觀瀾橋泵站砂卵石地基上土圍堰與防滲施工

羅海軍 郴州市水電建設公司

山地和丘陵地區的河流一般覆蓋層較厚，且覆蓋層多為透水性較大的砂或砂卵石，而在砂卵石覆蓋層上修筑水利工程，首先要進行圍堰，在砂卵石層上圍堰采用最多的是混凝土墻圍堰、高噴灌漿圍堰、充填灌漿圍堰等，而在一些中小型水利工程中，由于采用以上方案施工工期長，施工成本高而不經濟，因此采用粘土心墻+土袋圍堰的施工方案能在砂卵石覆蓋層的河流中，低成本、高效率，快速的修筑圍堰。

1.工程概況

辰溪縣城緊臨沅水，縣城沅水20年一遇洪水位為125.15～125.87m，與城內低洼地帶的高程有4～6m的落差，采用堤防工程加以防護。辰溪縣城市防洪工程分為三部分。辰溪縣柳樹灣段防洪治理及雙溪撇洪工程(涵閘、泵站部分）屬于城市防洪工程中的治澇工程，主要建筑包括柘坪涵閘和觀瀾橋泵站兩部分。

觀瀾橋泵站位于雙溪河口的觀瀾橋與沅江防洪堤之間，河床地面高程111.1～114.3m，站址河床寬36m，觀瀾橋至防洪堤距離約38m。地層巖性上部為砂卵石層，松散至密實，厚6.1～7.1m，下伏基巖為中侏羅統（J2）紫紅色砂巖，強風化層厚約6.4m，巖體完整性較差。廠房基礎開挖至109.50m,建基面為砂卵石層。觀瀾橋泵站建筑物等別采用Ⅲ等3級，泵站建筑物設計防洪標準采用30年一遇，校核防洪標準采用100年一遇；排澇標準：10年一遇。

2.導流方案的設計與優化

2.1 選擇施工時段

結合施工現場實際條件和辰溪縣的氣候情況，泵站施工導流標準取5年一遇標準，洪峰流量為3.14m3/S，辰溪縣雨季集中在4月至9月，因此圍堰排水時段為10月至第二年3月，需修筑臨時施工圍堰。

2.2 施工方案的確定

在擬建觀瀾橋泵站的上游約90米處有一座已經建好的混凝土滾水壩，壩頂寬1.5米，高2.2米，壩長約25米，在擬建觀瀾橋泵站的下游為沅江，沅江屬丘陵山區河流，其沉積物質以砂、砂卵石、圓礫石等為主，并伴有漂石、細砂及淤泥等。

根據雙溪河及沅江的實際情況，可采取以下幾種施工方案進行比選：

方案一：上下游均采取土圍堰，施工成本低，工期短，但是由于砂卵石地層，使得圍堰透水性強，基坑排水壓工作量大，堰體自穩定性較差等。

方案二：上游采取土圍堰，下游采取鋼板樁圍堰，施工成本高，工期長，由于砂卵石地層使得鋼板樁插打過程困難或出現插打質量不合格的風險。

方案三：上游采用土圍堰，下游采取土圍堰+高噴灌漿的方案，施工成本中等，施工工期中等，施工時占用場地較大，需先填筑土圍堰，施工工序較多。

通過上述幾種方案的對比，最終采用方案一，并對方案一進行加強優化，上下游均采取土圍堰，然后上游采用袋裝土圍堰，外借粘土裝袋，下游臨水面采用拋石防沖，中間采用粘土心墻形式進行圍堰，增加堰體的穩定性，圍堰堰頂寬3m，堰頂高5年一遇洪水位0.5m，迎水面坡比均為1.:2，背水面坡比均為1:1.8。心墻底寬4.35m，頂寬3m，采用外借優質黃粘土，其余均為可利用的開挖料，見圖2。

圖1 觀瀾橋泵站施工一期圍堰平面布置圖

圖2 下游圍堰橫斷面圖

導流方案根據施工場地實際情況，優先考慮全段導流方案（即涵管導流），由于雙溪河較窄，只有約35米寬，不滿足束窄河床導流的方式，因此根據設計洪水位成果表以及施工圖紙經計算，采用3根并行Φ1000離心式鋼筋混凝土管Ⅰ級管進行導流，見圖1。

3.圍堰施工

圍堰的施工順序為，先施工上游圍堰，再施工管涵導流，最后施工下游圍堰，為滿足工期和質量等要求，采取如下施工方案。

3.1 施工準備

施工圍堰大約需要填筑粘土3950m3，土石填筑12770m3，拋石3120m3。粘土采用距離工地5Km外取土場的優質黃粘土，用自卸汽車裝運至工地，土石料采用基礎開挖料及河灘砂石料，拋石采用距離工地6Km外石料場的新鮮塊石。

上游圍堰施工工藝流程：現場勘察→設備、材料準備→測量放樣→基礎清理開挖→編織裝土堆碼→心墻粘土振搗壓實→圍堰加固。

下游圍堰施工工藝流程：現場勘察→設備、材料準備→測量放樣→基礎清理開挖→上下游戧堤進占→圍堰合龍→堰體及心墻填筑防滲施工→拋石護坡→圍堰加固。

3.2 圍堰的施工

（1）現場勘察：進行現場勘察，查看現場水文地質情況，確定圍堰材料堆放場地，材料運輸線路、運輸方案等。

（2）設備、材料準備：對圍堰粘土、防沖塊石、編織袋、粘土振搗壓實機具等材料和設備準備到現場。

（3）測量放樣：根據施工圖紙，測量人員分別對泵站和圍堰的軸線、邊線、控制點進行測量放樣，并在相應的點位打樁標識清楚。

（4）清理基礎開挖：上游滾水壩及壩腳采用PC120型挖掘機和人工輔助清理后即可填筑土袋圍堰，下游圍堰采取2臺PC200型反鏟挖掘機對岸坡砂卵石、淤泥覆蓋層進行開挖，采用10t自卸汽車裝運至指定棄渣場或現場監理機構指定的堆放場地。

（5）編織袋裝土堆碼：投放袋裝量為袋容量1/3～1/2的編織袋，編織袋投放前清除堰底河床上的雜物、垃圾等，以減少滲漏；袋口用麻繩綁扎，并進行平整。投放編織袋時采用順坡滑落的方式，并上下層互相錯縫，堆碼整齊，在水中投放編織袋，用一對帶鉤子的桿子鉤送就位。

（6）心墻粘土振搗壓實：編織袋堆碼到一定長度和高度時，及時填筑抗滲性能較好的粘土。填筑土方時，填筑速度，不宜超過碼袋的速度，應保持一定的距離，以免編織袋直接落在松散填土上，但也不宜太滯后，否則投袋碼袋不方便。在填筑（粘土）時不直接向水中鋪土，應將土倒在已出水面的堰頭上，自河床的淺水側逐步向深水方推進，嚴防涌水，同步進行振搗壓實，以減少滲漏，加強堰堤的強度和穩定性。

（7）上下游戧堤進占（見圖1）：采取兩臺PC200型反鏟挖掘機，在下游圍堰的上下游各布置一臺，根據施工速度確定好自卸汽車運輸粘土的進場，沿著圍堰的軸線，上游從D點向C點方向進占，下游從A點向B點方向進占，上下游同時施工作業。

（8）圍堰合龍：上下游圍堰沿著圍堰軸線同時推進，同時涵管導流也同步推進，穿過下游圍堰延伸至沅江常水位，由于是采取涵管導流，圍堰合龍時根據導流涵管敷設相配合順利完成導流。

（9）堰體及心墻填筑防滲施工：堰體采用土石料填筑，土石料來自基礎開挖和河灘履蓋層，在水下部分采用水下自然密實，水上部分采用12噸振動壓路機、自卸汽車、PC200型反鏟挖掘機等配合分層壓實，層厚控制在0.5米左右，圍堰防滲心墻為優質黃粘土，圍堰粘土心墻填筑壓實度不小于0.93，粘土心墻利用挖掘機沿著圍堰軸線，挖一道深槽，深槽下寬2.35米，上寬4.35米，深約1米，深槽開挖后，自岸坡兩邊向中間填筑粘土，待粘土填出水面后，采用凸型碾分層填筑壓實，分層厚度控制在0.35米左右，分層填筑堰頂114.70m高程。

（10）拋石護坡：下游圍堰的迎水面，采用外購塊石進行拋石防沖，拋石的石料采用新鮮巖石，容重應大于2.5t/m3，單塊石粒徑0.2～0.6m，平均料徑0.4m，粒徑大于0.4m的比例應大于85%。水下部分采取自卸汽車和反鏟挖掘機配合拋投，水上部分采取人工護坡砌筑整平，水下厚度控制在2米左右，水上部分按照堰頂0.5米厚逐步調整厚度。

（11）圍堰加固：圍堰填筑完成后，應全面檢查圍堰，對不穩定和薄弱點進行加固。

4.結束語

圍堰填筑完成后，經基坑開挖檢驗，粘土心墻+土袋圍堰的施工是成功的，基坑開挖后，圍堰體很穩定，堰體沒有發現滲水，基坑底局部有少量涌水，原因是砂卵石層與土圍堰接觸之間填筑不均勻或繞滲導致的，但是滲水量很小，不影響施工。一期圍堰除了與混凝土防洪堤接頭處有少量滲水外，整體防滲效果較好，與防洪堤接頭處的滲水，采取在離接頭2米外設集水井，采用潛水泵抽排，總體而言一期圍堰從開始至拆除前，整體運行良好。