一種跨河臨時漫水橋的設計與施工

孫明號，邢熒平，周鵬

（安徽水利開發股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程案例

1.1 工程概況

石柱縣龍河城區防堤及水環境綜合整治工程屬于利用世界銀行貸款重慶小城鎮水環境綜合整治項目，工程位于石柱縣龍河城區沿線，上游起至烏楊壩，下游止于中壩大橋，治理河段全長9.5km，工程河段下游斷面以上集水面積1127km2，本工程包括防洪護岸工程、河道疏浚工程、排水管涵工程、污水管網工程、綠化景觀工程、堤防道路工程7個部分。其中防洪護岸工程、管涵排水工程主要建筑級別為4級，次要建筑物級別為5級。防洪護岸工程設計洪水標準為20年一遇，排水管涵工程設計山洪水標準確定為50年一遇。本漫水橋主要是為保證上游水廠取水和下游施工需要，橫跨龍河在河道上填筑臨時設施。漫水橋施工難度大、工期緊，直接影響到下游各項工作任務的開展，臨時填筑的土石方量大、水下深度約7m，水下淤泥較厚。

1.2 施工環境

該工程位于重慶市石柱縣龍河片區，地處石柱縣龍河大橋右岸沿線，上游起自三教寺回龍寨，止于龍河大橋，周邊居民較多，交通道路狹窄，施工環境復雜。

1.3 工程地質

據地面調查及鉆探揭露，擬建場區范圍及其周邊地層巖性主要為第四系人工填土層（Q4ml）、第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）、侏羅系中統沙溪廟組（J2S）砂巖、泥巖。

1.4 水文

龍河是長江右岸的一級支流，位于重慶市石柱土家族自治縣和豐都縣境內。龍河河道全長161km，流域控制集水面積2810km2。橋頭鎮以下干流河道長114km，總落差540m，河道平均比降4.80‰。

1.5 龍河洪水

龍河為場區最低侵蝕基準面，其河水位變化受大氣降雨控制，其特點為易漲易退，一次洪峰形成歷時在10～15h內。龍河洪水由降雨形成，發生洪水的時間與降雨季節一致，年最大洪水一般發生在4～9月份，其中6～7月為最多。

1.6 氣象

根據石柱縣氣象站1957～2008年的氣象資料統計，多年平均氣溫為16.4℃，極端最高氣溫為40.2℃（1959年8月23日），極端最低氣溫為-4.7℃（1975年12月16日）。

2 施工布置

漫水橋施工分2個作業班組，從河道左右岸同時向中間進占法施工。左岸為一班從附近料場取料，右岸為二班從5km外取土場地取料。

施工主要機械有KT320挖掘機2臺、ZL50裝載機1、推土機1臺、壓路機1臺、雙轎載重自卸汽車10臺等機械設備、鉆機1臺。

3 施工方案設計

3.1 導流設計

本漫水橋的設計,一方面是保證自來水廠正常取水，另一方面是能滿足下游工程施工需要。施工時,需要進行導流設計。

河水導流：分3段進行，從左右岸同時向中間進占法施工，施工至河道中間預留1/3缺口，確保上游河水正常排出。左右岸各施工1/3河道寬度，并回填至正常水位線處停止，在上部安裝16根φ600mm壁厚10mm鋼管做為泄水管，繼續回填施工至擬定的頂高程后，再回填先前預留的1/3缺口至擬定的頂高程。

3.2 漫水橋設計

設計標準：施工期間上游導流流量為8.4 m3/s,設計擋水位551.3m（非汛期11月～次年4月）。

設計原則：洪峰來臨允許水流漫頂；不發生危害性滲透變形；橋體和橋基穩定可靠；不產生有害裂縫；能抵擋波浪淘刷，雨水沖刷和冰凍破壞等作用。

3.3 型式選擇與斷面設計

依據《堤防工程設計規范》（GB50286-2013）和《水利水電工程圍堰設計導則》（DL/T5087-1999）并結合本工程現場實際情況，選取塊石堰型，設計壓實度0.90，頂寬依據施工條件、交通要求，并考慮防汛搶險進行確定，堰坡依據水中塊石和干地填土分別確定。

設計：為斜長弧形攔河堰型，壩總長度為65m左右，壩堤頂面高出水面1.2m，考慮到交通道路，堤頂寬度取5.5m～7.2m,壩堤用塊石回填，壩堤堤頂以下3m左右范圍采用高壓注漿對塊石進固結，壩堤頂澆200厚C30配筋混凝土，堤頂混凝土往兩邊延伸，迎水面延伸2.0m,背水面延伸3.0m,壩堤回填迎水按1∶1.5放坡回填，背水面按1∶1放坡回填,兩邊斜坡水位線以下全部斜鋪500厚砂袋,以保證壩堤不滲水出現管涌,影響堤壩安全，堤壩安裝16根φ600mm壁厚10mm鋼管做為泄水管，頂高程擬定為552.5m。斷面尺寸如下圖。

斷面尺寸圖示

4 穩定性驗算

4.1 基本參數

頂部寬度B(m)： 5.5 土堤高度H(m)： 7.6外側水深hw(m)：4.4內側坡角α(。)：45外側坡角β(。)：34頂部均布荷載q(kN/m2)：20底面地基土類型： 粉砂 基礎底面與地基土之間的摩擦系數μ： 0.3波浪力PWF(kN/m)： 104.67 波浪力對橋體產生的傾覆力矩MWF(kN×m)： 910.46填土名稱 頁巖土 填土的重度γ(kN/m3) 21填土的內摩擦角φ(。)25填土的粘聚力c(kPa)15

4.2 土堤穩定性計算

①土堤邊坡按直線滑動法驗算穩定性≥1.15，滿足要求！

②土堤抗傾覆穩定驗算

經計算，土堤重和頂部所受荷載≥1.15，滿足要求！

③土堤抗整體滑動穩定驗算

kc=μ×∑Pi/∑Ti=(0.30×2934.90)/(397.20+104.67)=1.80≥1.15，滿足要求！

④土堤斷面抗剪強度計算

土和塊石橋身的抗剪切能力來自土體斷面上的摩擦力，其強度為Hγμ應大于剪應力，滿足要求！

通過驗算，本設計能夠滿足要求。

5 漫水橋的施工

5.1 準備工作

施工前，進行測量定位放樣，確定上、下游填筑位置，并埋設明顯的界標。根據要求確定土方開采料場邊線，清除料場地表的樹、草、亂石及其它一切雜物，修筑進出場取土道路，同時設置必要的排水設施。修筑自取料場至填筑區的臨時道路，并設置明顯的路標，以及設置必要的安全警示標牌及照明設施等。

5.2 施工工藝

水面以下：施工準備→確定線型→機械拋石擠淤→填筑壩體至水面線。

水面以上：ZL50裝載機配合送土→KT320挖機鋪平→壓路機壓實→安裝泄水管涵→堤頂高壓注漿固結塊石→壩堤頂部澆筑鋼筋混凝土→壩兩邊斜坡堆碼500厚砂袋。

5.3 漫水橋

采用進占法施工，從左右岸依次向中間同時推進，待壩體成型后，先進行泄洪管安裝，再進行高壓注漿對塊石進行固結，注漿完畢后進行壩頂鋼筋綁，將擋墻施工完畢后將壩體拆除，施工的壩體高度高于正常水位線1.2m。

壩堤及其位置符合現場規定，以利排、降水，壩堤的加固詳見斷面圖。

利用裝載機、挖機配合自卸汽車由左岸和右岸同時向中間推進，向水中拋填塊石，挖機負責將拋填的塊石整形，保持內外邊坡比并用挖斗將石堆壓緊。攔河壩填筑超過正常水位以后，在逐層填筑3∶7的土夾石，并用挖機拍打密實的方法填筑。

為保證壩堤的質量和穩定性、有效抵抗河水的壓力和沖刷力，在攔河壩內外側邊坡采用砌筑雙排砂袋加固。在堰體迎水面滿鋪一層彩色塑料布,并鋪往河床一側不少于2 m，上下層太陽布搭接長度為1 m，其余接頭搭接為0.5 m，最后在太陽布上覆蓋一層編制袋裝土，然后采用人工用編織袋裝土堆碼，袋中裝不滲水的粘土，裝土量以麻袋容量的1/2～2/3來控制，袋口要縫合，土袋堆碼以人工堆碼為主，分層、錯縫、碼放密實，迎水面及背水面坡面根據規范及現場確定為迎水面為1∶1.5，背水面為1∶1。

筑壩完成后，應立即組織高壓注漿鉆孔,將壩頂以下3m內的塊石進行固結，壩堤頂部鉆孔φ28@300，鉆孔深度1.5m左右植入φ25鋼筋與堤頂鋼筋網相連接，以保證壩體頂的安全。

5.4 合攏及堰堤加固、觀測

施工至河道中間預留1/3缺口，確保上游河水正常排出。左右岸各施工1/3河道寬度，并回填至正常水位線高程551.3m處停止，開挖溝槽后在上部安裝16根φ600mm壁厚10mm鋼管做為泄水管，繼續回填施工至擬定的壩頂高程552.5m處后，再回填先前預留的1/3缺口，按上述方法施工至擬定的壩頂高程552.5m。

中部合龍回填至水位線高程551.3m時，便進行初期排水，用3臺離心清水泵進行抽水，以便于中部合攏和管涵安裝，待回填施工至設計頂高程后停止抽水。

降水過程中安排專人不間斷巡查邊坡，如發現有滑坡和變形趨勢時，及時調運機械補土和碾壓，以保證安全。

5.5 漫水橋拆除

待下游鎮腳擋墻工程全部施工完成后，具備通水條件，即開始拆除施工。利用挖掘機從右岸向左岸退行拆除，拆除的土石方由12T自卸車運到業主指定地點堆放。

6 監測監控

由于水下填筑深度較深，施工完成后，迎水面和背水面水位高差約3m，漫水橋的變形觀測是本工程安全監控的重點，監測分為日常例行巡視和埋設樁位進行水平位移和垂直沉降觀測。觀測點沿漫水橋軸線方向布置2排，第一排布置在堰頂高程處，第二排布置在堰頂以下3m處，施工結束后第3天每2h觀測1次，如無明顯變化可每4h觀測1次，待穩定后每天觀測1次。

7 結語

本漫水橋的施工歷時1.5個月，建成后有效地解決了兩岸運輸問題，它的建成與拆除基本按照原定設想完成，促進了整體工程建設，獲得了參建各方一致認可，可供相似工程參考并借鑒。