常熟某江邊樞紐圍堰設(shè)計(jì)與施工方案

汪亮

摘 要：常熟某江邊樞紐為通江泵閘，具有防洪、排澇，兼顧暢流活水、通航等作用。工程施工采用斷流施工，布置內(nèi)、外河圍堰形成干地施工條件。根據(jù)樞紐布置、施工條件、施工工期等因素，經(jīng)多方案比選，外河圍堰采用鋼板樁圍堰，內(nèi)河圍堰采用粘土圍堰。施工過程中，通過合理組織，30天完成了圍堰施工，取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：江邊樞紐;圍堰;施工

1工程概況

常熟某江邊樞紐工程設(shè)計(jì)排水流量30m3/s，設(shè)計(jì)引水流量為20m3/s，水閘凈寬10m。工程實(shí)施既是提高太湖流域陽澄淀泖片區(qū)排澇能力的需要，又是實(shí)現(xiàn)常熟市暢流活水的需要。

樞紐工程主要有泵房、閘室、進(jìn)出水池及消力池、內(nèi)外河側(cè)海漫段、內(nèi)河清污機(jī)、外河攔污柵，管理區(qū)等建筑物構(gòu)成，采用“泵+閘”的單邊布置型式。閘室布置于河道東側(cè)，采用升臥門，1孔，凈寬10m。泵房采用3臺10m3/s立式軸流泵，總流量為30m3/s，雙向引排，布置于河道西側(cè)。

本工程等別為II等，主要建筑物為2級水工建筑物，次要建筑物為3級水工建筑物，臨時工程為4級水工建筑物。

2 水文、地質(zhì)、周邊環(huán)境條件

2.1水文條件

2.1.1內(nèi)河側(cè)水位

內(nèi)河20年一遇水位：4.15m

內(nèi)河歷史最高洪水位：4.26m

內(nèi)河警戒水位：3.7m

內(nèi)河近年來常水位：3.3～3.4

2.1.2外河側(cè)水位

外河20年一遇高潮位：6.33m

外河50年一遇高潮位：6.7m

外河多年平均高潮位：5.53m

外河多年平均低潮位：0.95m

2.2地質(zhì)條件

本工程地勘揭示50.30m以淺各土層屬第四系全新統(tǒng)（Q4）至上更新統(tǒng)（Q3）地層，根據(jù)土層成因、時代、工程性能，自上而下可分為7個工程地質(zhì)層，其中①、④層各分為2個亞層，各土層分別描述見表1。

2.3周邊環(huán)境條件

本工程外江現(xiàn)狀河底高程為-1.0～-1.80m，外江堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，堤頂高程8.5m左右，外坡為砌石護(hù)坡，堤腳有拋石。內(nèi)河為漿砌石擋墻護(hù)岸，現(xiàn)狀河底高程為0.5～1.0m，現(xiàn)狀護(hù)岸頂高程5.0m左右。

3 圍堰布置及設(shè)計(jì)方案

3.1導(dǎo)流方案及導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1導(dǎo)流方案

本工程采用斷流施工方案，布置內(nèi)、外河圍堰形成樞紐基坑干地施工條件。在河道斷流期間，原河道的引排水功能由該區(qū)域水系協(xié)調(diào)調(diào)度解決。為保障施工期區(qū)域防洪除澇安全，建議施工期內(nèi)河常水位適當(dāng)降低至3.2m。同時，在河道斷流期間，通過運(yùn)行調(diào)度，加大周邊口門的引排力度，保障除澇安全。

3.1.2導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)工程建設(shè)計(jì)劃，圍堰需要汛期運(yùn)行。

根據(jù)規(guī)范[1]，本工程圍堰的級別為4級，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20～10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)規(guī)范[2]，在已建堤防上破口新建穿堤建筑物時，需跨汛期運(yùn)用的圍堰，不應(yīng)降低所在堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)，外河圍堰應(yīng)滿足50年一遇洪水的度汛要求。

3.2圍堰布置

外側(cè)圍堰距離外河防沖槽約110m，內(nèi)側(cè)圍堰距離老閘閘室約50m。

3.3圍堰設(shè)計(jì)

3.3.1圍堰結(jié)構(gòu)型式比選

本工程圍堰型式主要考慮粘土圍堰、鋼管樁圍堰、鋼板樁圍堰三種圍堰型式進(jìn)行比選。

圍堰型式需充分考慮地基承載力、抗剪強(qiáng)度、抗沖刷能力及抗?jié)B透能力的特征，以確保圍堰穩(wěn)定、安全運(yùn)行。不同型式圍堰特點(diǎn)比較見表2。

從表2及本工程施工特點(diǎn)可知：外河圍堰堰身較高，處于通江口，須考慮水流沖刷對堰體的影響及減少圍堰的維護(hù)工作量，且外河圍堰擋水高度較高，須考慮圍堰的滲透穩(wěn)定，推薦采用鋼板樁圍堰;內(nèi)河圍堰堰身較低，水位變幅較小，推薦采用粘土圍堰。

3.3.2圍堰斷面

（1）內(nèi)河圍堰。內(nèi)河圍堰寬5.0m，頂高程5.0m，水上邊坡為1：2.0，水下邊坡為1：2.5。

（2）外河圍堰。外河圍堰寬9.0m，頂高程8.5～7.5m，現(xiàn)狀河底標(biāo)高為-1.8m左右，圍堰的寬高比0.97，靠近岸邊區(qū)域鋼板樁長15m（有效寬度400mm，有效高度170mm，腹板厚度15.5mm），河槽區(qū)域鋼板樁長18.0m（有效寬度600mm，有效高度210mm，腹板厚度18.0mm），雙排鋼板樁采用兩道φ32鋼筋對拉，第一道對拉鋼筋的高程為7.00m，拉桿間距為1.2m，第二道對拉鋼筋的高程為4.50m，拉桿間距為1.2m。雙排鋼板樁之間回填黏性土。

為增加圍堰的穩(wěn)定，圍堰兩側(cè)設(shè)置戧堤，內(nèi)側(cè)戧堤頂高程4.0m，頂寬4.0m，外側(cè)戧堤頂高程4.0m，頂寬4.0m。

4 圍堰施工方案

4.1圍堰施工安排

圍堰施工分為11個階段：

第一階段：施工準(zhǔn)備。包括人員設(shè)備進(jìn)場，測量驗(yàn)線、技術(shù)交底材料設(shè)備報驗(yàn)等手續(xù)。

第二階段：材料準(zhǔn)備。內(nèi)外河圍堰粘土在建設(shè)單位指定的土料場取土，外河圍堰鋼板樁采取市場租賃。

第三階段：圍堰土方填筑、河道截流斷航。在土料場挖土、裝運(yùn)至圍堰，通過修建的臨時道路運(yùn)入河面進(jìn)行填筑，當(dāng)粘土料填筑形成龍口時，再龍口堆積土方后，由推土機(jī)集中快速挖推至龍口，直至合龍。施工時，先進(jìn)行內(nèi)河圍堰截流合龍，再實(shí)施外河側(cè)圍堰合龍。

第四階段：拉森鋼板樁插打。外河圍堰合龍后，進(jìn)行場地平整，形成打樁平臺，現(xiàn)場安排一臺打樁機(jī)進(jìn)行鋼板樁打設(shè)，從西向東打設(shè)，打設(shè)前應(yīng)試打1-2根，掌握送樁速度與激振動力。

第五階段：鋼板樁內(nèi)第一層對拉及H型鋼圍檁加固施工。

第六階段：土方分層填筑。

第七階段：鋼板樁內(nèi)第二層對拉及H型鋼圍檁加固施工。

第八階段：圍堰頂路面泥結(jié)碎石施工。

第九階段：圍堰驗(yàn)收、基坑排水。

第十階段：圍堰運(yùn)行、觀測與監(jiān)測。

第十一階段：圍堰拆除。土方開挖拆除、鋼圍檁拆除、鋼板樁拔出。

4.2 圍堰施工工藝技術(shù)

（1）內(nèi)河圍堰施工工藝總流程：測量定位→修建臨時道路→接頭處清理→粘土填筑→形成龍口→截流合龍→圍堰整理→圍堰運(yùn)行、監(jiān)測→圍堰拆除。

（2）外河圍堰施工工藝總流程：測量定位→修建臨時道路→接頭處清理→粘土填筑→形成龍口→截流合龍→圍堰整理→鋼板樁外側(cè)，袋裝碎石鋪設(shè)→鋼板樁位置測量放樣→樁機(jī)就位→施打鋼板樁→校核軸線、垂直度→打至設(shè)計(jì)深度→移機(jī)→▽4.5m層H型鋼對拉加固→鋼板樁內(nèi)粘土加高填筑至▽7.0m→▽7.0m層H型鋼對拉加固→頂部泥結(jié)碎石路面施工▽7.5m→內(nèi)外河圍堰驗(yàn)收→基坑排水→圍堰運(yùn)行、監(jiān)測→圍堰拆除。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2017）[M].北京：中華人民共和國水利部，2017.

[2] 中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)規(guī)范（SL645-2013）[M].北京：中華人民共和國水利部，2013.