景德鎮城市供水源頂管工程對防洪堤影響分析

黃 海

（江西省水利水電開發有限公司,江西 南昌 330029）

1 引言

頂管施工是引水工程常見的施工方式,具有非開挖,對既有道路、河道等工程影響小等優勢,在工程實踐中得到了廣泛應用。由于頂管工程采用非開挖方式施工,地質條件的復雜導致工程具有一定的不可預料性,因此,分析頂管工程實施對既有工程的影響是十分必要的[1-3]。

景德鎮城市供水源工程擬在第四水廠取水泵房東北側興建工作井一座,在昌江防洪大堤東側興建接收井一座,頂管從工作井出發至接收井結束。 工作井開挖直徑13.0 m,開挖深度約27.2 m；接收井開挖直徑7.4 m,開挖深度約26.0 m；頂管長度約233 m,管徑1.4 m。見圖1。

圖1 過昌江頂管工程平面布置圖

2 既有防洪堤的現狀

景德鎮市城市供水水源（樟樹坑）工程頂管穿越昌江項目附近有昌江左（東）岸的城東防洪堤,具體為景德鎮市城市防洪工程中的城東堤觀音閣至瓷都大橋段（樁號0-239～1+290.7）,長1529.7 m。

城東堤觀音閣至瓷都大橋段結合城市沿江景觀及道路規劃要求,使防洪堤建設與沿江公路（青塘路）建設相協調,實現打造沿江景觀帶目的。工程實施段防洪堤為土堤,與瓷都大橋連接段采用“L”型防洪墻。該段地基為雜填土,雜填土較厚,雜填土由煤渣、碎磚塊、碎瓷片及建筑雜土等組成,成份復雜,土質不均,結構疏松,透水性強,在堤外高水位作用下地基極易發生破壞,雜填土以下多為砂礫層,厚度不一,為減少堤身滲漏水量,以及降低堤身浸潤線防止堤后產生滲流破壞,原初步設計防洪堤采用復合土工膜防滲,考慮水位降落時,內水不能外退,對迎水坡抗滑穩定不利,并且土工膜施工時容易損壞,土工膜破損后其防滲質量不能保證?？紤]景德鎮市河流為山區性河流,洪水陡漲陡落,一般大洪水引起的高水位不超過2 天。當洪水過后堤身內浸潤區前峰未到地面,通過適當防滲措施,使堤身內浸潤線前峰達不到地面,從而避免滲漏破壞,粘土堤身結合開挖截水槽形成粘土防滲體,有效降低浸潤線水頭,使堤身內浸潤線前峰達不到地面,從而防止下部堤身（雜填土）發生滲透破壞的目的。

樁號0-239～1+015 段,長1254 m,該段為新建土堤,堤段設計洪水位為35.79 m～35.31 m,設計堤頂高程為37.29 m～36.81 m,堤身采用粘土填筑,下設4.0 m深截水槽；堤頂寬5.0 m,設1.0 m高欄桿,背水坡坡比1∶2.5,采用草皮護坡,坡后為20 m寬壓浸平臺,平均厚度1.5 m。迎水坡坡比1∶2.5,采用草皮護坡,堤腳22.50 m高程處平臺,寬度1.5 m～12.0 m。平臺外為拋石固腳,頂寬1.5 m,坡比1∶3.0,再外拋厚1.5 m,寬5.0 m的水平護坡。城東堤頂管穿越昌江項目所在堤段（樁號0-239～1+015段）采用粘土堤身結合開挖截水槽形式進行過防滲處理,粘土堤身結合開挖截水槽形成粘土防滲體,有效降低浸潤線水頭,使堤身內浸潤線前峰達不到地面,從而達到防止下部堤身（雜填土）發生滲透破壞的目的。

樁號1+015～1+290.7段,長275.7m,該段“L”型防洪墻為瓷都大橋連接過渡段,墻高4.76 m,底寬4.76 m,墻厚0.35 m～0.8 m,底板厚0.4 m～0.60 m,墻下設4.0 m深截水槽,墻頂高程36.81 m～35.76 m,頂寬4.65 m,上設1.0 m高防浪攔板,防洪墻后為格賓擋墻,高度0～4.0 m；防洪墻上游面設5.2 m～6.2 m寬平臺,上游坡比1∶2.0,采用草皮護坡,堤腳為格賓擋墻,高度0～3.0 m。墻外為拋石固腳,頂寬1.5 m,坡比1∶3.0,再外拋厚1.5 m,寬5.0 m的水平護坡。防洪墻下為雜填土,雜填土較厚,堤基承載力小,難以滿足砼防洪墻地基承載力要求,需進行地基處理。采用開挖換填地基,回填礫質土碾壓,要求基礎承載力大于12 t/m2。

景德鎮市城市供水水源（樟樹坑）工程頂管穿越昌江項目左（西）岸接收井所在堤防斷面位于樁號0+962 處,設計洪水位為35.33 m,設計堤頂高程為35.85 m,堤身由粘土填筑而成,目前尚在建設之中。堤內路面高程34.00 m,建成后堤高1.85 m。

3 施工對防洪提的影響分析

頂管施工工藝流程見圖2。

圖2 頂管施工工藝流程

景德鎮市城市供水水源（樟樹坑）工程頂管穿越昌江項目所有設施都不在附近防洪堤斷面內,見圖2,雖然左（東）岸頂管接收井邊緣離城東堤（為新筑土堤）背水面堤腳線只有12.45 m,表明其對旁邊城東堤滲流穩定的影響很小。

圖3 頂管與堤防剖面位置關系圖

此外,接收井建造既不破壞城東堤粘土堤身,也不破壞城東堤壓浸平臺后面的截水槽,即不破壞由粘土堤身和截水槽構成的防滲體,從另一角度說明頂管穿越昌江項目的實施對旁邊城東堤滲流穩定的影響很小。

頂管穿越城東堤防位置在堤面（堤頂）以下25 m處,該處土質為板巖（中風化板巖）,頂管施工對堤防形態影響很小。頂管接收井離城東堤內坡地腳線12.45 m,確定接收井基坑開挖范圍和樁位線后,先開挖地表4 m雜填土,合格后施工高壓旋噴樁。樁施工前應試樁,確定預漿液配比、壓力等參數。高壓旋噴樁是較為常用的方案,施工工藝已經成熟,在施工過程中可實現最低程度的擾動[4-7]。

采用以上技術進行接收井基坑開挖,使井壁固結土體具有良好的整體性、均勻性與抗滲性。加上接收井外緣到城東堤地腳距離12.45 m,堤內地面到堤頂過去只有不到2 m的高差,且現在已經完全填平（新堤內坡填高修建城東沿江路—青塘路改造）,頂管穿越昌江項目附近城東堤因此井外周邊土體性狀變化較小,對城東堤堤基安全的影響很小。

4 運行期影響分析

景德鎮市城市供水水源（樟樹坑）工程頂管穿越昌江項目投入運行后,由于過江頂管位于堤頂以下25 m處,同時在河床最低點2.70 m以下,加上該河段基本無新的沖刷,河床與岸線基本處于穩定狀態,過江頂管不會受水流沖刷破壞,不需要挖開堤防或河床進行維護；即使出現頂管管壁破裂漏水等問題,也可以通過停止輸水在管內進行焊接維修。故頂管穿越昌江項目運行期間對城東堤安全影響很小。

由于所有設施都不在河道內,對所在河流斷面流態無影響,對河道無沖刷與淤積影響,對項目所在河段的平面形態不產生影響,對河道河勢穩定不產生影響,對附近防洪工程城東堤基本無影響。

但在遇到頂管管壁破裂漏水,同時頂管管壁與巖孔之間出現較大縫隙,則漏水會通過接收井進入附近城區。如果汛期發生這種情況,則會加大附近城區洪澇防御壓力。

必須對頂管破裂漏水情況實行隨時監測,發現問題及時處理,確保頂管管道長期處于不破裂、不漏水的正常運行狀態。

5 結論

通過分析景德鎮城市供水源工程過昌江段的實際情況,研究了工程施工和運行期間對防洪堤的影響。在施工期間選取合理的施工工藝,加強監測預警工作,可降低工程建設對既有防洪堤的影響。由于工程管道埋深大,不會受水流沖刷破壞,無需開挖堤防、河床進行維護,工程運行期間對防洪堤影響亦較小。因此,昌江段采用頂管施工方式較為可行,適宜性較強。