楊 瓊，王 蓉

（中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司，安徽 合肥 230000）

1 項(xiàng)目基本情況

蒙城站是引江濟(jì)淮二期工程輸水干線渦河線的第一級(jí)泵站，泵站流量50m3/s，位于安徽省蒙城縣城北郊白灣村附近渦河干流上，緊鄰蒙城下移閘址。

1.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘探成果，站址區(qū)域地層主要為：沿灘地及堤岸的人工填土、第四系全新統(tǒng)沖積層、上更新統(tǒng)沖積層，地層自上而下分為：填土、第①1層輕、中粉質(zhì)壤土、第①2層重粉質(zhì)壤土或淤泥質(zhì)土、第②1層粉細(xì)砂、砂壤土、第②2層粉細(xì)砂、砂壤土、第③層粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)壤土、第④1層輕、中粉質(zhì)壤土、第⑤層中、重粉質(zhì)壤土、第⑥層輕、中粉質(zhì)壤土、第⑦層粉質(zhì)粘土、粘土。

1.2 水文地質(zhì)條件

工程區(qū)地下水類型主要為孔隙潛水和承壓水，根據(jù)本次鉆孔揭示，潛水賦存于第①1、②1、②2、④1（靠近河岸第②2、④1層已經(jīng)出露，具有潛水特性，遠(yuǎn)離河岸具承壓性）層土中，主要接受大氣降水和河水的補(bǔ)給，排泄以蒸發(fā)為主，與渦河水的水力聯(lián)系密切，枯水期向河水排泄。第⑥層土上部有相對(duì)隔水第⑤層土覆蓋，為承壓含水層，其承壓水頭約14m。勘測(cè)期間觀測(cè)地下水埋深一般0.80～7.77m 不等，對(duì)應(yīng)高程16.16～18.25m。

2 圍堰設(shè)計(jì)方案

蒙城站設(shè)計(jì)流量為50m3/s，主要建筑物級(jí)別為2 級(jí)，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）的規(guī)定，其導(dǎo)流建筑物級(jí)別為4 級(jí)。根據(jù)其項(xiàng)目規(guī)模及失事后果的嚴(yán)重程度，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)取20 年一遇。蒙城站出、進(jìn)水段20 年一遇相應(yīng)全年洪水位分別為26.31m、25.55m。站址位于渦河主河槽上，站身施工時(shí)利用站東邊灘地已建成的蒙城閘導(dǎo)流，在蒙城站上下游填筑圍堰擋水施工。

本次將對(duì)均質(zhì)土圍堰、砂礫石圍堰和鋼管樁圍堰三種圍堰形式進(jìn)行比選。

2.1 方案一：均質(zhì)土圍堰

蒙城站出水段20 年一遇全年洪水位為26.31m，圍堰超高考慮1.5m，相應(yīng)圍堰頂高程為27.81m，結(jié)合交通頂寬取8m。進(jìn)水段20 年一遇全年洪水位為25.55m，圍堰超高考慮1.5m，相應(yīng)圍堰頂高程為27.05m，頂寬取6m。圍堰兩側(cè)邊坡為水上1∶3、水下1∶5，圍堰填筑工程量合計(jì)為28.93 萬(wàn)m3。均質(zhì)土圍堰計(jì)算表見(jiàn)表1。

表1 均質(zhì)土圍堰計(jì)算表

以出水段圍堰為例，剖面圖見(jiàn)圖1。

圖1 出水段均質(zhì)土圍堰剖面圖

均質(zhì)土圍堰方案取土量28.93 萬(wàn)m3，取土區(qū)占地134 畝。

2.2 方案二：砂礫石圍堰

蒙城站出水段20 年一遇全年洪水位為26.31m，圍堰超高考慮1.5m，相應(yīng)圍堰頂高程為27.81m，結(jié)合交通頂寬取8m。進(jìn)水段20 年一遇全年洪水位為25.55m，圍堰超高考慮1.5m，相應(yīng)圍堰頂高程為27.05m，頂寬取6m。圍堰兩側(cè)邊坡為1∶1.75，圍堰填筑工程量為石方15.39 萬(wàn)m3。砂礫石圍堰方案工程量見(jiàn)表2。

表2 砂礫石圍堰計(jì)算表

以出水段圍堰為例，剖面圖見(jiàn)圖2。

圖2 出水段砂礫石圍堰剖面圖

砂礫石圍堰方案砂礫石料全部采用外購(gòu)，施工階段應(yīng)選擇供應(yīng)能力、質(zhì)量均能滿足工程需要的砂礫石供應(yīng)商。

2.3 方案三：鋼管樁圍堰

蒙城站出水段20 年一遇全年洪水位為26.31m，圍堰超高考慮1.5m，相應(yīng)圍堰頂高程為27.81m，圍堰高度約為15.50m，圍堰填土寬度根據(jù)鋼圍堰規(guī)范B=0.9×15.5=14m，嵌固深度取16.0m。鋼管長(zhǎng)度L=31.5m。

進(jìn)水段20 年一遇全年洪水位為25.55m，圍堰超高考慮1.5m，相應(yīng)圍堰頂高程為27.05m，圍堰高度約為14.5m，圍堰填土寬度根據(jù)鋼圍堰規(guī)范B=0.9×14.5=13m，嵌固深度取15.0m。鋼管長(zhǎng)度L=29.5m。

選用管樁外徑630mm，壁厚10mm，樁間距0.9m。鋼管樁圍堰共需要管樁528 根，總樁長(zhǎng)為10269m，在圍堰內(nèi)側(cè)填筑無(wú)粘性土，填筑量61537m3。鋼管樁圍堰工程量見(jiàn)表3。

表3 鋼管樁圍堰計(jì)算表

以出水段圍堰為例，剖面圖見(jiàn)圖3。

圖3 出水段鋼管樁圍堰剖面圖

根據(jù)《水利水電工程鋼板樁圍堰技術(shù)規(guī)范》（T/CWEA12-2020）要求，對(duì)該圍堰進(jìn)行設(shè)計(jì)及驗(yàn)算。

抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算：

式中：Ti—錨固力設(shè)計(jì)值，kN；

ZTi—支點(diǎn)至支護(hù)結(jié)構(gòu)底部或最下到支撐的豎向距離，m。

工況1：

Kov=1.448≥1.30，滿足規(guī)范要求。

整體穩(wěn)定驗(yàn)算：

計(jì)算方法：瑞典條分法

應(yīng)力狀態(tài)：有效應(yīng)力法

條分法中的土條寬度：0.40m

滑裂面數(shù)據(jù)：

圓弧半徑：R=32.319m

圓心坐標(biāo)：X=-8.890m

圓心坐標(biāo)：Y=7.307m

整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.604＞1.30，滿足規(guī)范要求。

抗隆起驗(yàn)算：

支護(hù)底部，驗(yàn)算抗隆起：

Ks=(18.806×16.000×2.255+45.000×7.922)/[15.0 39×(15.000+16.000)+0.000]=2.220

Ks=2.220≥1.600，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

鋼管樁圍堰方案內(nèi)填土取土量6.15 萬(wàn)m3，取土區(qū)占地面積39 畝。

3 圍堰設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選

經(jīng)濟(jì)比選涉及的概算價(jià)格如下：

①挖掘機(jī)配自卸汽車挖運(yùn)填土方：33 元/m3；

②砂礫石料亳州信息價(jià)276 元/m3；

③鋼管樁綜合單價(jià)9556 元/t；

④工程取土區(qū)移民征地費(fèi)用每畝復(fù)墾費(fèi)39679元/畝，畝產(chǎn)值補(bǔ)償費(fèi)2065 元/畝·年，綜合計(jì)列取土區(qū)征地費(fèi)50004/畝。

三種圍堰方案投資計(jì)算見(jiàn)表4。

表4 各方案圍堰投資計(jì)算表

綜上所述，該工程三種圍堰設(shè)計(jì)方案技術(shù)上均可行，方案一為投資最低方案。

4 結(jié)論

本文結(jié)合引江濟(jì)淮二期工程中渦河線梯級(jí)泵站首級(jí)站蒙城站的工程實(shí)際情況，對(duì)三種不同的圍堰形式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比分析，旨在尋找經(jīng)濟(jì)性與可行性并存的擋水圍堰方案。該工程的特性為場(chǎng)地開(kāi)闊、取土有源、土源較近，且取土區(qū)征地已取得地方政府書(shū)面確認(rèn)函。圍堰需在施工期間兼作左右岸之間唯一的交通聯(lián)系。此次采用均質(zhì)土圍堰方案安全性高，施工便捷，技術(shù)難度小，投資最低■