李國棟

(山西省水利發(fā)展中心，山西 太原 030002)

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水網(wǎng)密布地區(qū)對防洪排澇的要求日漸提高，而近年來極端天氣頻發(fā)，關(guān)系群眾生命和城市運行的重要性日益凸顯[1]。水閘是流域水安全整體布防的重要環(huán)節(jié)，有效提高防御洪水災(zāi)害能力的同時，兼顧流域生態(tài)治理，生態(tài)文明建設(shè)成效顯著[2-3]。完善水利基礎(chǔ)設(shè)施體系、確保行洪泄洪通道暢通，是切實提升區(qū)域洪澇災(zāi)害防御能力的要求[4-5]。一閘當(dāng)關(guān)，平水成湖，水閘建成后，在保障流域地區(qū)防洪排澇的同時，全面改善水環(huán)境。

1 工程概況

汾河全長713km，流域面積超過山西國土面積的1/4，徑流20.67億m3。流域水資源豐富，農(nóng)業(yè)發(fā)達?，F(xiàn)有大中型自流灌區(qū)29處。其中，大型灌區(qū)4處，即汾河灌區(qū)、瀟河灌區(qū)、文峪河灌區(qū)和汾西灌區(qū)。有效灌溉面積為270余萬畝。本文實例為臨汾市堯都區(qū)汾河吳村段生態(tài)修復(fù)工程中的進、退水閘，對其開挖、支護和降水相關(guān)施工技術(shù)要點進行分析，以期為類似工程提供參考。

2 水閘施工要點

2.1 水閘開挖要點

2.1.1水閘布置

根據(jù)水閘布置及其開挖深度，該水閘基坑為深基坑工程?；诖?，進、退水閘基坑采用分層鉆爆開挖與及時跟進支護的施工方案。進水閘圍堤路頂高程為437.0m，換填水泥土底高為427.5m，開挖長度56.0m，寬度34.2m，開挖深度9.5m。退水閘圍堤路頂高程435.0m，換填水泥土底高程426.0m，開挖長度57.2m，寬度24.0m，開挖深度9.0m。灘地高程431.3m，換填水泥土底高程426.0m，開挖深度4.7m?；谠撍l基坑為深基坑工程，考慮到施工安全因素，進、退水閘基坑開挖設(shè)施工平臺。按規(guī)范要求坡比1：3進行放坡，在431.5m高程設(shè)一個24.0m寬的施工平臺，進行二次土方開挖。在431.5m高程以下采用鋼板樁進行支護及降水井進行降水，支護只在四周進行支護，鋼板樁采用U形鋼樁，樁長采用12.0m，降水采用管井降水，井深9.0m。堤頂5.0m范圍內(nèi)不允許堆土，以保證邊坡穩(wěn)定，防止塌滑。

2.1.2開挖方案

進、退水閘基坑開挖均采用分層鉆爆開挖的方案。其中，進水閘開挖尺寸為57.2m×34.2m×9.5m，第一層開挖采用1∶3的開挖坡比，開挖到高程431.5m，即施工現(xiàn)場的二平臺，挖取第一層土?xí)r利用西大堤作為運輸土方的施工便道，挖取第二層土方時利用二平臺作為施工便道，將多余的土方運到汾河邊及進、退水閘入口作為圍堰，運距長度為500m，汾河邊土圍堰便于后期進水口箱涵及明渠結(jié)構(gòu)施工，入口土圍堰防止外面的水倒流入施工場地。第一層土方開挖完成后進行四周鋼板樁支護及圍檁、橫撐的施工，四周鋼板樁支護施工完成后在進行第二層土方的開挖，橫撐隨土方開挖及時進行安裝，以防止鋼板樁發(fā)生移位、切斜和變形，土方開挖至設(shè)計標高為止。

退水閘開挖尺寸為56.0m×24.2m×9.0m，第一層開挖采用1∶3的開挖坡比，開挖到高程430.0m，即施工現(xiàn)場的二平臺往下1.0m，挖取第一層土?xí)r利用西大堤作為運輸土方的施工便道，挖取第二層土方時利用二平臺作為施工便道，將多余的土方運到汾河邊及退水閘入口作為圍堰，運距長度為100.0km，汾河邊土圍堰便于后期入水口砼結(jié)構(gòu)施工，退水閘入口土圍堰防止外面的水倒流入施工場地。第一層土方開挖完成后進行四周鋼板樁支護及圍檁、橫撐的施工，四周鋼板樁支護施工完成后在進行第二層土方的開挖，橫撐隨土方開挖及時的安裝，防止鋼板樁發(fā)生變形和位移。

2.1.3開挖質(zhì)量控制

水閘開挖質(zhì)量控制是施工中重要的一個環(huán)節(jié)。水閘開挖開口線確定后，開挖應(yīng)自上而下進行，分層檢查、檢測和處理，嚴禁采取自下而上的開挖方式。同一區(qū)段內(nèi)的開挖宜平行下降，若不能平行下挖時，相鄰區(qū)段的高差不宜大于1個梯段高度。開挖面不得出現(xiàn)反坡，應(yīng)人工清除松動巖塊、小塊懸掛體、陡坎尖角及其他不符合質(zhì)量要求的巖體?？硬劭锥撮_挖壁面，應(yīng)按設(shè)計文件要求進行處理。河床基坑沖積層開挖，宜采用分層下臥平推法，掌子面高不宜大于8～10m。在穩(wěn)定情況下，沖積層坡腳線應(yīng)離巖基放樣輪廓線5m以上。開挖后的巖石表面應(yīng)干凈、粗糙使其與混凝土接合緊密。巖石中的斷層、裂隙、軟弱夾層應(yīng)清除到設(shè)計文件規(guī)定指示的范圍。巖石表面應(yīng)無積水或流水，所有松散巖屑應(yīng)進行清除。水閘開挖完成后，由監(jiān)理工程師初驗合格后，申請設(shè)計、地質(zhì)、業(yè)主、施工等參建各方進行現(xiàn)場聯(lián)合驗收，發(fā)現(xiàn)問題及時處理整改，經(jīng)聯(lián)合驗收合格后，方可開展后續(xù)施工工序。

2.1.4爆破控制要點

控制爆破效果應(yīng)符合下列要求：在開挖輪廓面上殘留炮孔半圓痕跡，應(yīng)均勻分布；相鄰兩炮孔間巖面的不平整度不應(yīng)大于15cm，超、欠挖符合規(guī)定，對于不允許欠挖的結(jié)構(gòu)部位應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)尺寸的要求；殘留炮孔壁不應(yīng)有明顯的爆破裂隙(張開寬度>0.5mm)，除明顯地質(zhì)缺陷處外，不得產(chǎn)生裂隙張開、錯動及層面抬動現(xiàn)象。

2.2 水閘支護、降水與監(jiān)測要點

2.2.1基坑降、排水

基坑開挖應(yīng)配備必要的排水設(shè)施，排水設(shè)備應(yīng)能滿足施工需要，并有足夠的備用數(shù)量。臨汾段水閘基坑降排水遵循如下要點：

(1)基坑初期排水。降水井方案是保證降水效果重要措施保障?；娱_挖前派專人利用大排量水泵進行初期排水，待水位下降至原地面線后再進行基坑經(jīng)常性排水。

(2)基坑經(jīng)常性排水?；咏?jīng)常性排水的排水量主要自上游河道滲水及天然降水。在右岸護坦開挖線外最低位置設(shè)置1個2m×2m×1m的集水坑，集水坑內(nèi)布置1臺揚程25m左右，流量30m3/h的抽水機抽排至下游河道。另外配置2～3臺小揚程潛水泵先將基坑內(nèi)低洼處匯積水的抽排到集水坑內(nèi)。

(3)基坑排水設(shè)備?；映跗诤徒?jīng)常性排水所需的全部排水設(shè)備應(yīng)提前備好。根據(jù)該部位的工程特點及各種工程鉆機的施工性能，采用適合本工程巖石條件的金剛石鉆頭鉆設(shè)排水孔。根據(jù)測量放點以及現(xiàn)場監(jiān)理工程師的指定，確定鉆孔位置。在每次鉆孔前必須校正鉆機立軸角度是否滿足設(shè)計要求，機座是否水平；待校正完成后開始鉆排水孔。在鉆孔期間要每10m檢查一次鉆孔角度，如有誤差，則及時進行調(diào)整。每個排水孔鉆孔結(jié)束后，沖洗干凈，并及時用木塞對孔口加以臨時保護以防堵塞。

2.2.2支護參數(shù)及要點

水閘開挖后需及時進行支護，并做好排水設(shè)施后，才可進行下一級邊坡開挖。進、退水閘基坑支護擬采用的樁長12.0m，共450根。鋼板樁均采用Q295bz-400×170型，樁長均為12.0m，要求施工嵌入8.0m，外露4.0m。土方第一層開挖板→測量放線→樁準備→板樁打設(shè)→偏差糾正→拔樁。開挖采用自上而下分層開挖，開挖方向為由東向西進行開挖，防止外部雨水流入基坑內(nèi)，在坑邊做好臨時排水措施。主體結(jié)構(gòu)施工完成后及時的進行回填，回填要求分層回填，分層碾壓，直至回填完成；基坑回填后，要拔除板樁，以便重復(fù)使用。

2.2.3地表沉降監(jiān)測

水閘施工過程中應(yīng)加強地表沉降監(jiān)測，及時提出監(jiān)測成果。要求施工程序合理，技術(shù)可靠，支護及時有效，同時在施工期要加強開挖區(qū)的監(jiān)測。布設(shè)地表沉降監(jiān)測剖面，如圖1所示。監(jiān)測變形控制標準見表1。

圖1 地表沉降測點剖面圖

表1 監(jiān)測變形控制標準表

3 結(jié)語

針對汾河流域臨汾段進、退閘施工技術(shù)應(yīng)用問題，系統(tǒng)總結(jié)其施工工藝要點，通過科學(xué)的水閘施工方案，實施合理的開挖、支護、降水及沉降監(jiān)測有技術(shù)流程，克服了深基坑工程開挖支護及排水等技術(shù)難題，為工程按時順利完成提供良好基礎(chǔ)，同時形成了一套完整、高效的水閘施工技術(shù)體系。研究成果成功應(yīng)用于臨汾段水閘工程，取得顯著經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境效益，在類似工程實踐中具有推廣價值。本文實例中采用鋼板樁進行系統(tǒng)支護，設(shè)計針對性不強，因此，基于水閘深基坑變形機理的優(yōu)化支護設(shè)計，是后續(xù)進一步深入研究的方向。