佛山市南海区国土城建和水务局桂城水务管理所 广东佛山 528000
摘要：本文结合工程实例，详细介绍了水闸工程围堰设计及施工要点概况，通过分析其施工环境条件提出了合理的降排水方式，采用施工区域排水、泵站降水、基坑边坡降水等方式，为水闸修建和顺利运行打下了良好的基础，该工程施工经验可为类似工程提供参考。
关键词：水闸工程；围堰；降水；施工
围堰是通过修建临时挡水结构，使水利工程建筑在地面上进行施工检修的一种临时性坝工，对于其施工技术有着一定的特殊性。为了保证水闸工程建设的顺利，对其水道进行围堰施工还需要考虑降排水问题，降排水对于工程质量有着极为重要的作用，下面就围堰施工技术重难点、降排水设计及方案进行阐述。
1工程概况
某闸站为堤身式结构，工程整治的堤段处于北堤一期工程的下游，上游端接一期的下游端。工程的主要任务是根工程的主要任务是根据防洪、城建、航运及道路规划要求，并与沿江道路现状和规划相结合，设置护岸建筑物，提高河堤防洪安全性，美化沿岸城市景观。根据勘探资料，本堤段水位3.2m～4.0m，常水位约0.5m～2.4m（珠基高程）。地貌上属珠江三角洲冲积平原段地，地形平坦。根据地质勘察成果，工程场地地基由人工填土（Qm）l、第四纪冲淤积层（Qa）l，第四纪残积七（Qe）l 第三纪分化基岩（E）组成。
2围堰设计与施工
2.1围堰设计
2.1.1进水侧围堰断面
围堰处原为河道，农田顶高程约+2.3m，设计围堰顶高程+2.5m，顶宽为5m，迎水坡坡比为1∶4，背水坡坡比为1∶4。为确保围堰安全，工程实施期间须对围堰顶进行加固，用60cm厚袋装土压实护坡。具体见下页图1。
2.1.2出水侧围堰断面
围堰设计顶高程+2.5m，顶宽为5m，迎水坡坡比1∶4，背水坡坡比1∶4。为确保围堰安全，迎水面用60cm厚袋装土压实护坡。具体见图2。
2.1.3围堰稳定计算
根据《水利水电工程围堰设计导则》，综合分析闸地形及地质特征，综合考虑底部防渗与围堰内侧基坑等因素，假定该工程施工围堰堰体为匀质土体，按堰顶高程2.5 m，底高程－1.5m，边坡1∶4，设计围堰外水位按该地区多年平均高水位1.6m，采用圆弧滑动法对该围堰进行稳定验算。根据达西定律求出坝体的浸润线方程，试算堰体的安全系数，计算方法如下：
（1）按比例绘出该土坡的断面图（见图3），假定滑动圆弧圆心及相应的滑动圆弧，根据坡比1∶4，作MO的延长线，在MO延长线上再取一点O1作为第一次试算的滑动圆弧中心，通过坡脚作相应的滑动圆弧AC，根据浸润线方程画出浸润线位置。
（2）将滑动土体ABC分成若干土条，并对土条进行编号，为了计算方便，土条宽度可取滑弧半径的1/10，土条编号从滑动圆弧圆心的铅垂线下开始作为O点，逆滑动方向依次为1、2、3．．．等，沿滑动方向依次为－1、－2、－3．．．。
（3）量出各土条中心高度hi并列表计算，根据太沙基公式试算出第一次的安全系数为Fs1=1.62。在MO上任取O2、O3作为第二、三次试计算的滑动圆弧中心，通过坡脚作相应的滑动圆弧AC，重复上述计算工作，得出第二、三次试算的安全系数分别为：Fs2=1.76，Fs3=1.86。根据以上计算结果，绘制Fs的曲线，由曲线上找出最小稳定安全系数Fsmin=1.82，大于规范允许的安全系数1.05，大坝稳定安全性符合要求。
2.2围堰施工
围堰填筑土料选用取土区开挖土方。采用挖掘机开挖、自卸汽车运输、推土机推平碾压等围堰填筑施工方法。围堰的填筑必须按设计要求，采用逐层碾压密实，及时检测，同时在施工过程中，严格控制围堰的设计断面尺寸，确保堰体的整体受力和稳定。在施工时，首先对围堰位置进行清基工作，并对原有坡面进行拉毛处理，以达到围堰防渗的目的。围堰施工水下部分采用进占法，推土机向前推土碾压，出水后水平分层铺土碾压，逐步加高到设计高程。围堰拆除在工程水下完工验收后，围堰拆除的优质土方可以结合站区进行回填。
3降排水设计与施工
闸站工程所处地海洋调节作用十分明显，因而雨水丰沛，每年的8、9月常有台风暴雨。
该工程泵站基坑开挖底高程为－3.0m，根据工程水文地质资料，开挖高程以上第2层土属微透水～弱透水土层，第3层土属微透水～中等透水土层，第4层土属中等透水土层，正常地表水位在0.9m高程处左右，含水层对整个工程土方开挖、边坡稳定安全影响很大。开挖高程以下存在四层承压水水层（第6层、9层、10层、11层），其中第6层垂直渗透系数为2.59×10－4cm/s，水平渗透系数为4.26×10－4cm/s，属弱透水～中等透水土层，承压水对站身和翼墙灌注桩施工产生影响。
3.1施工区域排水
施工进场后立即沿征地红线内侧开挖一条1.5m深分界排水龙沟，排水龙沟连接河流，施工影响改变的原环境排水系统均引入分界排水龙沟，这样一方面方便工程施工管理，同时又解决了场地潜水降排、雨水截排，恢复了环境排水体系，而且为基坑及引河开挖及施工期排水解决了排水通道。分界排水龙沟跨路段埋设直径60cm混凝土涵管。在施工生产生活场区设置50cm深排水沟（在道路两侧、料场、加工场、预制场等），生活区排水沟为砖砌、砂浆粉面，排水沟引入分界；基坑口外设置截水沟，排水引入路边排水沟中；引河口处设置35cm挡水子堰，内埋20cm浅排沟，埋设直径15cm塑料排水管，排水引入引河坡脚外或河道排水有龙沟内。如图4所示，上下游引河中间设计排水主龙沟，由于引河在今冬明春少雨季节开挖，土方开挖施工排水在土方开挖工程中阐述，河道成型后一般不需排水，如遇明显降水时，临时架设机泵抽排入外河中。
3.2泵站基坑降排水
泵站基坑降排水分为雨水、渗积水（潜水）、承压水降排，雨水、渗积水（潜水）采用明排方案，承压水适用大口井（管井）降排方案。基坑边坡降水采用两级轻型井点降水。基坑开挖前明排水架设15kW泥浆泵两台抽排明水入新民河内，控制降水速率24h内不大于50cm，同时加强对施工围堰稳定性的观测，必要时加固围堰。
泵站基坑进水侧开挖至－1.5m高程，站身位置－3.0m高程（局部－4.5m高程），出水侧开挖到－1.5m高程。根据基底高程，基坑底明排水分为三个部分：上游河道、站身基坑、下游河道。在上下游护底位置由下基坑马道形成分隔坝，防止上下游基坑内水流入站身基坑内。在上下游分隔坝内开挖深2m左右的积水坑，各用一台15kW的泥浆泵抽排。泵站主基坑分二期实施：一期钻桩平台，高程－2.0m；二期开挖到－4.0m高程，位置及钢护筒的垂直度情况来进行预留孔的放样；吊箱安装及接高时，严格控制侧板的垂直度和顶面高程，吊箱的中心偏位应符合规范要求；加工时要做好构件的轮廓放样，确保构件的焊接尺寸；侧板组焊时应控制好内外侧壁的高度，确保上下节侧板焊接好后能顺直；为保证吊箱的总体平面尺寸，各节在焊接时应整体拼装焊接，只是在分块接头处作临时固定，在整节吊箱组拼完成后，再编号拆开；第三节的水平环向框架，在施工时，应采取措施，预留好搭接接头，以确保框架的焊接质量，并便于各块的对接；各快将在组焊完成后，临时倒运吊装时，应选择好位置、采取相应的临时加强措施，防止吊装变形；围堰内侧四周在钢护筒处的导向滚轮，应在围堰套入钢护筒后，根据围堰内壁与钢护筒的实际位置设置；吊耳与底板主梁焊接时，必须按照要求确保焊缝质量；吊箱内外壁面板焊缝高度不低于6mm，要求焊缝连续，焊接完成后做水密试验，不能存在渗漏现象；施工过程中应采取有效措施防止焊接变形。
5. 结论
深水基础采用钢吊箱施工我部取得了巨大的成功，目前水中5个墩的钢吊箱都以安装就位。由于大部分吊箱都是在陆地上预制，这样大大减少了在水上作业的时间同时也减少了水上作业的安全隐患，有利于质量控制；吊箱围堰内壁用于做承台的模板，缩短了施工工期，大大加快了承台施工的速度，有利于进度成本的控制；封底成功后在无水条件下进行施工，提高了施工的可控制度，避开了水下作业诸多的质量、安全风险。
参考文献：
[1]北江特大桥123#墩钢围堰设计图，广珠北江-001。
[2]TZ203-2008，客货共线铁路桥涵工程施工技术指南，铁道部经济规划研究院发布。
[3]TB10415-2003，J286-2004，铁路桥涵工程施工质量验收标准，中华人民共和国铁道 部发布。
论文作者:刘国昌
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：围堰论文; 高程论文; 基坑论文; 工程论文; 圆弧论文; 透水论文; 引河论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;