淺談江蘇東臺河河道整治工程圍堰設計及施工

臧俊才

（東臺市水利建設有限公司，江蘇 東臺 224200）

近年來，為提高堤東地區防洪排澇標準，東臺水務局已組織實施三倉河干河整治及東臺河下段整治工程，堤東地區排澇標準有所提高。本期實施的東臺市東臺河整治工程疏浚范圍為新長鐵路橋東側至西潘堡河段，河道工程長度約34.05 km，沿線涉及江蘇省鹽城東臺市城東新區、東臺鎮和頭灶鎮。本次工程任務主要是恢復東臺河流域近期10 a 一遇設計排澇標準，兼顧提高東臺河流域供水能力。在2012 年東臺河下段整治工程的基礎上，繼續疏浚東臺河上段，降低東臺河沿線防洪水位，提高河道輸水能力。本文圍繞整治工程中的圍堰設計及施工展開分析[1]。

1 工程概況

東臺河位于淮河下游東臺市堤東地區，是區域內東西向引、排骨干河道之一，西起通榆河，東至川水港閘，途徑東臺市城東新區、頭灶鎮、國營新曹農場，總長56.9 km。

東臺市東臺河整治工程疏浚范圍為新長鐵路橋東側至西潘堡河段，河道工程長度約34.05 km，沿線涉及江蘇省鹽城東臺市城東新區、東臺鎮和頭灶鎮。

1.1 地形、地貌

東臺河整治工程地貌分區屬于蘇北濱海平原區（Ⅳ），地貌類型屬海積平原中的已脫鹽的平原（7）及半脫鹽的平原（8），河道沿線地勢起伏不大，地面高程3.5 m～5.0 m，河道兩側斷續分布的堤頂高程6.0 m 左右。河道兩岸沿線多為農田、村莊。

1.2 水文氣象

（1）水文

東臺河位于東臺市堤東獨立排灌區何垛河（川東港）以南區，根據江蘇省防洪規劃，近期防洪標準20 a 一遇，排澇標10 a 一遇。東臺河以南所屬的墾區獨立排灌水系以安豐水文站水位為代表，20 a 一遇防洪水位為3.80 m，10 a 一遇排澇水位3.3 m，洪水位歷史最高水位3.99 m（1993 年），歷史最低水位1.49 m（1986 年），常水位1.8 m～2.2 m，汛期常水位2.5 m，非汛期常水位2.0 m。

東臺河押壩河以西段現狀為非航道，以東段為7 級航道。該段航道最高通航水位3.0 m，最低通航水位2.0 m。

（2）氣象

東臺市地處亞熱帶向暖溫帶過渡地段，兼有海洋性和大陸性兩大氣候特征，氣候溫暖濕潤，日照充足，雨量充沛，雨熱同季，四季分明。由于梅雨天氣和熱帶氣旋的影響，東臺市降雨量年際變化很大，降水時空分布不均，最大年降水量1914.9 mm（1991 年），最小年降水量442.9 mm（1978 年），多年平均降雨量為1075.8 mm。全年有三個明顯的多雨期，即4 月～5 月的春雨，6 月～7 月的梅雨，8 月～9 月的臺風雨，6 月～9 月份雨量較大，約占全年水量的三分之二。最大24 h 降雨量為253.9 mm，最大三日降雨量為345.7 mm（1965 年），最大七日降雨量459.3 mm（1991 年）。

東臺地域蒸發量較大，年際之間差異較小。據觀測，1988 年～2010 年平均蒸發量887.9 mm，最多年為1016.8 mm（1994 年），最少年為774.4 mm（2003 年），年際間差值242.4 mm。

2 施工圍堰設計

本標段施工圍堰包括：排泥場圍堰、河道施工圍堰、橋梁工程施工圍堰等。

2.1 工程區域地質條件分析

2.1.1 工程地質條件

根據《堤防工程地質勘察規程》（SL 188-2005）附錄E“堤基和堤岸工程地質條件分類”：堤基工程地質條件分類屬工程地質條件較差的C 類，主要涉及①1 層砂壤土、①2 層軟塑壤土、②層淤泥質粘土及③層砂壤土邊坡穩定問題。

根據《堤防工程地質勘察規程》（SL 188-2005）附錄E“堤基和堤岸工程地質條件分類”：堤岸工程地質條件分類屬穩定性較差岸坡。

根據場地鉆探深度范圍內所揭示的土層土質，結合地層成因，場地地表B 層土主要為人工填土，①1層～⑤為第四紀全新世（Q4）沖積地層。⑥～層為第四紀晚更新世（Q3）沖、洪積層。

2.1.2 工程區地質條件分析

根據施工區域地質勘察報告：

本標段起止樁號1+150～35+200，為東臺河疏浚施工，本標段疏浚范圍內土質成份以砂性土為主，具有較強滲水性特征。

本標段建筑物位于東臺河沿線上，施工中涉及的主要土層有淤軟土、軟粘土及少量少粘性土，透水性較弱，但其下伏為砂性土，具有較強滲水性特征，且該區域地下水位較高，需要采取防水措施。

2.2 施工圍堰設計

2.2.1 排泥場圍堰

本工程河道沿線共設置11 處排泥場。排泥場圍堰是河道正項土方水力沖挖施工泥漿堆放的主要載體，其填筑質量將直接影響后期施工的安全，并且是控制整個工程施工進度的一個重要因素。排泥場圍堰填筑擬用推土機、挖掘機配合完成。

東臺河施工標排泥場的設計排泥高度為2.5 m 左右。排泥場圍堰設計頂高程為設計排泥高度+1 m，頂寬2 m，外坡1∶3，內坡1∶2。為便于泥漿沉淀，每隔50 m 設置一道長度為2/3 圍堰寬度的隔埂，隔埂項高程為設計排泥高度，頂寬1 m，邊坡均為1∶2。

2.2.2 退水口門設計

（1）退水流量計算

①管道

式中：A 為管道內截面積面積；n 為管道內壁糙率；C 為謝才系數；R 為水力半徑；D 為管道內直徑；x0為濕周；A0為過水斷面面積，考慮最大值等于管道截面面積；i 為管道比降1/100，設計過流量最大能力457.1 m3/h。

所以管徑0.4 m 可滿足要求。

②退水溝

式中：n 為退水溝糙率；C 為謝才系數；R 為水力半徑；b 為退水溝底寬，x0為濕周；A0為過水斷面面積，i 為管道內比降1/1000；m 為退水溝邊坡系數；退水溝底寬取0.5 m，最大水深1 m，考慮到安全超高及淤積影響，過水水流深為0.8 m，糙率為0.0275，邊坡系數為1，設計過流量最大能力值457.1 m3/h。

所以退水溝底寬0.5 m，深1 m，邊坡1∶1 可滿足要求。

（2）退水口門設計根據本標段要求進行排水口門設計，設計簡圖見圖1（a）、（b）。

圖1 東臺河排泥場排水口門設計圖

本標段最大排泥場5.5 萬m2，最大容量約14 萬m2，設計高峰期容納5 臺套水力沖挖機組同時施工，每小時最大入庫泥漿量5×80=400 m3，施工期按中雨計算降雨量55000×24.9/24/1000=57.1 m3，退水口門設計小時過水457.1 m3/h。

2.2.3 干河、支河施工壩

（1）施工壩設置

河道工程采用斷流打壩施工，為避免施工期間對東臺河北部排灌區冬春期引水的影響，河道工程施工時采用分段截流施工[2]，分別在樁號13+000～13+300 之間留出南北向引水通道押壩河和東風河，在樁號25+100 處留出南北向引水通道七大溝。

東臺河本期項目河道截流壩位置分別位于樁號1+150、13+000、13+300、25+050、25+150、35+000 處以及各大支河、溝口。

（2）施工壩標準

本工程位于東臺市堤東地區，擬按堤東地區控制的常水位考慮河道工程截流圍堰。

圍堰施工期水位采用非汛期常水位2.0 m，設計安全超高0.5 m，波浪爬高以及預留沉降0.5 m，計算得頂高程3.0 m。考慮到干河壩的重要性，設計干河取3.5 m，支河壩取3.0 m。擋水圍堰填筑土料在取土區或則河道附近取土。

干河施工壩標準為：頂高程3.5 m、頂寬5 m，內坡1∶4，外坡1∶3，并在背水側高程2.0 m 處設5 m 寬平臺。支河壩標準為頂高程3.0 m，頂寬4 m，邊坡1∶2。

2.2.4 橋梁工程施工圍堰

在橋位的上、下游各填筑一道小子堰，用于攔截河道施工棄水和降雨積水，一側設計圍堰高1.0 m，頂寬1.0 m，邊坡系數1∶1；另一側圍堰作為施工期臨時交通道路基礎，并兼作河道分段施工圍堰，設計圍堰高4 m，頂寬6.0 m，邊坡系數1∶3，堰頂做4.5 m 寬泥結碎石路面。見圖2。

圖2 東臺河橋梁工程施工圍堰

3 施工截流圍堰施工

（1）施工壩填筑施工機械選擇

根據本工程地質特征和施工作業條件，計劃采用130 型推土機配合挖掘機完成，部分區段取土困難，配合自卸汽車運輸土方填筑。

（2）施工期間加強觀測和日常管理養護，防止倒壩坍坡。

（3）填筑施工程序為：壩址清理雜物、河底淤泥清除→圍堰土方填筑施工→土方壓實→背水坡修整。

①清雜：攔河壩填筑前，先以挖掘機對壩址雜質、淤土等進行清除，并灑布石灰粉（無水產養殖的河段內筑壩處撒布滅螺粉），以有效殺滅鉆蛇，防止施工后期蛇、蟲等形成鉆洞而危及大壩安全。

②填筑：壩體筑以推土機為主，采用“進占法”進料，分層進土、分層碾壓，利用推土機進行碾壓[3]。進占中，須形成前低后高的進土通道，使推土機推鏟緊貼水面向前推進，不得以在水中灑布土料的方式進土，以防土料進水后含水量偏高。

③后期加固、整理：待壩體兩岸連通后，以挖機配合運土車進土加高、達標，并挖掘機、推土機配合進行壩體標準整理。

4 結語

結合項目區的實際水文、地質、地形及建設單位提供的有關建設環境、實際條件，對施工圍堰進行合理設計和施工，是確保工程安全實施的重要保障。施工期間，要加強對圍堰的監測，在順圍堰方向做好縱向位移觀測點，并安排專人值班，做好圍堰上下游水位觀測和縱向位移觀測并記錄；加強暴雨期間的值班工作，定期檢查、維護施工圍堰，發現透水、松動等問題及時上報，并進行堵漏、填平、壓實，以確保施工期圍堰安全，為工程提供安全的施工條件。