潮汐河道施工圍堰設計優化與施工

張心衡，張曉偉，趙培鍵

（灌南縣水利局，江蘇 連云港 201209）

潮汐河道施工圍堰設計優化與施工

張心衡，張曉偉，趙培鍵

（灌南縣水利局，江蘇 連云港 201209）

主要闡述了灌南縣小潮河閘拆除重建工程中，下游潮汐河道灌河上圍堰設計優化與施工，指出采用新型圍堰比較傳統梯形土圍堰穩定性得到提升外，既節約施工成本，又保證施工進度。

潮汐河道；圍堰；設計優化；施工

1 工程概況

小潮河閘位于江蘇省連云港市灌南縣新沂河南堤110K小潮河入灌河處，是一座多功能，使用頻繁的水工建筑物。設計流量為 300m3/s，校核流量440m3/s，閘孔采用3孔，單孔凈寬10.00m，節制閘底檻高程為-2.50m，內、外河側閘墩頂高程為9.50m，采用弧形鋼閘門，門頂設胸墻，閘室采用灌注樁基礎，上游側采用混凝土地連墻截滲。

2 鋼板樁圍堰的設計

2.1 地理位置

小潮河閘位于江蘇省連云港市灌南縣新沂河南堤110K小潮河入灌河處，灌河是一條天然的潮汐河道，東入黃海，涉及到潮汐的影響，最高潮水位為3.2m，最低潮水位-2.25m，最大水流速度2.6m/s，平均水深為2.72m。

2.2 地質情況

灌河側河道土層主要為“3-2層 灰色淤泥質重粘土、粘土，夾薄層砂壤土，含腐殖質，流塑狀態”、“5-3層灰黃色重、輕粉質砂壤土”等，灌河側河底海淤土層較厚。

2.3 工期要求

工程計劃于2015年10月22日開工，2016年5月20日前完成水下工程，具備水下驗收條件。

2.4 圍堰設計優化

原圖紙設計為梯形土壩，頂寬 7m，頂高層為4.5m，迎水面坡比1∶5，背水面坡比1∶8，方量約為5.1萬m3。由于灌河與黃海相通，水位受潮汐影響很大，河底海淤土層較厚，在上面填筑圍堰，土方容易散失，土壩合攏難度極大。優化后的方案，將采用鋼管樁與鋼板組合的夾板圍堰，圍堰底鋪鋼筋網片，中部用精軋螺紋鋼筋對拉連接，上部采用陸地填筑方式，填筑時鋪設鋼塑格柵為受力筋，實際填筑土方量為2.0萬m3，減少土方填筑量約3.1萬m3，極大的縮短了圍堰填筑的施工工期。

3 新圍堰的穩定性驗算

新圍堰的整體性表現在圍堰在動水壓力作用下的抗傾覆能力，鋼管樁的入土深度保證了圍堰整體性。整個圍堰基礎主要承受水壓力（靜水壓力與動水壓力）及土壓力。

3.1 承載力計算

整個圍堰自重：55.125m2×130m×1.55t/m=31258t

承載力：31258t/（40m×130m）=3.0t≤6.0t

承載力滿足要求。

3.2 水平推力

考慮由精軋螺紋與鋼塑格柵形成的拉力抗阻，未考慮老壩基于新壩基接觸面的阻力以及接觸面的φ8@100鋼筋網片并綁扎蘆葦的阻力抗滑。

滑動面以上部分圍堰自重：57.05m2×80m× 1.55t/m=7074t

φ32精軋螺紋抗拉強度：1230MPa×846.5mm2×40根=4165t

鋼塑格柵抗拉強度：80m×3×150kn/m=3600t

精軋螺紋、鋼塑格柵共同抗拉強度：4165+3600=7765t＞7074t（實際上水平推力遠小于自重）。圍堰的滑動收到鋼板、鋼管樁、精軋螺紋的約束及土層之間的鋼塑格柵約束。

3.3 單寬滲流量及抗滑計算

①單寬滲流量3.41E-10

②抗滑穩定系數Min Fs=1.6535＞1.05

③抗滑穩定最小安全系數。本次設計的圍堰是5級，根據《堤防工程設計規范》（GB50286-2013）第

3.2.3 條規定，5級土堤邊坡的抗滑穩定最小安全系數（瑞典圓弧法）不應小于下表中的數值。

注：正常運用條件包括設計洪水位下的穩定滲流期或不穩定滲流期的背水側堤防。

非常運用條件Ⅰ包括施工期的臨水、背水側堤防。

非常運用條件Ⅱ包括多年平均水位時遭遇地震。

3.4 圍堰的巖土物理性質參數

根據補充鉆探資料，圍堰的巖土物理性質參數如下表。

圍堰的巖土物理性質參數表 表2

3.5 計算程序

圍堰抗滑穩定計算程序采用河海大學工程力學研究所編制的《土石壩穩定分析系統 v4.0》，計算方法采用瑞典圓弧法。

3.6 計算水位

圍堰抗滑穩定計算水位取下面最不利工況，

圍堰抗滑穩定計算水位表 表3

3.7 圍堰抗滑穩定驗算成果

經計算結果如下：

背水側圍堰抗滑穩定計算成果表 表4

成果表明：圍堰在最水位最不利工況下背水側邊坡抗滑穩定安全系數大于《提防工程設計規范》（GB50286-2013）第3.2.3條規定的最小安全系數，故圍堰抗滑穩定滿足要求。

4 圍堰施工

4.1 施工工藝流程

測量施工放樣—鋼管樁施打—鋼板連接—鋪設鋼筋網片—土方回填—鋪設鋼塑格柵—螺紋鋼筋對拉—土方回填—圍堰合攏—土方回填—鋪設土工膜和編織袋保護—圍堰拆除

4.2 施工主要工序

施工過程中潮汐河道水位的變化對圍堰結構受力影響十分巨大，因此要密切注意灌河潮汐變化。

鋼管樁（取 12m，直徑Φ377×6mm）根據測量放樣，調整平面位置及垂直度，依靠鋼管樁及打樁錘的重量將其壓入河底土層，反復測量樁位和傾斜度，在偏差滿足要求的情況下，將鋼管樁打入設計深度，控制入土深度不小于8 m。待鋼管樁完成一半時開始鋼板安裝，鋼板上口及時用鋼筋連接在鋼管樁上，防止潮水沖刷傾覆，然后在河底鋪設一層ф8@10冷軋帶肋鋼筋網片，網片下鋪10cm厚柴草。鋼板連接完畢后，兩岸同時開始進土，壩頭用挖掘機進土、整平、碾壓，使壩體密實。在設計圍堰壩址位置最低水位向上0.5 m處鋪設鋼塑格柵（80kN/m2），共3層，間距1.0 m，順水流向鋪設，增加圍堰的整體穩定性，鋼塑格柵幅寬6 m。在土方回填至樁頂前，樁頂用Ф32精軋螺紋鋼筋對拉，保證整體性及穩定性。圍堰合攏選擇在低潮時，在準備合攏前，整理龍口，最低水位以下用鋼板封堵，集中機械進土，合攏后繼續加固龍口，尤其是在下游迎水面更要重視，確保漲潮時水不能浸頂。圍堰填筑高于水面0.5m后用推土機逐層壓實，每層控制厚度不超過 25cm，直至設計標高。圍堰完成后在迎水面鋪設土工膜和編織袋保護，土工膜從堰腳外8 m處開始鋪設至圍堰頂，土工膜外采用編織袋裝土壓實。

5 結 語

圍堰的安全穩定對本工程十分重要，為確保圍堰填筑質量和圍堰擋水運行期間的安全穩定。在施工過程中，安排專人對水位進行全天候監測，并做好記錄，以保證施工期間的壩體安全。圍堰方案優化后，減少了3.1萬m3土方量，節約了近100萬元。

通過對下游圍堰的設計優化，既使圍堰施工的質量及安全得到了保證，又縮短了圍堰填筑施工的工期，減少了土方填筑的方量，從而減少了耕地的開挖，獲得了極大的經濟效益和社會效益。

［1］洪寶明，林峰.潮汐河道施工圍堰兼作臨時公路的施工技術淺析［J］.江蘇水利，2010（4）.

［2］夏仲平.水利工程施工圍堰施工技術進展［J］.人民長江，2005（11）.

［3］馮宇，王彥虎.河道工程施工圍堰探討［J］.四川水力發電，2012（3）.

TV551.3

B

1007-7359（2016）02-0148-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.051

張心衡（1981-），男，江蘇灌南人，工程師，主要從事項目管理工作。