觀瀾橋泵站砂卵石地基上土圍堰與防滲施工

羅海軍 郴州市水電建設公司

山地和丘陵地區(qū)的河流一般覆蓋層較厚，且覆蓋層多為透水性較大的砂或砂卵石，而在砂卵石覆蓋層上修筑水利工程，首先要進行圍堰，在砂卵石層上圍堰采用最多的是混凝土墻圍堰、高噴灌漿圍堰、充填灌漿圍堰等，而在一些中小型水利工程中，由于采用以上方案施工工期長，施工成本高而不經(jīng)濟，因此采用粘土心墻+土袋圍堰的施工方案能在砂卵石覆蓋層的河流中，低成本、高效率，快速的修筑圍堰。

1.工程概況

辰溪縣城緊臨沅水，縣城沅水20年一遇洪水位為125.15～125.87m，與城內(nèi)低洼地帶的高程有4～6m的落差，采用堤防工程加以防護。辰溪縣城市防洪工程分為三部分。辰溪縣柳樹灣段防洪治理及雙溪撇洪工程(涵閘、泵站部分）屬于城市防洪工程中的治澇工程，主要建筑包括柘坪涵閘和觀瀾橋泵站兩部分。

觀瀾橋泵站位于雙溪河口的觀瀾橋與沅江防洪堤之間，河床地面高程111.1～114.3m，站址河床寬36m，觀瀾橋至防洪堤距離約38m。地層巖性上部為砂卵石層，松散至密實，厚6.1～7.1m，下伏基巖為中侏羅統(tǒng)（J2）紫紅色砂巖，強風化層厚約6.4m，巖體完整性較差。廠房基礎開挖至109.50m,建基面為砂卵石層。觀瀾橋泵站建筑物等別采用Ⅲ等3級，泵站建筑物設計防洪標準采用30年一遇，校核防洪標準采用100年一遇；排澇標準：10年一遇。

2.導流方案的設計與優(yōu)化

2.1 選擇施工時段

結(jié)合施工現(xiàn)場實際條件和辰溪縣的氣候情況，泵站施工導流標準取5年一遇標準，洪峰流量為3.14m3/S，辰溪縣雨季集中在4月至9月，因此圍堰排水時段為10月至第二年3月，需修筑臨時施工圍堰。

2.2 施工方案的確定

在擬建觀瀾橋泵站的上游約90米處有一座已經(jīng)建好的混凝土滾水壩，壩頂寬1.5米，高2.2米，壩長約25米，在擬建觀瀾橋泵站的下游為沅江，沅江屬丘陵山區(qū)河流，其沉積物質(zhì)以砂、砂卵石、圓礫石等為主，并伴有漂石、細砂及淤泥等。

根據(jù)雙溪河及沅江的實際情況，可采取以下幾種施工方案進行比選：

方案一：上下游均采取土圍堰，施工成本低，工期短，但是由于砂卵石地層，使得圍堰透水性強，基坑排水壓工作量大，堰體自穩(wěn)定性較差等。

方案二：上游采取土圍堰，下游采取鋼板樁圍堰，施工成本高，工期長，由于砂卵石地層使得鋼板樁插打過程困難或出現(xiàn)插打質(zhì)量不合格的風險。

方案三：上游采用土圍堰，下游采取土圍堰+高噴灌漿的方案，施工成本中等，施工工期中等，施工時占用場地較大，需先填筑土圍堰，施工工序較多。

通過上述幾種方案的對比，最終采用方案一，并對方案一進行加強優(yōu)化，上下游均采取土圍堰，然后上游采用袋裝土圍堰，外借粘土裝袋，下游臨水面采用拋石防沖，中間采用粘土心墻形式進行圍堰，增加堰體的穩(wěn)定性，圍堰堰頂寬3m，堰頂高5年一遇洪水位0.5m，迎水面坡比均為1.:2，背水面坡比均為1:1.8。心墻底寬4.35m，頂寬3m，采用外借優(yōu)質(zhì)黃粘土，其余均為可利用的開挖料，見圖2。

圖1 觀瀾橋泵站施工一期圍堰平面布置圖

圖2 下游圍堰橫斷面圖

導流方案根據(jù)施工場地實際情況，優(yōu)先考慮全段導流方案（即涵管導流），由于雙溪河較窄，只有約35米寬，不滿足束窄河床導流的方式，因此根據(jù)設計洪水位成果表以及施工圖紙經(jīng)計算，采用3根并行Φ1000離心式鋼筋混凝土管Ⅰ級管進行導流，見圖1。

3.圍堰施工

圍堰的施工順序為，先施工上游圍堰，再施工管涵導流，最后施工下游圍堰，為滿足工期和質(zhì)量等要求，采取如下施工方案。

3.1 施工準備

施工圍堰大約需要填筑粘土3950m3，土石填筑12770m3，拋石3120m3。粘土采用距離工地5Km外取土場的優(yōu)質(zhì)黃粘土，用自卸汽車裝運至工地，土石料采用基礎開挖料及河灘砂石料，拋石采用距離工地6Km外石料場的新鮮塊石。

上游圍堰施工工藝流程：現(xiàn)場勘察→設備、材料準備→測量放樣→基礎清理開挖→編織裝土堆碼→心墻粘土振搗壓實→圍堰加固。

下游圍堰施工工藝流程：現(xiàn)場勘察→設備、材料準備→測量放樣→基礎清理開挖→上下游戧堤進占→圍堰合龍→堰體及心墻填筑防滲施工→拋石護坡→圍堰加固。

3.2 圍堰的施工

（1）現(xiàn)場勘察：進行現(xiàn)場勘察，查看現(xiàn)場水文地質(zhì)情況，確定圍堰材料堆放場地，材料運輸線路、運輸方案等。

（2）設備、材料準備：對圍堰粘土、防沖塊石、編織袋、粘土振搗壓實機具等材料和設備準備到現(xiàn)場。

（3）測量放樣：根據(jù)施工圖紙，測量人員分別對泵站和圍堰的軸線、邊線、控制點進行測量放樣，并在相應的點位打樁標識清楚。

（4）清理基礎開挖：上游滾水壩及壩腳采用PC120型挖掘機和人工輔助清理后即可填筑土袋圍堰，下游圍堰采取2臺PC200型反鏟挖掘機對岸坡砂卵石、淤泥覆蓋層進行開挖，采用10t自卸汽車裝運至指定棄渣場或現(xiàn)場監(jiān)理機構(gòu)指定的堆放場地。

（5）編織袋裝土堆碼：投放袋裝量為袋容量1/3～1/2的編織袋，編織袋投放前清除堰底河床上的雜物、垃圾等，以減少滲漏；袋口用麻繩綁扎，并進行平整。投放編織袋時采用順坡滑落的方式，并上下層互相錯縫，堆碼整齊，在水中投放編織袋，用一對帶鉤子的桿子鉤送就位。

（6）心墻粘土振搗壓實：編織袋堆碼到一定長度和高度時，及時填筑抗?jié)B性能較好的粘土。填筑土方時，填筑速度，不宜超過碼袋的速度，應保持一定的距離，以免編織袋直接落在松散填土上，但也不宜太滯后，否則投袋碼袋不方便。在填筑（粘土）時不直接向水中鋪土，應將土倒在已出水面的堰頭上，自河床的淺水側(cè)逐步向深水方推進，嚴防涌水，同步進行振搗壓實，以減少滲漏，加強堰堤的強度和穩(wěn)定性。

（7）上下游戧堤進占（見圖1）：采取兩臺PC200型反鏟挖掘機，在下游圍堰的上下游各布置一臺，根據(jù)施工速度確定好自卸汽車運輸粘土的進場，沿著圍堰的軸線，上游從D點向C點方向進占，下游從A點向B點方向進占，上下游同時施工作業(yè)。

（8）圍堰合龍：上下游圍堰沿著圍堰軸線同時推進，同時涵管導流也同步推進，穿過下游圍堰延伸至沅江常水位，由于是采取涵管導流，圍堰合龍時根據(jù)導流涵管敷設相配合順利完成導流。

（9）堰體及心墻填筑防滲施工：堰體采用土石料填筑，土石料來自基礎開挖和河灘履蓋層，在水下部分采用水下自然密實，水上部分采用12噸振動壓路機、自卸汽車、PC200型反鏟挖掘機等配合分層壓實，層厚控制在0.5米左右，圍堰防滲心墻為優(yōu)質(zhì)黃粘土，圍堰粘土心墻填筑壓實度不小于0.93，粘土心墻利用挖掘機沿著圍堰軸線，挖一道深槽，深槽下寬2.35米，上寬4.35米，深約1米，深槽開挖后，自岸坡兩邊向中間填筑粘土，待粘土填出水面后，采用凸型碾分層填筑壓實，分層厚度控制在0.35米左右，分層填筑堰頂114.70m高程。

（10）拋石護坡：下游圍堰的迎水面，采用外購塊石進行拋石防沖，拋石的石料采用新鮮巖石，容重應大于2.5t/m3，單塊石粒徑0.2～0.6m，平均料徑0.4m，粒徑大于0.4m的比例應大于85%。水下部分采取自卸汽車和反鏟挖掘機配合拋投，水上部分采取人工護坡砌筑整平，水下厚度控制在2米左右，水上部分按照堰頂0.5米厚逐步調(diào)整厚度。

（11）圍堰加固：圍堰填筑完成后，應全面檢查圍堰，對不穩(wěn)定和薄弱點進行加固。

4.結(jié)束語

圍堰填筑完成后，經(jīng)基坑開挖檢驗，粘土心墻+土袋圍堰的施工是成功的，基坑開挖后，圍堰體很穩(wěn)定，堰體沒有發(fā)現(xiàn)滲水，基坑底局部有少量涌水，原因是砂卵石層與土圍堰接觸之間填筑不均勻或繞滲導致的，但是滲水量很小，不影響施工。一期圍堰除了與混凝土防洪堤接頭處有少量滲水外，整體防滲效果較好，與防洪堤接頭處的滲水，采取在離接頭2米外設集水井，采用潛水泵抽排，總體而言一期圍堰從開始至拆除前，整體運行良好。