淺談青田縣新田坑取水泵站圍堰施工

張惠祥

淺談青田縣新田坑取水泵站圍堰施工

張惠祥

一、工程概述

青田縣城引水延伸改建工程Ⅰ標段主要建設內容有：新建新田坑取水泵站和部分管線提升改造、樁號0+000～1+935段的 DN1420×16焊接鋼管輸水管，取水泵站用地面積約1990m2。圍堰是新田坑取水泵站主體工程施工前的重要措施項目，影響項目的施工進程，是重點控制部位。難點是圍堰運行安全和滲漏效果。

二、水文條件

新田坑取水口圍堰工程位于灘坑水庫下游，圍堰處河床原始高度約11.0m，堰外水位主要受灘坑水庫機組發電影響，灘坑水庫二臺機組發電放水時圍堰水位高程約為19.5m，平均水深8.5m。

三、圍堰工程地質條件

地質鉆探表明，圍堰堰基主要由河流沖積的砂礫、卵石構成，其下為凝灰巖，僅在局部靠近毆青公路側存在人工填土層和殘積土層。場區范圍內普遍存在厚度較穩定的卵礫石層，黃褐色，呈現飽和稍密—中密狀態，主要成分為卵石，約占60%，粒徑30～150mm，個別>300mm，其天然滲透系數在（1～10）10-3cm/s之間變化。沉積層下為全風化、中風化凝灰巖。地質資料表明圍堰堰基滲透性較大。

四、圍堰結構形式

1.堰頂高程確定

新田坑取水口圍堰位于小溪主河道，所占河道面積不大，使用時段主要在非汛期（10月～3月），堰外水位主要受灘坑水庫機組發電影響，灘坑水庫一臺機組發電放水時堰外水位高程約17.8m，二臺機組發電放水時堰外水位高程約為19.5m，故堰頂高程按20.0m考慮。

2.圍堰布置及結構形式

新田坑取水口圍堰按兩級圍堰進行設計，其中一級圍堰軸線長約230m，順河向長122.0m，上下游圍堰長約110m，圍堰順河向最大高度約9.0m，圍堰頂寬度12.0m（從外到內：2.0m砂袋+2.0m粘土心墻+6.0m砂石路面+2.0m砂袋），頂高程為20.0m，上部設1m高的防浪土堆。圍堰迎水面邊坡為1∶1，圍堰背水面邊坡為1∶0.58，圍堰內外邊坡各2m范圍內采用砂（凈砂）包填筑，其余部分采用天然級配砂礫石填筑，設粘土心墻進行防滲處理，以減緩滲透，圍堰內設降水基坑，以確保電站一臺機組發電放水時鉆孔樁及擋墻能正常施工，根據現場測試，一級圍堰施工完成后，降水基坑內設6臺7.5kW水泵即可保證樁基正常施工。

考慮到一級圍堰堰基處砂礫石覆蓋層較厚（特別是泵房段一級圍堰河床與地質報告出入較大，一級圍堰施工時發現河床沉積層因取砂已被破壞，河床底全部為取砂后留下的卵石廢料），圍堰處河床粘土心墻防滲深度有限，堰基存在一定的透水通道，而泵房下層基底標高10.9m，內外水位差較大，僅靠一級圍堰防滲已不能滿足施工要求。為確保工程能夠順利推進，沿泵房深基坑外側布置一道二級圍堰，二級圍堰由灌注樁及混凝土擋墻構成，為減少工程造價，灌注樁及混凝土擋墻結合主體工程進行。

3.二級圍堰的結構形式

泵房上游6根800mm護坦樁高程施工至16.85m，上部接混凝土擋墻（高程19.8m），利用本段護坦樁靠近公路邊坡的有利地形，對護坦樁作有效支撐。縱向圍堰的設置：泵房前設28根1200mm沖擊成孔灌注樁（灌注樁間隔布置鋼筋籠），頂高程為16.85m，上部接混凝土擋墻（高程19.8m）；下游圍堰設置13根1200mm灌注樁（灌注樁間隔布置鋼筋籠），上部接混凝土擋墻（高程19.8m）為提高灌注樁的剛度，在樁高程14m以下設600mm×800mm腰梁。

4.二級圍堰止水措施

二級圍堰灌注樁施工完成后，堰內降水根據基坑開挖進程同步跟進，樁間透水主要考慮采用混凝土墻，泵房上下游灌注樁與公路邊坡段的止水結合主體工程擋土墻一、四（泵房外側）設置，止水混凝土墻采用C30/P6抗滲混凝土。

五、一級圍堰的施工

1.施工工藝流程

施工放樣→中間部分天然級配砂礫石填筑→長臂挖機沿圍堰處側挖溝槽并回填壓實粘土隔水層→兩側砂包堆填→圍堰迎水面堰腳拋石防沖刷。

2.測量定位

按施工平面布置圖，規劃好填筑路線，采用全站儀放樣定位圍堰拐點，填筑過程中控制填筑高程。

3.堰體填筑

堰體填筑采用端進法施工，裝載機分層平整碾，水面以上分層厚度80cm，水面以上部位采用16t振動碾碾壓，水面以下部分由水力自動夯實。

4.拋石及砂包施工

拋石施工與堰體填筑施工平行作業，自卸汽車卸料至堰頂，反鏟拋填。砂包采用符合要求的材料裝好袋，由挖機吊運至指定地點進行堆填，水面以下挖機堆填，水面以上人工擺放。

5.粘土防滲施工

圍堰基礎采用粘土防滲，采用加長臂反鏟掏槽、夯填施工，水面上采用振動碾壓密實。

六、二級圍堰（鉆孔灌注樁）的施工

1.施工順序

平整場地→測量放線定位、開挖漿池、漿溝→設置護筒→鉆機就位、孔位校正→沖擊造孔、泥漿循環→清孔排渣→終孔驗收→吊放鋼筋籠→放置導管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出導管→拔出護筒→成樁養護。

2.施工工藝

根據工程地質勘探資料，鉆孔灌注樁采用沖擊鉆機造孔，鋼護筒護口、泥漿護壁。

（1）測量定位：測量人員根據設計圖紙及監理業主提供的控制點為起算點，并以鐵釬為標志，然后挖護筒坑，高程由已知高程點引入。

（2）設置護筒

鉆機就位前，先平整場地，然后在孔口埋設鋼板護筒，用以固定樁位，防止孔口坍塌。護筒鋼板選用4mm，現場卷制加工，吊車起吊就位。使用十字對中法校正護筒上、下中心位置，護筒埋深根據現場地質情況確定，在砂土中不小于1.5m，護筒上口高出地面30cm，護筒與孔壁間的縫隙用粘土填實，以防止漏水。最后使用經緯儀配合塔尺采用水準高程法施測護筒上沿標高及偏差。

（3）鉆機就位

首先依據樁位平整場地，鋪好機臺木，保持水平穩定。鉆頭吊起后，天車滑輪前沿、鉆具中軸線、孔中心三點必須在同一鉛垂線上，設備安裝要做到平穩、對正、基礎牢固，防止鉆進過程中基礎下沉導致孔斜事故發生。

（4）沖擊造孔

造孔開始低錘（小沖程）密擊，錘高0.4～0.6m，并及時加塊石與粘土泥漿護壁（泥漿密度和沖程見表），使孔壁擠壓密實，直至孔深達護筒下3～4m后，才加快速度，加大沖程，將錘提高至1.5～2.0m以上，逐步轉入正常連續沖擊，在造孔時及時將孔內殘渣排出孔外，以免孔內殘渣太多，出現埋鉆現象。在更換鉆頭前或容易縮孔處，均安排專人驗孔。在沖進過程中每1～2m檢查一次成孔的垂直度情況，若發現偏斜立即停止沖進，采取措施進行糾正。對于變層處和易于發生偏斜的部位，應采取低錘輕擊、間斷沖擊的辦法穿過，以保持孔形良好。鉆孔垂直度偏差應小于H/100（H為鉆孔垂直深度）。

（5）泥漿護壁

護壁泥漿密度在砂土和軟厚的夾砂層中控制在1.1～1.3t/m3。在穿過砂夾卵石層或容易坍孔的土層中應控制在1.3～1.5g/cm3。每沖擊1～2m應排渣一次，并定時補漿，直至設計深度。

（6）清孔排渣

清孔：清孔采用循環換漿法，即讓鉆頭在原位旋轉，繼續注水，用清水換漿（系原土造漿），使泥漿密度控制在1.1t/m3。如孔壁土質較差時，則用泥漿循環清孔，使泥漿密度控制在1.15～1.25t/m3，清孔過程中，必須及時補給足夠的泥漿，并保持漿面穩定；如孔壁土質較好，不易塌孔時，則可用空氣吸泥機清孔。

排渣：排渣使用抽渣筒法，用一個下部帶活門的鋼筒，將其放到孔底，作上下來回活動，提升高度在2m左右。當抽筒向下運動時，活門打開，殘渣進入筒內；向上運動時，活門關閉，可將孔內殘渣抽出孔外。排渣時，及時向孔內補充泥漿，以防止虧漿造成孔內坍塌。終孔時，沉渣厚度應≤50mm。

（7）鋼筋籠制作與安放

①鋼筋籠的制作

主筋要調直除銹，搭接采用直流電焊機同心焊接，雙面搭接焊長度不小于5d滿焊，焊接接頭數在同一截面不得超過主筋總數的50%，相鄰兩主筋搭接距離大于30d。加強筋采用胎具成型，接頭處接頭處采用單面搭接電弧焊，焊接長度≥8d，點焊在主筋外側，但不得損傷主筋。箍筋胎具成型，用22＃鐵線綁扎在主筋外側。自樁頂開始向下每隔4～5m為一個斷面，在主筋外側加設導正耳，耳高50mm，耳長100mm，每個斷面不得少于3個。

②起吊

起吊鋼繩必須掛在經過充分焊接加固的主筋與加強筋的交叉部位。鋼繩套的長度必須調整均勻。嚴禁鋼筋籠底部在地面拖動，防止鋼筋籠變形。為防止鋼筋籠起吊和起吊后旋轉移動時的擺動，可在鋼筋籠底部系牽引繩控制。

③安裝

鋼筋籠起吊后到槽孔口安裝時，鋼筋籠的轉動、水平位移、降落必須平穩緩慢，用人工拉牽引繩控制，防止鋼筋籠擺動而與鉆機碰撞發生事故。鋼筋籠向槽孔內下落時，必須緩慢輕放，且鋼筋籠中心與槽孔中心吻合，防止鋼筋籠碰撞槽孔壁而引起孔壁塌落和鋼筋籠變形。鋼筋籠向槽孔內下落時，若受到阻力，則要分析原因，采取相應措施，不可盲目行事。鋼筋籠需在槽孔口接裝焊接時，已下入槽孔內的鋼筋籠必須在槽孔口用滿足強度要求的鋼梁或鋼管架設平直和牢固，架設鋼梁和支撐的部位必須事先設計好，并且要充分加固，將下一節鋼筋籠吊至孔口，緩慢地對位，做到上、下游和左、右岸均垂直方可焊接。

（8）混凝土澆筑

水下混凝土澆筑采用導管法施工，利用吊車將導管置于澆筑部位，下端管口距基礎面40～50cm，第一斗混凝土灌注量保證導管下端埋入混凝土中80cm以上，灌注一定量的混凝土后需測量混凝土面的上升高度，防止提管時導管下端提離混凝土面發生斷樁，同時為防止堵管，導管埋深不得大于4.0m。混凝土的灌注要連續進行，不得中斷。灌注結束后，要將灌注機具清理干凈。混凝土入倉采用吊罐■

（作者單位：安徽省阜陽眾嘉工程建設有限公司 236012）