鹽城勝利河東閘站圍堰施工及降排水

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(1.江蘇淮源工程建設監理有限公司, 江蘇 淮安 223001； 2.江蘇省洪澤縣水利局， 江蘇 洪澤縣 223100 )

鹽城勝利河東閘站圍堰施工及降排水

章勇1，嚴小兵2

(1.江蘇淮源工程建設監理有限公司, 江蘇 淮安 223001； 2.江蘇省洪澤縣水利局， 江蘇 洪澤縣 223100 )

結合鹽城勝利河東閘站的工程概況，確定其圍堰施工及降排水方式。在結合實際狀況的圍堰穩定計算基礎上采取圍堰施工，進而針對不同施工區域進行降排水處理，從而為勝利河東閘的修建與運行奠定了基礎。

勝利河東閘； 圍堰； 降排水； 設計

1 工程概況

勝利河東閘站位于鹽城市亭湖區新民河與勝利河交界處的勝利河上，是鹽城市重點工程建設項目之一。閘站為堤身式結構，共5孔，中孔為自排孔，凈寬6m，胸墻式結構；兩側為抽排孔，各布置兩臺套1750ZGB10-2豎井貫流泵，配YKS500-8臥式異步電動機，共四臺套，上下平行軸齒輪箱傳動。水泵葉輪直徑1750mm，單機容量400kW，總裝機容量1600kW。機組采用豎井進水流道、虹吸出水流道、電磁式真空破壞閥斷流；站身翼墻為鋼筋混凝土灌注樁基礎。

根據勘探資料，勘區內地層為第四紀濱海相和河流相沉積所形成。根據土層的工程性質差異，分為13個工程地質層，依次為：素填土層、輕粉質壤土層、輕粉質壤土夾雜淤泥質粉質黏土層、層輕粉質砂壤土層、輕粉質(砂)壤土夾淤泥質粉質黏土層、粉砂夾輕粉質砂壤土層、粉質黏土層、輕粉質砂壤土夾雜輕粉質壤土層、粉砂層、輕粉質砂壤土層、粉質黏土層、輕粉質砂壤土層、粉質黏土層。

2 圍堰設計與施工

2.1 圍堰設計

2.1.1 進水側圍堰斷面

圍堰處原為河道，農田頂高程約+2.3m，設計圍堰頂高程+2.0m，頂寬為5m，迎水坡坡比為1∶4，背水坡坡比為1∶4。為確保圍堰安全，工程實施期間須對圍堰頂進行加固，用60cm厚袋裝土壓實護坡。具體見下頁圖1。

圖1 進水側施工壩斷面單位：m

2.1.2 出水側圍堰斷面

圍堰打在新民河上，設計圍堰頂高程+2.0m，頂寬為5m，迎水坡坡比1∶4，背水坡坡比1∶4。為確保圍堰安全，迎水面用60cm厚袋裝土壓實護坡。具體見圖2。

圖2 出水側施工壩斷面單位：m

2.1.3 圍堰穩定計算

根據《水利水電工程圍堰設計導則》[1]，綜合分析鹽城河東閘地形及地質特征，綜合考慮底部防滲與圍堰內側基坑等因素，假定該工程施工圍堰堰體為勻質土體，按堰頂高程4.0m，底高程-1.5m，邊坡1∶4，設計圍堰外水位按該地區多年平均高水位1.6m，采用圓弧滑動法對該圍堰進行穩定驗算。根據達西定律求出壩體的浸潤線方程，試算堰體的安全系數，計算方法如下：

a.按比例繪出該土坡的斷面圖(見圖3)，假定滑動圓弧圓心及相應的滑動圓弧，根據坡比1∶4，作MO的延長線，在MO延長線上再取一點O1作為第一次試算的滑動圓弧中心，通過坡腳作相應的滑動圓弧AC，根據浸潤線方程畫出浸潤線位置。

b.將滑動土體ABC分成若干土條，并對土條進行編號，為了計算方便，土條寬度可取滑弧半徑的1/10，土條編號從滑動圓弧圓心的鉛垂線下開始作為O點,逆滑動方向依次為1、2、3...等,沿滑動方向依次為-1、-2、-3...。

c.量出各土條中心高度hi并列表計算，根據太沙基公式試算出第一次的安全系數為Fs1=1.62。在MO上任取O2、O3作為第二、三次試計算的滑動圓弧中心，通過坡腳作相應的滑動圓弧AC，重復上述計算工作，得出第二、三次試算的安全系數分別為：Fs2=1.76，Fs3=1.86。

根據以上計算結果，繪制Fs的曲線，由曲線上找出最小穩定安全系數Fsmin=1.82,大于規范允許的安全系數1.05，大壩穩定安全性符合要求。

圖3 土坡斷面

2.2 圍堰施工

圍堰填筑土料選用取土區開挖土方。采用挖掘機開挖、自卸汽車運輸、推土機推平碾壓等圍堰填筑施工方法[2-4]。圍堰的填筑必須按設計要求，采用逐層碾壓密實，及時檢測，同時在施工過程中，嚴格控制圍堰的設計斷面尺寸，確保堰體的整體受力和穩定。在施工時，首先對圍堰位置進行清基工作，并對原有坡面進行拉毛處理，以達到圍堰防滲的目的。圍堰施工水下部分采用進占法，推土機向前推土碾壓，出水后水平分層鋪土碾壓，逐步加高到設計高程。圍堰拆除在工程水下完工驗收后，圍堰拆除的優質土方可以結合站區進行回填。

3 降排水設計與施工

鹽城市城市防洪勝利河東閘站工程由于地處黃海之濱，海洋調節作用十分明顯，因而雨水豐沛，每年的8、9月常有臺風暴雨。

該工程泵站基坑開挖底高程為-4.0m，根據工程水文地質資料，開挖高程以上第2層土屬微透水～弱透水土層，第3層土屬微透水～中等透水土層，第4層土屬中等透水土層，正常地表水位在0.9m高程處左右，含水層對整個工程土方開挖、邊坡穩定安全影響很大。開挖高程以下存在四層承壓水水層(第6層、9層、10層、11層)，其中第6層垂直滲透系數為2.59×10-4cm/s，水平滲透系數為4.26×10-4cm/s，屬弱透水～中等透水土層，承壓水對站身和翼墻灌注樁施工產生影響。

3.1 施工區域排水

施工進場后立即沿征地紅線內側開挖一條1.5m深分界排水龍溝，排水龍溝連接上游勝利河及下游新民河，施工影響改變的原環境排水系統均引入分界排水龍溝，這樣一方面方便工程施工管理，同時又解決了場地潛水降排、雨水截排，恢復了環境排水體系，而且為基坑及引河開挖及施工期排水解決了排水通道。分界排水龍溝跨路段埋設直徑60cm混凝土涵管。

在施工生產生活場區設置50cm深排水溝(在道路兩側、料場、加工場、預制場等)，生活區排水溝為磚砌、砂漿粉面，排水溝引入分界；基坑口外設置截水溝，排水引入路邊排水溝中；引河口(青坎上)處設置35cm擋水子堰，內埋20cm淺排溝，埋設直徑15cm塑料排水管，排水引入引河坡腳外或河道排水有龍溝內。如圖4所示，上下游引河中間設計排水主龍溝，由于引河在今冬明春少雨季節開挖，土方開挖施工排水在土方開挖工程中闡述，河道成型后一般不需排水，如遇明顯降水時，臨時架設機泵抽排入外河中。

圖4 基坑口、河口截排示意圖

3.2 泵站基坑降排水

泵站基坑降排水分為雨水、滲積水(潛水)、承壓水降排，雨水、滲積水(潛水)采用明排方案，承壓水適用大口井(管井)降排方案。基坑邊坡降水采用兩級輕型井點降水。基坑開挖前明排水架設15kW泥漿泵兩臺抽排明水入新民河內，控制降水速率24h內不大于50cm，同時加強對施工圍堰穩定性的觀測，必要時加固圍堰。

泵站基坑進水側開挖至-1.5m高程，站身位置-4.0m高程(局部-4.5m高程)，出水側開挖到-1.5m 高程。根據基底高程，基坑底明排水分為三個部分：上游河道、站身基坑、下游河道。在上下游護底位置由下基坑馬道形成分隔壩，防止上下游基坑內水流入站身基坑內。在上下游分隔壩內開挖深2m左右的積水坑，各用一臺15kW的泥漿泵抽排。泵站主基坑分二期實施：一期鉆樁平臺，高程-2.0m；二期開挖到-4.0m高程，施工站身底板。一期實施前，在基坑四周距坡底角線1m位置開挖30cm×50cm的環形垅溝，在垅溝的四角開挖50cm×100cm的積水坑，積水坑內配備3kW的污水泵，待二期開挖到位時，垅溝和積水坑相應下移。所有基坑積水抽排均排入下游排水溝內，通過排水溝自排入新民河中。工程生產生活區排水根據需要綜合考慮布置，設計以自排為主。

3.3 基坑邊坡降水

基坑邊坡擬采取輕型井點降水，一級輕型井點施打高程為+0.0m，施打深度4m，二級輕型井點施打高程為-2.0m，施打深度4m，井點間距1m，每6～8根立管為一組，一組配備1.5kW自吸泵一臺。施打前在先期邊坡位置進行試打，觀察施打吸水效果，根據施打效果調整施打高程、間距以及吸管深度等。該工程擬施打輕型井點累計380m(按橫管計)。

根據招標文件水文地質資料及基坑開挖圖，該工程基坑降水采用大口井降水，大口井管徑50cm，管井底高程為-34m，開挖層以下第(5)均為極微或弱透水層；其下(5A)層、6層為弱透水～中等透水土層，構成場第一層承壓含水層，該層底高程-18.29m，平均厚度20.47m；第(12)層層底高程-35.82m，承壓水對基礎灌注樁施工產生影響，應采取相應措施。

而管井底高程為-34.0m，故按承壓完整井進行驗算。經初步驗算，管井井點數和布置距離均滿足該工程降水要求。管井施工時先打一口試井，驗證承壓水頭及出水量，并邀請勘探設計人員論證確定降水管井數量、位置、井深。

4 結 語

該工程利用原有建筑物作為圍堰基礎, 對勝利河東閘進行修建。首先探究其水文氣象及地形地質狀況；進而利用圓弧滑動法進行該圍堰的穩定驗算，計算出最小穩定安全系數Fsmin=1.82,大于規范允許的安全系數1.05；最后對施工區進行降排水處理，為涵閘修建奠定基礎。

[1] DL/T 5087-1999 水利水電工程圍堰設計導則[S].

[2] 范公俊, 賈延權, 王艷紅.幾種圍堰施工技術在連云港灘涂區的應用[J].水利水電科技進展,2011,31(1):62-65.

[3] 鄧亞德.土石圍堰施工技術探析[J].企業科技與發展,2011,13:70-72.

[4] 付新光,趙增豪. 圍堰施工技術探討[J].技術與市場,2011,18(10):73.

[5] 劉鵬飛.淺談基礎降排水工程施工技術[J].山西建筑,2007,33(35):175-176.

YanchengShengliRiverEastWaterGateStationCofferdamConstructionandDewateringDrainage

ZHANG Yong1, YAN Xiao-bing2

(1.Jiangsu Huaiyuan Engineering Construction Supervision Co., Ltd., Huaian 223001, China；2.Jiangsu Hongze Water Conservancy Bureau, Hongze 223100, China)

Engineering situation of Yancheng Shengli River East Water Gate Station is combined for determining cofferdam construction and dewatering drainage mode. Cofferdam construction is adopted on the basis of cofferdam stable calculation by combining with actual situation. Dewatering drainage treatment is conducted aiming at different construction areas, thereby laying foundation for constructing and operating Shengli River East Water Gate Station.

Shengli River East Water Gate; cofferdam; dewatering drainage; design

TV551

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1005-4774(2014)11-0019-03