躍進溝地下涵加固工程降排水施工

陳 航，陳 璐

(1.懷遠淮河河道管理局，安徽 懷遠 233400；2.上海大景綠化工程有限公司，上海 浦東 200127)

躍進溝地下涵建成于1976年，是抽水站樞紐重要組成部分，其作用是向上橋樞紐抽水站輸送茨淮新河右岸躍進溝洼地澇水，設計排澇流量68m3/s。地下涵為穿茨淮新河河底的虹吸式涵洞，總長419.96m，躍進溝側布置涵首控制段。該涵運行多年，部分結構受力和穩定不滿足設計要求。一是混凝土保護層剝落，鋼筋外露、銹蝕，導致結構承載能力下降；二是地基出現不均勻沉降造成建筑物產生傾斜、位移等影響穩定的不利因素。已危及泵站樞紐的安全運行，亟待進行改造。本次加固主要建設內容：拆除地下涵原涵首控制段上部，加澆蓋板形成涵洞，連接老涵；在原涵首控制段外并向躍進溝側接長，其中閘室控制段長7.0m，洞身接長8.0m。閘門為平板鋼閘門，底檻高程15.5m。改建后閘孔5孔，每孔凈寬3.0m，閘頂高程23.0m，工程計劃工期4個月，2016年4月完成。

1 施工降排水施工方案擬定

按設計勘測提供的地質成果，工程區地下水類型主要為孔隙潛水和孔隙承壓水，孔隙潛水主要接受大氣降水和地表水補給。孔隙承壓水主要賦存于相對隔水層下部的⑥層細砂層中，主要受淮北平原深處地下水的補給，承壓水位約為16.2m～16.4m。工程地質情況如表1所列。

表1 工程地質情況表

地下涵上游為躍進溝，下游為排灌站前池，兩者通過地下涵連通，堰內水域面積較大，常年水深3m，初期明水排水量較大；施工后期降排自然降水和基坑滲水，施工降排水為本工程關鍵點和難點。

1.1 設計降排水方案(方案1)

上游擋水圍堰建在施工區域外50m處；下游擋水圍堰建在抽水站前池中部。圍堰采用均質土結構，設計擋水水位18.5m，設計堰堤高程19.5m，兩側邊坡水上1∶3，水下1∶5。施工期躍進溝來水可通過位于地下涵進口上游約300m處的躍進溝排澇閘直接排入茨淮新河。由于地下涵為素混凝土拱涵，經過對洞身結構的穩定復核結果，地下涵洞內水位需維持在16.5m以上。因此需在地下涵原渠道控制段的閘室內增筑副圍堰以保持涵洞內安全水位，主、副圍堰間的地下涵水位需要通過前池灌引涵與芡河連接，通過水泵雙向調節，來滿足涵內安全水深的要求。副圍堰填筑時，洞內水深約有1m，需袋裝土用木船運土進入洞內，逐層擺砌，堰成后頂部高程為18.0m。

1.2 現場擬定方案

結合工程現場情況擬定方案2個，分別為方案2和方案3，方案2的上游圍堰同設計方案，取消抽水站前池中主圍堰和涵洞內的副圍堰，施工期間保留原地下涵涵首控制段閘門，待控制段建成后再行拆除，方案2均采用封堵閘門替代圍堰擋水的方法。

(1)方案2。采用長圓木或角鋼等加工一個比閘門寬度略小的筐體，厚度在1.5m，高度以閘室內水深加超高0.5m為宜，除頂部外四周蒙蓬布并釘牢，將筐體內灌2/3的水深后，用船拖至閘門前，緊靠閘門安放，用粘土將筐內填滿，筐與閘墩、閘門結合部用棉絮填塞緊密，待1周后明水排除，在筐后填筑袋裝土加固，在袋裝土與筐體間用粘土逐層夯實，做為施工期擋水圍堰。

(2)方案3。請專業潛水員對閘門底、側止水填塞封堵，以閘門做擋水圍堰，明水排除后，在閘門前用袋裝土配合粘土填筑1.5m高半月型圍堰，做為閘門封堵后滲水外排積水坑，用以排除滲水以保證施工面干燥。

2 方案優劣分析

2.1 施工工期對比

方案1施工工期占整個工期的1/4，所占比重過大，已嚴重影響整個工期；方案2、方案3，工期僅有10余天，占整個工期比重較小，對工程進度有利。

2.2 施工的難易程度對比

在方案1中，下游圍堰與上游圍堰同時施工，副圍堰填筑需堰內水位降至16.5m高程后進行，考慮到洞內場地狹小，有1m水深，土料運輸及擺砌均受限，難以大面積展開，費時費力；

在方案2中，地下涵涵首控制段內閘門封堵，與上游圍堰填筑可同步施工，土料運輸采用手推車，搭設腳手架運至拋投施工點，便利快捷，但封堵筐體沉放、土料的拋投以及密實性難以控制，擋水效果能否滿足要求有待商榷；

對方案3，閘門封堵施工需專業潛水員實施，施工單位自身無實施能力，需外包作業，相較方案1、2施工難度較小，易實施，擋水效果明顯。

2.3 經濟效益對比

方案實施所耗經費，方案2較節省外，其余方案相差較小。各方案施工要素對比如表2所列。

表2 方案施工要素對比表

2.4 降排水設備和人員投入對比

方案1涉及上、下游圍堰和副圍堰的維護和抽水設備管理，上、下游圍堰有茨淮新河相隔，距離達3km，需專人24h在下游圍堰處管護，同時觀測地下涵出口水位，隨時開機對地下涵內的水深進行調控，以保證16.5m的安全水位。方案2、方案3僅需在施工域內設專人運行維護排水設備，人員和設備方面所需較少。

2.5 施工方案的選定

降排水綜合考量，選用上游圍堰配合渠首控制段閘門底、側止水填塞封堵的方案3。

3 降排水的施工

3.1 上游圍堰施工

躍進溝側圍堰采用單向進占立堵填筑，水上方采用拖拉機進行壓實，壓實度達到設計要求，經檢測不低于0.90，填筑土料為指定的取土場開挖的粘性土。成形后的圍堰在躍進溝側鋪設塑膠彩條紡織布，防沖防浪。工程完成后圍堰拆除用長臂挖掘機直接挖除，土方用于回填躍進溝附近的低洼地和廢塘。

3.2 渠首控制段閘門封堵

(1)前期準備。工程開工前與專業潛水員簽訂勞務合同，進行技術和安全交底。潛水設備由潛水員自備，填塞用材料棉絮、黃油、棉繩由施工單位按技術方案要求備足。

(2)填塞材料制備。棉絮尺寸為1.8m×1.2m(長×寬)，重2kg為宜。將棉絮平鋪在模板或干凈的砼地坪上，用棕毛刷將黃油均勻涂刷在棉絮表面，厚度3mm～5mm，均勻一致。以棉絮長邊為軸，將棉絮緊緊卷成直徑15cm～20cm長卷，并用棉繩將長卷螺旋形拴緊，黃油彌補棉絮的空隙，增加棉絮的不透水性，保證填塞止水效果。

(3)填塞作業。作業時間選在上游圍堰完成具備排水條件，正常排水1h后進行。利用水頭差形成的水壓，促使填塞時容易吸附填塞。潛水員下水前檢查潛水裝備，確定設備完好正常、工器具配戴齊全，接受下潛指令下潛，水上人員收到潛水員下潛到位的信號后，將棉絮條用繩索吊入水中，由潛水員接收。填塞時要將棉絮條用長螺絲刀將棉絮塞緊、填滿側、底止水縫隙，棉條相接處要重疊10cm左右，做到條與條之間無縫無間。潛水員下水后每隔一定時間出水休息，禁止長時間水下作業。

3.3 排水

(1)基坑明排水。基坑明排水主要是圍堰填筑后基坑內積水，躍進溝水深3.0m，前池內水量約2.38×104m3。考慮圍堰安全，排水不能過快，每天降水0.5m，安排在7～8天內排完。考慮滲水等因素，初期前池內排水流量約300m3/h，選用ISG100-125型(單機Q=100m3/h，功率11kW)離心泵3臺。

(2)基坑經常性排水。本工程地基土主要為素填土及重粉質壤土，其滲透系數較小，由于基礎地質條件較好，基坑經常性排水主要是土圍堰滲水、施工廢水及封堵閘門滲水等，圍堰滲水沿圍堰側開挖排水溝進行抽排，在原控制段閘門前填筑1.5m高半月型圍堰截滲聚水抽排，共安排10臺25mm潛水泵作業。

4 結束語

水利工程基坑降排水方案的選取對施工質量相對重要，其直接影響著水利工程施工的質量、進度以及工程效益。茨淮新河躍進溝地下涵加固工程降排水施工，根據現場具體情況、地質條件、工期等方面綜合考慮，從技術的可行性入手，選擇了合理的降排水方案，取得了理想的降排水效果，加快了進度，縮短了工期，節約了工程成本。