灌區渡槽沖灌袋圍堰施工問題探討

肖鴻澤

(福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概況及施工難點

海南紅嶺灌區文教分干渠Ⅱ標包含分干渠的樁號21+360-39+160段，長17.800km，3#-7#支渠分別長2.65km、2.86km、5.36km、3.768km和2.649km，本標段的渠線總長35.087km。文教分干渠Ⅱ標8#渡槽樁號35+446-39+104，總長度為3.658km，其中跨文教河的樁號37+286-37+486，灌注樁編號為181#-205#，總共20根。8#渡槽場地屬于低海拔平原地貌單元，地面高程1.0-1.7m，地形坡度較緩，坡度角約10°-15°。渡槽橫跨凹槽中間發育的文教河，河寬200m，實測河床底高程-2.18m。

文教河灌注樁為水中墩，下部樁基為灌注樁，灌注樁基礎深入強風化至少1.5m，樁頂設置尺寸4.5m×2.1m×1.45m的承臺，上部為混合墩，跨河渡槽下游280m處為文昌東郊富豪自來水開發有限公司開發的當地生活取水口。文教河為當地重要的水源保護區，且按照地方政府規定，無論什么情況均不得開閘放水，施工期間不得污染河水。

2 施工方案

結合本灌區渡槽工程概況及施工難點，根據跨河段實測資料、地質狀況以及環保方面的要求，針對文教河8#渡槽跨河段圍堰施工共提出以下3種方案：

方案一：施工棧橋方案。即以所搭設的施工棧橋為施工平臺，充分利用施工平臺進行水下灌注樁、水下承臺及水下排架施工，出水后繼續進行排架及渡槽基座等的施工，待完成后架設渡槽。此方案工程量為820鋼管立柱3.84t，56C工字鋼1.75t，貝雷梁3.75t，18工字鋼3.10t，鋼面板10.05t。工效高，可一次進行20根基礎施工，但是水下灌注樁、水下承臺和水下排架施工對當地生活取用水存在較大污染，不具備可行性。

方案二：土袋圍堰方案。黏土必須從適用的土料場開采，且對土料的性能指標有較高要求，選材范圍較狹窄；工程量黏土2.3×104m3；拋石護腳0.2×104m3；砂包護腳0.1×104m3；覆蓋防護砂+碎石0.16×104m3；350g/m2土工膜0.5×104；填筑過程中因作業面土體堆積過高而容易造成圍堰堰基土體下切及堰體坍塌；堰體容易發生滲漏破壞[1]，如遇汛期，存在較高的運行風險；土袋圍堰分期填筑，在土袋拋填過程中造成生活取用水污染的可能性大，故方案不可行。

方案三：沖灌袋圍堰配合中間充砂法。文教河水深4.0-5.0m，樁號37+286-37+486段支撐架編號為186#-205#，共設置20根水中墩，對主墩下部構造、樁基、承臺施工存在較大影響；工程量砂墊層1.5×104m3；沖灌袋砂0.7×104m3；沖灌袋2.8×104m2；土工布和土工膜各0.3×104m2；砂包護腳0.2×104m3；11月-次年4月的枯水期為旱季，也是最佳的施工季節，通過分段沖灌袋圍堰且中間充砂回填[2]的方式，進行干地施工。堰頂高程4.55m，沖灌袋外側設計坡度1∶1.5，內側坡度1∶1，第一期沖灌袋圍堰主要圍護186#-193#支撐架以上24m×90m的空間，第二期沖灌袋圍堰主要圍護194#-205#支撐架形成以上24m∶130m的空間(具體見圖1)。

圖1 文教河8#渡槽跨河段圍堰分期示意圖

從施工難易程度，整體性、抗沖刷及穩定性，施工材料，技術優劣勢，環境不利影響、經濟性、安全性、適用性、環保性等角度進行以上3個方案的比較，具體見表1。

通過表1對比分析可以看出，海南紅嶺灌區文教分干渠Ⅱ標8#渡槽跨河段圍堰應采用沖灌袋圍堰配合中間充砂法填筑，更具安全性、適用性、經濟性、環保性，施工簡便，汛期運行風險最小。

表1 文教河8#渡槽跨河段圍堰施工方案比較

3 沖灌袋圍堰施工

3.1 施工準備

根據事先設計好的圍堰尺寸確定模袋尺寸，并將土工布加工成沖灌袋形狀。圍堰斷面底寬3-18m，每層厚0.5-0.7m，按照5m高計算，要分成8個袋；第一袋尺寸為90m×18m×0.6m，最上層袋90m×3m×0.6m，各層分別疊放，內外各縮進0.6m。橫向袋裝砂第一層為24m×18m×0.6m，最后一層為24m×3m×0.6m，各層分別疊放，內外分別縮進0.6m。水中所鋪設模袋面層按照5m間隔設置灌砂孔，并將孔口設計成0.3m長的衣袖形狀，方便灌砂。將加工完成的模袋運輸至施工現場，并堆放在防曬防雨位置。

根據施工設計圖及控制坐標計算邊線控制點及堤軸線，為保證測量資料計算結果的客觀準確，應由2人采用2種方法計算，一致后再進行實地放樣。進行沖灌袋圍堰施工時應采用GPS移動站RTK測量放樣，圍堰護坡施工則通過水準儀和全站儀測放。

3.2 清基

將圍堰堤身沖灌袋施工范圍內雜物徹底清除，施工過程中露灘區域由人工清除，對于不露灘地段，通過拖船配合鋼絲繩鐵鏈乘潮掃水的方式清除雜物。為避免圍堰和老堤連接處發生滲水，應徹底拆除老堤護面和拋石護腳，還應在拋石護腳拆除后的泥面再繼續清基30cm，基礎驗槽后其上再鋪設380g/m2復合土工布。

3.3 吹砂船定位

在圍堰外側深水區停置吹砂船，并保證底潮位下吹砂船停靠的穩定性。采用直徑350mm的高密吹砂管將吹砂船與老堤連接，在吹砂管端頭加裝一只六向分流器，并采用法蘭連接，在各分流口安裝閥門以控制流量。吹砂管外接皮龍管，皮龍管另一頭插入沖灌袋袖口進行充灌。

3.4 沖灌袋圍堰施工

8#渡槽圍堰水位較深時，用帶錨機的交通船拋錨至水下沖灌袋外側兩角所對應位置，將兩角固定在老堤，另兩角綁系在交通船繩子上，將皮龍管插入沖灌袋后通過錨機絞動繩子展開袋子，袋體就位后吹砂。在充砂過程中應隨著袋體下沉緩緩松開繩子，避免拉壞袋體，并待袋體飽滿后拔除皮龍管。

8#渡槽圍堰施工到0-1.5m高程水深較淺的位置，圍堰水深能滿足下水要求時在上面直接鋪設砂袋充填施工，一次可進行2-3個砂袋袋體同時充灌，完成后進行第二層棱體錯峰加高，以形成階梯狀流水作業。以人工方式將袋體攤鋪就位后加強固定和管口連接，并充填，充填過程中及時調整輸泥管方向，避免所充填袋體因受力不均而移位。沖灌袋棱體施工過程必須分層錯峰堆疊[3]，有序排列，不留空隙，保證袋體均衡上升，袋體厚度控制在40-50cm/層。

4 結 論

綜上所述，沖灌袋圍堰在海南紅嶺灌區文教分干渠Ⅱ標8#渡槽圍堰施工中的應用是土工合成材料在軟基工程施工方面的大膽嘗試，對于大型圍堰施工，必須適當處理圍堰基礎，并根據堰體高度加強堰體各級加載、靜載時間、加載速度及堰體總沉降量等的控制，避免出現堰體局部滑移。應用結果表明，此種圍堰型式對于沿海、江河入口淤泥地基及圍墾工程、低水位差水閘工程等均較為適用，技術簡便，取材便利，工藝簡單，造價低廉，生態效益好，安全性和穩定性高，具有廣闊的應用前景。