漳湖站工程施工安全度汛技術措施

徐衛星

(望江縣水利局,安徽 安慶 246200)

1 漳湖圩漳湖站工程基本情況

望江縣漳湖圩漳湖站工程屬國家發改委、水利部、財政部《加快災后水利薄弱環節建設實施方案》易澇區排澇能力建設項目,亦是《安徽省加快災后水利水毀修復與薄弱環節建設性治理三年行動方案》易澇區排澇能力建設項目之一,工程位于望江縣漳湖鎮,長江同馬大堤(樁號 121+132)內側。工程建設主要任務是提高漳湖圩的防洪排澇能力,兼顧代排武昌湖洪水功能。設計安裝6臺立式混流泵,總裝機13 800 kW,設計排澇流量為91.5 m3/s,代排武昌湖洪水流量為105 m3/s。泵站規模為大(2)型,工程等別為Ⅱ等。主要建設內容為拆除現狀漳湖站移址新建漳湖站、改建漳湖二站出水渠:新建漳湖站主要建筑物為進水渠、進水控制閘、前池、泵房、壓力水箱、穿堤箱涵及防洪閘(漳湖閘)等。經安徽省水利廳批復,核定工程總投資34 860萬元,總工期24個月。

2 工程形象面貌要求及度汛影響分析

2.1 工程形象進度目標及進展情況

望江縣漳湖圩漳湖站工程于2021年10月15日開工,2022年汛前,該工程汛前形象進度目標一是穿堤箱涵、防洪閘及出水渠完工,同馬大堤復堤;二是泵房段5.4 m高程以下部位、進水前池底板、進水前池5.4 m高程以下邊墻施工完成,并對已完成部位進行防護,基坑滿足過流要求,保證汛期過流排澇。

截至2022年4月30日,穿堤涵、防洪閘已按計劃完成,同馬大堤復堤,防洪閘鋼閘門及啟閉機安裝調試完畢,具備擋洪條件;泵房段施工至5.4 m高程。

2.2 度汛影響分析

2.2.1 降水

根據工程區附近武昌渡雨量站1971-2019年歷年實測資料統計分析,本區多年平均降雨量為1 249.0 mm,降水量年際變化較大,年最大降水量為2 296.1 mm(1999年),年最小降水量為795.4 mm(1978年),豐枯水年降水量相差2.9倍。降水的年內分配亦很不均勻,暴雨多集中在4～7月,約占全年的55.8%。區內多年平均有效降水(日降水量大于2 mm)天數為78 d;多年平均最大1 d降水量97.5 mm,歷年實測最大1 d降水量為281.5 mm(1995年5月24日);多年平均最大3 d降水量142.1 mm,歷年實測最大3 d降水量為377 mm(2016年7月1日-3日)。

2.2.2 排澇期設計外水位分析

該工程選取6月下旬至7月中旬作為設計主排澇期(6月21日-7月20日)。

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根據本次收集到的華陽閘閘下水位站、安慶水位站1956-2019年共64年的同期日平均水位資料,直線內插推求出漳湖閘處歷年外江日平均水位,采用P-Ⅲ頻率曲線推求出不同頻率的設計外水位。

根據計算,漳湖閘處主排澇期最高3 d平均水位多年平均值為13.84 m,5年一遇水位為15.19 m,10年一遇水位為16.03 m,20年一遇水位為16.75 m。漳湖閘處主排澇期最高1 d平均水位多年平均值為13.89 m,5年一遇水位為15.25 m,10年一遇水位為16.09 m,20年一遇水位為16.82 m。根據漳湖閘處歷年外江日平均水位,計算得出漳湖閘處主排澇期多年平均水位為12.70 m。根據漳湖閘處歷年外江日平均水位,計算得出漳湖閘處主排澇期最低水位多年平均值為11.15 m。

2.2.3 施工期度汛影響重點分析

(1)水渠堤壩。泵房及前池基坑位于現狀出水渠南、北堤壩之間,汛期,漳湖圩排澇、排洪時基坑過水,南、北兩側出水渠堤壩和同馬大堤一道擋洪,是該工程施工期防洪保安的重點部位。因泵房、前池及出水渠堤壩基坑側已開挖部分未回填到5.4 m高程,過水前應對已開挖出水渠堤壩進行滲流及穩定分析,并采取專項支護措施。

(2)前池基坑。汛期施工(5月份),因長江水位上漲,內(前池)外(長江)水位差加大,可能發生滲透破壞,應對前池基坑進行滲流穩定計算,并按計算成果采取防滲、防沖措施。

3 施工期度汛技術措施

3.1 導流工程措施

根據漳湖二站枯水期導流抽排情況,現狀能利用漳湖二站排水流量為10.8 m3/s。為保證漳湖二站原有排澇能力,在漳湖二站排水流量僅為10.8 m3/s的工況下,在新漳河上游賽口閘處增設3臺1 m3/s流量的臨時機組,以滿足漳湖圩非汛期排澇要求。

完善漳湖二站導流設施,一是在導流管出口處安裝拍門,以封擋外江洪水,并在導流管出口加強防沖保護,按不小于4 m/s流速進行處理;二是對導流管沿線進行巡視檢查,對出現漏水、垮塌、損壞等部位及時進行加固修復,保障導流管排水暢通。

3.2 穿堤涵及防洪閘工程措施

汛前,穿堤涵及防洪閘已全部施工完成并具備運行條件,同馬大堤復堤。穿堤涵及防洪閘直接承擔對江擋洪,同時亦是漳湖圩排澇通道,是安全度汛的重點工程,主汛期應做好以下工作:汛前對須防洪閘鋼閘門進行一次有載啟閉試運行,確保汛期防洪閘門啟閉工作正常;穿堤箱涵通水前應清理箱涵內的淤泥、垃圾等廢棄物,并應通過通水驗收;汛期對同馬大堤邊坡及截排水溝進行巡視檢查,對出現漏水、垮塌、損壞等部位及時進行清理、疏通及修復;汛期應增加同馬大堤、防洪閘的監測頻次,并形成監測記錄;做好水情預報工作,加強預警系統及險情處理措施。

3.3 匯水箱及泵房工程措施

已施工的匯水箱及泵室底板基礎周邊可采用編織袋裝土等防護,建筑物周邊土方回填后,沿建筑物周邊2 m～4 m范圍的過流面采用編織袋裝土人工碼放防護,防護厚度至1.0 m;已施工的外露止水帶可采用鋼保護罩或槽鋼等進行加固保護;基坑過流前,泵房段混凝土澆筑5.4 m高程,兩側邊墻回填至4.2 m高程,左右兩側開挖邊坡恢復至不陡于1∶3。

3.4 前池防沖、防滲要求

根據地質資料,前池底板坐落于淤泥質粉質黏土夾砂層,其細粒土(粒徑≤0.005 mm)質量百分數約27%,孔隙率約50%,根據《堤防工程地質勘察規程》(SL 188-2005)附錄D.0.2判斷滲透變形為管涌型滲透破壞,其臨界水力坡降為:

(1)

其中,d3為土的顆粒粒徑,0.000 5 mm,小于該粒徑土的質量占總質量的3%;k為土的滲透系數,取為1.04×10-4cm/s;n為孔隙率,按地勘資料取平均值,50%;計算得土的臨界水力比降Jcr為0.728。

允許比降為:

=Jcr/K

(2)

其中,K為安全系數,取值2。

經計算,前池地基土允許滲透比降為0.364。選取外江6.5 m,7.0 m,8.0 m,9.0 m,10.0 m,11.0 m,11.44 m(4月份10年一遇洪水位),13.23 m(5月份10年一遇洪水位)8個水位進行前池基坑滲流穩定計算,由計算結果知,當外江水位超過8.0 m時,出逸點垂直滲透比降大于地基土允許滲透比降,不滿足規范要求,可能發生滲透破壞。

選取外江水位11.44 m(4月份10年一遇洪水位),13.23 m(5月份10年一遇洪水位)及18.07 m(設計洪水位)進行充水平壓后的基坑滲流穩定計算,計算結果如表1所列。

表1 充水平壓后滲流穩定計算成果表

經計算,為防止前池基坑發生滲透破壞,須控制基坑內外水頭差不超過8.0 m。

前池過水前須完成開挖部位的回填,回填高程滿足施工期間外江水位對前池部位滲流穩定要求。回填后對回填部位采用0.45 kg/m2的帆布鋪底防沖保護,帆布上面每隔3 m采用編制袋裝土壓重保護。

3.5 現狀出水渠堤壩穩定分析及處理措施

選取現狀出水渠堤防最大開挖斷面進行滲流及穩定分析計算。計算外水位按汛期堤外地下水埋深1.0 m取用,即外水位采用11.0 m。根據地勘報告,采用AutoBANK進行計算,出水渠兩岸堤防(基坑邊坡)抗滑穩定系數小于1,不滿足規范要求,計算結果如表2所列。

表2 現狀出水渠堤防(基坑)穩定計算成果表

經計算,當出水渠堤防(基坑)內水位高于4.0 m時,抗滑穩定系數滿足規范要求,汛期基坑過水時內水位與外江水位持平(漳湖圩排澇時,防洪閘開啟),堤防安全穩定。已開挖的堤防邊坡采用土方回填進行有效加固,邊坡陡于1∶2部分堤壩打鋼板樁支護,過流易沖刷部位噴混凝土防沖,確保基坑過水安全。

3.6 安全監測

汛前需對該工程相關建筑物和觀測設施進行全面巡視檢查,做好記錄,存檔備查。充分利用已經實施的永久觀測設施及臨時觀測設施,加強安全監測,發現問題及時上報。巡視檢查重點內容包括:①檢查各水工建筑物混凝土結構有無裂縫、破損和掉塊等情況。②檢查水工建筑物各分塊結構有無張開、縮小、錯動等變形情況。③檢查閘門、啟閉機等金屬結構設備防腐及銹蝕情況,各觀測設施是否完好。④檢查基坑及邊坡有無滲漏、管涌、流土等滲透破壞現象。

安全監測包括但不限于:堤防(圍堰)內、外水位觀測;滲壓監測;各建筑物位移觀測(含水平、垂直位移);基坑邊坡變形觀測;同馬大堤復堤變形及沉降觀測等。在基坑四周邊坡坡頂和中間平臺各設不少于3處觀測點用于基坑變形觀測;在同馬大堤迎水面、背水面各設3處觀測點用于新建堤防變形觀測,兼做堤防沉降觀測點。當工程附近發生有感地震、遭遇超標準洪水、遭受水位驟升驟降等其他可能影響工程安全的特殊情況時,應增加觀測頻次,觀測出現異常,應立即進行復測并及時上報。

4 結束語

2022年汛前,漳湖圩漳湖站工程項目法人組織設計、施工、監理等參建單位制訂了科學、切實可行的安全度汛技術措施和預案,汛期各參建單位依據度汛預案確定的職責分工,嚴格落實安全度汛各項措施,主體工程按汛前形象面貌要求施工到位。主汛期的6月份,外江最高水位達14.27 m,泵室基坑及時充水平壓,未發生滲流破壞;復堤后的同馬大堤及出水渠堤防汛期安全穩定,工程安全度汛,為該泵站工程汛后及時復工,并按照批準的設計及時發揮效益提供了堅實的保障。