淤泥地質(zhì)條件下模袋砂圍堰水閘施工技術(shù)的優(yōu)化

賴佑賢 陳 健

(廣州市水電建設(shè)工程有限公司， 廣東 廣州 510600)

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淤泥地質(zhì)條件下模袋砂圍堰水閘施工技術(shù)的優(yōu)化

賴佑賢 陳 健

(廣州市水電建設(shè)工程有限公司， 廣東 廣州 510600)

圍堰施工技術(shù)是水利建設(shè)工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于河道淤泥含水量高，承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，存在著普通砂土圍堰沉降大，容易造成淤泥擾動、滑塌，不穩(wěn)定，難于成型等問題。作為七種常見圍堰施工技術(shù)之一的模袋砂圍堰具有機(jī)械化施工程度高、模袋砂護(hù)岸整體性能良好、抗沖刷能力強(qiáng)、能減少施工沉降等優(yōu)點(diǎn)而被優(yōu)先采用。結(jié)合實(shí)際工程條件，優(yōu)化提出“松木樁+模袋牛皮砂”式圍堰新工藝，成功解決了淤泥質(zhì)地基中圍堰施工沉降大、穩(wěn)定性差的問題，為類似工程施工提供了有效參照依據(jù)。

圍堰施工； 淤泥條件； 模袋砂圍堰； 技術(shù)優(yōu)化

1 概 述

水閘作為水利工程中的重要組成部分，能幫助實(shí)現(xiàn)攔水、提高水位、泄洪、排水等重要功能，在水利工程中占據(jù)重要地位。在水閘工程建設(shè)過程中，容易受到潮汐、地形、地質(zhì)條件等因素的影響，要保證水閘施工的質(zhì)量，就必須要重視水閘施工技術(shù)，尤其是淤泥質(zhì)等特殊地質(zhì)條件下水閘施工技術(shù)的優(yōu)化研發(fā)工作。

本文針對河道淤泥軟土地基下的圍堰施工，對當(dāng)前施工方案進(jìn)行比選及優(yōu)化，并結(jié)合實(shí)際工程條件，提出了“松木樁+模袋牛皮砂”式圍堰新工藝，解決了軟土地基特別是淤泥質(zhì)地基中圍堰施工沉降大、穩(wěn)定性差的問題。

2 淤泥地質(zhì)條件下水閘門施工方法選擇

目前常用的圍堰施工方法大致上可分為土石圍堰、混凝土圍堰、草土圍堰、鋼板樁圍堰、爆破擠淤圍堰、模袋砂圍堰及固化土圍堰七大類。各方案性能、造價及施工難易情況對比如下表所列。

常見圍堰施工方法對比分析表

模袋施工方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化施工程度高、速度快、成本低；施工方便，灌砂效果顯著；模袋砂護(hù)岸整體性能良好，抗沖刷能力強(qiáng)；模袋采用的土工編織布屬于成熟產(chǎn)品，早已廣泛生產(chǎn)，價格居中，采購方便；容易就地取材，能大量減少塊石等建筑材料的運(yùn)輸量。因此，模袋砂圍堰可以優(yōu)先成為較常用的一種水閘門施工方法。只要結(jié)合實(shí)際工程的具體條件進(jìn)行必要的適用性改造和工藝優(yōu)化，就能有效用于淤泥地質(zhì)條件下的水閘門施工。

3 “松木樁+模袋牛皮砂”式圍堰工藝的提出

3.1 工程背景

廣州市荔灣區(qū)花地河景觀西閘工程是一項集景觀蓄水、引清調(diào)水、擋潮排澇、通航及保證泄洪安全為一體的水利工程，工程等級均屬于Ⅲ等，其主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，船閘通航等級為Ⅴ級。主要建筑物包括一座水閘、一座船閘及相應(yīng)的管理設(shè)施和景觀綠化設(shè)施。

3.2 圍堰方案設(shè)計

該工程施工期間主要受海水潮漲、潮落影響，該河段潮水每天有兩次漲落，因此在施工時，上下游必須修筑擋水圍堰，圍護(hù)基坑，確保干地施工。

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL 303—2004)，待建水閘建筑物標(biāo)準(zhǔn)為3級建筑物，工程施工圍堰確定為5級。

該工程圍堰分兩期進(jìn)行，考慮工程的重要性，一期圍堰設(shè)計擬按10年一遇年最高洪潮水位2.49m考慮安全超高值，圍堰頂高程確定為3.0m；二期圍堰工期比較短，對工程影響不大，圍堰設(shè)計擬按5年一遇的洪潮標(biāo)準(zhǔn)加安全超高值，高程定為2.5m。在南岸高爾夫球場開挖導(dǎo)流明渠導(dǎo)流，河床全斷面一次圍堰，剩余導(dǎo)流明渠處翼墻采用二期小圍堰圍閉施工。

3.3 該工程圍堰施工的特殊性

該工程位于兩條河涌互通地段, 需面對在珠江三角洲地區(qū)淤泥軟土條件下施工的特殊困難。珠江三角洲地區(qū)的淤泥軟土是中國最難處理的軟土,含水量高達(dá)70%～80%，一般情況C值1～3kPa，φ值1°～5°，呈流塑狀。承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,圍堰沉降大,容易造成淤泥擾動、滑塌，難于穩(wěn)定，不易成型。因此，在圍堰施工方案設(shè)計時選擇砂作為筑堰材料，一方面可以減小堰體自重,以減小堰體荷載產(chǎn)生的沉降，同時也起到防滲作用;另一方面,利用膜袋自身的強(qiáng)度,增加堰體剛度及整體性,擴(kuò)大堰體基礎(chǔ)的受力面積,減小堰體反壓平臺的寬度。最終，工程一期圍堰采用膜袋砂圍堰，二期圍堰采用沙包圍堰，局部采用松木樁圍堰。并形成了一套“松木樁+模袋牛皮砂”式圍堰的新工藝。

3.4 工程一期、二期圍堰典型斷面

一期圍堰全長82m，采用頂寬4m、底寬28m、坡度1∶2、堰頂標(biāo)高3.00m、堰底標(biāo)高-3.00m、圍堰高6.0m的膜袋砂圍堰。底層鋪設(shè)土工布，迎水面鋪設(shè)土工膜并用塊石壓腳，背水側(cè)采用沙包壓腳。膜袋采用200g/m2的腈綸(PP) 土工編織布,縱橫向斷裂強(qiáng)力不小于6.5kN/m,撕破強(qiáng)力不小于0.16kN,每個膜袋幅寬6m,長度按實(shí)際長度確定,充填后厚度為0. 5～0. 7m,采用分層立體交錯鋪至設(shè)計高程,圍堰迎水坡用黏性土保護(hù),面層用土工膜覆蓋,沙包防護(hù)，塊石壓腳；內(nèi)坡用沙袋壓腳(見圖1)。

圖1 一期圍堰典型斷面

二期圍堰主要采用沙包圍堰和松木樁圍堰。沙包圍堰頂寬為3m，底寬為13.5m，頂高程為2.50m，底高程為-1.00m，坡度為1∶1.5，圍堰高為3.5m。底層鋪設(shè)土工布，迎水面鋪設(shè)土工膜并用塊石壓腳，背水側(cè)采用沙包壓腳。靠近原景觀擋墻和已建南岸翼墻處結(jié)合河床地質(zhì)情況及施工要求，擬采用松木樁進(jìn)行圍堰施工，長度為9m，寬度為40cm，厚度為18cm。 圍堰頂面標(biāo)高擬定為2.5m(見圖2)。

圖2 二期圍堰典型斷面

3.5 模袋砂材料選擇

為了保證水閘施工圍堰的安全可靠，該工程采用

模袋砂圍堰，圍堰結(jié)構(gòu)主要采用模袋砂填筑，基礎(chǔ)采用吹填牛皮砂，充分利用牛皮砂良好的不透水性和塑性，在圍堰處大范圍拋填牛皮砂，增大圍堰基礎(chǔ)受力，以達(dá)到提高基礎(chǔ)承載力的要求，成功解決軟土地基堰穩(wěn)定性和整體性差的問題。

4 結(jié) 論

本文描述了在珠江三角洲地區(qū)淤泥質(zhì)軟土地基上修建水閘、泵站結(jié)構(gòu)，采用圍堰施工時，由于淤泥含水量高，承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，存在普通砂土圍堰沉降大，容易造成淤泥擾動、滑塌，難于穩(wěn)定、成型等問題，結(jié)合實(shí)際工程研究提出“松木樁+模袋牛皮砂”式圍堰新工藝，優(yōu)化了現(xiàn)有的圍堰施工方法，該工藝適用于水利工程施工中對圍堰斷面要求不大，且受遠(yuǎn)離舊堤等施工條件限制、難以實(shí)施的情況。為類似工程施工提供了可以借鑒的重要依據(jù)。

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Optimization of geofabric bag sand cofferdam gate construction technology under sludge geological condition

LAI Youxian, CHEN Jian

(GuangzhouWaterConservancy&HydropowerStationConstructionEngineeringCo.,Ltd.,Guangzhou510600,China)

The cofferdam construction technology is a key link of water conservancy construction project. Since the river sludge has high water content, bearing capacity is not enough, and common sand cofferdam has the defects of large settlement. The problems of silt disturbance and slump, difficult stabilization and difficult shaping can be easily created. Geofabric bag sand cofferdam has the advantages of high degree of mechanization construction, good overall performance of geofabric bag sand revetment, strong resistance to scour, reduction of construction settlement, etc. as one of seven common cofferdam construction technologies, which is preferably adopted. Actual engineering conditions are combined, the new technology of ‘pine pile+ geofabric bag leather sand’ cofferdam is optimized and proposed, which solves the problems of large cofferdam construction settlement and poor stability in sludge foundation, and effective reference basis is provided for the construction of similar projects.

cofferdam construction; sludge condition; geofabric bag sand cofferdam; technology optimization

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.01.005

TV551.3

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1005-4774(2017)01- 0012- 03