用竹竿在河道中加以標(biāo)記。河底河坡雜物、淤泥清理同上游圍堰施工方法，下游圍堰施工具體流程：

（1）鋼管樁施打。鋼管樁長度規(guī)格不一，現(xiàn)場根據(jù)施工設(shè)計長度在岸上進(jìn)行鋼管樁的拼接，接頭滿焊后用15 cm×15 cm鋼板4塊在焊接部位四周加強，鋼管樁為直徑Φ530 mm×6 mm。

鋼管樁施打采用30 t浮吊船上振動錘施打，施打時需拉線定位。工程船將鋼管樁運到樁位后，浮吊船吊起60 kW型振拔錘（帶液壓鉗）插到鋼管樁頂口，夾緊鋼管樁整體起吊振動錘和鋼管樁，就位后，使其方向和垂直位置準(zhǔn)確[2]。鋼板樁施打時施工技術(shù)要求見表1。

表1 鋼板樁施打時施工技術(shù)要求匯總表

（2）鋼板安插、鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)。鋼管樁打設(shè)完成后，在鋼管樁內(nèi)側(cè)垂直安裝鋼板[3]，水平鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片下鋪有紡?fù)凉げ迹摻罹W(wǎng)片尺寸為（12m×2.3 m）和（6 m×2.3 m），長度順?biāo)鞣较?，縱橫錯縫留30～50 cm間隙鋪設(shè)。在上下游鋼管樁外側(cè)1.0 m高程處安裝雙拼28號工字鋼圍囹，然后用精軋螺紋對拉。

（3）圍堰填土。待鋼管樁和圍堰內(nèi)側(cè)鋼板施工完成后進(jìn)行圍堰填土，本次土料取自項目區(qū)勘察的粘土料場，不可采用淤泥，在取土區(qū)由挖掘機(jī)挖土裝車、自卸車將土方運輸至壩頭，逐步傾倒土方分層碾壓推進(jìn)，并分層鋪設(shè)土工布和鋼筋網(wǎng)片，倒土過程中嚴(yán)禁碰撞鋼管樁，圍堰施工因在水中施工而產(chǎn)生較大的沉降量，應(yīng)注意預(yù)留，并隨時觀測圍堰沉降、變形和堤身維護(hù)。

由于下游圍堰基礎(chǔ)位于海淤土上，承載力較低，為防止填土?xí)r兩側(cè)隆起，須在圍堰的內(nèi)外側(cè)同時進(jìn)行填土，同步進(jìn)行，頂部子堰填筑完成后在臨海側(cè)用復(fù)合防滲土工膜上鋪填袋裝土進(jìn)行防護(hù)。

（4）圍堰內(nèi)抽水。圍堰填筑完成壩體有待穩(wěn)定，應(yīng)先小流量進(jìn)行抽排，待壩體穩(wěn)定后再正常排水，抽水時應(yīng)隨時注意觀察壩體穩(wěn)定情況，以防發(fā)生堰體沉陷，滑移等異常情況，發(fā)生后及時采取補救加固處理措施。為確保壩體穩(wěn)定，圍堰內(nèi)水位下降應(yīng)不大于70 cm/d，抽水過程中一旦發(fā)現(xiàn)滲水即停止抽水，即可加固圍堰，確保圍堰安全。

3.2.3 影響圍堰填筑的因素

下游圍堰選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，正確的填筑順序，最優(yōu)的填筑時間，是本圍堰成功的關(guān)鍵。

（1）合理的結(jié)構(gòu)形式。下游圍堰攔截的是灌河潮水，受潮汐影響對下游圍堰邊坡穩(wěn)定影響很大，結(jié)合多年臨海圍堰填筑經(jīng)驗，本工程下游側(cè)圍堰在土質(zhì)圍堰基礎(chǔ)上增設(shè)兩排鋼管樁，鋼管樁內(nèi)側(cè)插入鋼板，樁頂外側(cè)設(shè)雙拼工字鋼圍囹，上下游圍囹用精軋螺紋對拉并在樁內(nèi)側(cè)土方填筑到最低水位時鋪設(shè)帶肋鋼筋網(wǎng)片，增強壩體整體性。

（2）正確的填筑順序。下游圍堰土方填筑施工順序分為：最低潮位以下，最高潮位與最低潮位之間，最高潮位以上三部分。最低潮位以下部分采用進(jìn)占法施工，當(dāng)潮水退到最低潮位之上50 cm時，開始進(jìn)行土方填筑，當(dāng)潮水漲到填土面前停止施工，最低潮位以下部分全部填筑完成后，進(jìn)行鋼管樁打設(shè)、內(nèi)側(cè)鋼板、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片等。最高潮位至最低潮位之間壩體只能采用平層法分層填筑，每層厚度控制在60～80 cm，每一個落漲潮時間填筑完一層，壓實一層，直至填筑完成。最高潮位以上部分的施工釆用分層填筑，分層壓實，并分層加高填筑，直至達(dá)到設(shè)計高程。

（3）最優(yōu)的填筑時間。選擇最優(yōu)的填筑時間，也是圍堰成功的關(guān)鍵，潮汐河道施工，掌握并利用潮汐規(guī)律，及時調(diào)整機(jī)械設(shè)備配置和后勤供給，利用低潮位填筑，能有效減少土方?jīng)_刷，保證填筑質(zhì)量，提升工程進(jìn)度。因該河閘距河道入海口燕尾港較遠(yuǎn)，通過多年分析，該河閘處潮汐比燕尾港處時間要滯后100 min，潮位差基本相同。

3.3 圍堰防護(hù)

在河閘施工期間，施工單位應(yīng)采取一切必要的措施確保施工圍堰的安全，排除其他對其可能產(chǎn)生不利影響和干擾的因素。主體工程施工期間加強圍堰安全，防護(hù)，上下游圍堰迎水側(cè)采用防滲土工布鋪設(shè)[4-5]，鋪設(shè)時塊與塊之間搭接大于50 cm，坡腳向堰底外側(cè)延伸大于2 m，上游水位以下用編織袋裝土，機(jī)械裝船后，運到指定位置，人工在船上均勻拋投，出水后圍堰迎水面人工疊實袋裝土。下游水位以下用挖機(jī)在船上均勻拋投，出水后圍堰迎水面人工疊砌塊石防護(hù)。背水側(cè)一側(cè)隨著堰內(nèi)抽水水位降低，逐步開挖岸邊土方在背水坡上加幫戧臺。施工期間在圍堰外側(cè)設(shè)置信號、警示標(biāo)志，防止過往船舶撞擊圍堰堰體，影響圍堰安全。圍堰的使用、維護(hù)和應(yīng)急方法及措施見表2[6]。

表2 圍堰的使用、維護(hù)和應(yīng)急措施

3.4 圍堰拆除

主體工程完工并進(jìn)行水下工程階段驗收合格后，按河道設(shè)計斷面拆除施工圍堰，拆除時先向圍堰內(nèi)灌水，待圍堰兩側(cè)水位相平后即可拆除，圍堰拆除水下淤等駁船轉(zhuǎn)運至臨時碼頭后裝車轉(zhuǎn)運挖至棄土區(qū)。施工圍堰鋼管樁拔除、鋼板、工字鋼拆除均采用浮吊配合液壓振動錘拔除，施工順序為施工時打設(shè)反順序，即先打后拆，后打先拆。

4 結(jié)論及建議

該河閘施工期間除做好上下游圍堰施工安全維護(hù)外，還應(yīng)該做好圍堰運行過程的監(jiān)測、維護(hù)和保養(yǎng)以及圍堰的安全管理，如做好圍堰外水位觀測和縱向位移觀測，做好圍堰的防沖刷、防臺風(fēng)、防風(fēng)浪措施，定期檢查和維護(hù)施工圍堰，一旦發(fā)生沖刷、松動等各種問題及時采取補救措施，另外在工程施工期間應(yīng)強化管理，配專人值班并進(jìn)行安全巡查?？傊?，圍堰施工是河閘擴(kuò)建工程順利進(jìn)行的第一道工序，也貫穿于整個工程建設(shè)之中，直至工程完工，圍堰拆除。