樁膜圍堰在清安河聯(lián)鎖式空箱擋墻護岸施工中的應(yīng)用

楊忠華 張德華

樁膜圍堰在清安河聯(lián)鎖式空箱擋墻護岸施工中的應(yīng)用

楊忠華 張德華

一、工程概況

清安河位于淮河流域洪澤湖下游淮安市境內(nèi)，是淮安市區(qū)京杭大運河和里運河之間唯一的排水通道，承擔(dān)淮安市主城區(qū)清江浦、淮安區(qū)、生態(tài)新城區(qū)共計24.37km2的排撈任務(wù)。清安河起于淮安市船舶修理廠，止于淮河入海水道清安河穿堤涵洞，河道全長22.04km。由于河道多年來存在淤積、排水不暢問題，同時隨著河道周邊行政區(qū)劃的調(diào)整，政府組織實施清安河水系連通工程，其中實施河道清淤6.57km，聯(lián)鎖式空箱擋墻護岸長200m。

二、設(shè)計參數(shù)

1.工程水文

根據(jù)《南水北調(diào)東線第一期工程淮安市截污導(dǎo)流工程初步設(shè)計報告》（2007年）新穿運洞洞上水位為7.13m，洞下水位為6.30m，上游1.90km處的生態(tài)新城改道段末端水位7.69m。

此次水位按照下游穿運洞上水位向上推求，并與原河道水位相銜接，確定鹽化廠位置清安河設(shè)計水位為7.68m，河下大橋位置設(shè)計排澇水位7.54m，友誼橋處排澇水位7.43m，穿運洞洞上水位為7.13m。

2.地質(zhì)

蘇北平原為第四系覆蓋，地層屬揚子地層區(qū)，全區(qū)無基巖出露，第四紀(jì)沉積物最大厚度大于300m。構(gòu)造隆起區(qū)較小，為數(shù)十米到近百米。成土母質(zhì)均為第四紀(jì)黃土，后受黃河、淮河、洪澤湖影響，形成北部為黃泛沖積平原，南部為河湖相沉積平原。主要土質(zhì)為人工土、粘性土、砂類土等，綜合分析認為，場地區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好。

三、護岸型式

此次采用的箱式連鎖墻砌塊規(guī)格型號為2.0（1.0）m×1.2m×0.6m（長×寬×高），強度為C30，抗凍等級為F50，在滿足混凝土強度、抗凍等指標(biāo)前提下，砌塊尺寸可微調(diào)，砌塊內(nèi)回填素土。墻后回填土應(yīng)分層夯實，厚度為15～20cm，壓實度不小于0.91。

根據(jù)工程設(shè)計，位于生態(tài)新城段樁號20+927～21+127段，常水位以下鋪設(shè)生態(tài)預(yù)制塊護坡，排澇水位以下、常水位以上新建抗震式生態(tài)聯(lián)鎖墻，排澇水位以上鋪設(shè)草皮進行防護。聯(lián)鎖式預(yù)制空箱尺寸見圖1,護岸典型斷面設(shè)計型式見圖2。

四、導(dǎo)流方案選定

清安河作為市區(qū)西南化工區(qū)及兩運夾灘之間的唯一排水出路，不能全線斷流施工，因此，導(dǎo)流成為本次清安河工程實施的關(guān)鍵。因此，切實可行的施工導(dǎo)流方案，既涉及施工方法，又對工程的質(zhì)量、進度、投資有較大的影響。

1.導(dǎo)流工程等級

根據(jù)清安河疏浚工程等級為Ⅳ級，確定清安河下段導(dǎo)流工程等級為Ⅴ級。

2.導(dǎo)流流量

經(jīng)計算，清安河下段三年一遇，排澇流量為8.5m3/s，下段河道日常生活、工業(yè)污廢水為1.5m3/s。因此導(dǎo)流流量為10m3/s。

3.導(dǎo)流方案

樁號20+927～21+127位置，新建抗震式生態(tài)聯(lián)鎖墻段擬采用樁幕圍堰方案，于河道中心打設(shè)樁膜隔水圍堰，利用半幅河道進行導(dǎo)流，另半幅河道斷流施工。

4.圍堰方案

新建聯(lián)鎖式擋墻處設(shè)計采用樁膜隔水圍堰施工方案。圍堰方案如下：

圖1 聯(lián)鎖式預(yù)制空箱尺寸圖

圖2 聯(lián)鎖式預(yù)制空箱擋墻護岸典型斷面圖

沿河道方向在擋土墻外2m左右，每隔50～80cm打一根φ50mm鋼管樁，計兩排，兩排樁間距1.0m，鋼管入土深度一般為3.0m以上，施工段兩端同時也打上鋼管樁封閉，工段長一般在200m左右，鋼管樁中間加上橫撐固定，每2m左右設(shè)置一根斜支撐，以加強橫向強度（視具體情況而定，擋水深度小于1m時可不設(shè)斜撐）。在兩排樁內(nèi)側(cè)加擋水板，擋水板可一般采用竹笆、模板等；再在擋水板外側(cè)鋪設(shè)“U”型隔水膜，隔水膜采用350g/m2土工膜或隔水彩布條；膜內(nèi)填土封閉，截斷滲水。樁膜隔水圍堰結(jié)構(gòu)示意圖如圖3。

5.穩(wěn)定復(fù)核

為保證工程安全，對施工圍堰的穩(wěn)定性進行了復(fù)核計算。鋼管樁承擔(dān)的水平方向壓力由樁受到的被動土壓力及斜支撐承擔(dān)。被動土壓力計算式按朗肯土壓力計算：

σp=rzkp

式中：kp=tg2（45°+φ/2）

σz—朗肯被動土壓力強度；

r—土的浮容重，取r浮= 19.0kN/m3（粘土）；

z—樁的入土深度，取z=2.0m；

kp—朗肯被動土壓力系數(shù)；

φ—土的內(nèi)摩擦角，取φ=25°（粘土）。

kp=tg2（45°+25°/2）=2.464

σz=19.0×2.0×2.46=93.63kN/m3

一根樁所承受的被動土壓力p樁為：

p樁=1/2σz×z×d

其中d為樁的直徑，d=0.05m。

p樁=1/2×93.63×2.0×0.05 =4.68kN

假設(shè)每米長度打鋼管樁3根（兩根豎樁，一根斜撐），每2.0m設(shè)一根斜支撐，則3根鋼管樁被動土壓力和為3p樁=14.04kN。

在鋼管斜支撐下的鋼管樁的受力示意見附圖，簡化為簡支梁計算：

p土×（3.3+2.0×2/3）-p水×2.5× 2/3=0

p土=（30.63×2.5×2/3）/（3.3+2.0× 2/3）=11.02kN＜［p土］=14.04kN，滿足要求斜撐力。

RA=2×（p水-p土）=（30.63-11.02）=2×19.61=39.22kN，擬選用φ50鋼管作為斜支撐材料。

為減小斜支撐壓力，同時保證圍堰的整體性，擬加一排鋼管，并且與受力鋼管用扣件聯(lián)結(jié)成整體。經(jīng)復(fù)核，工程穩(wěn)定滿足施工要求。

五、圍堰施工

1.圍堰支架的搭設(shè)

由于圍堰施工時在水中作業(yè)，在河中進行圍堰拼裝，所以預(yù)先在陸地上進行分段安裝，以便成型后吊裝就位?？紤]到支架吊裝方便，每段支架長度不宜過長，自重不能過大，根據(jù)鋼管和鋼模板的模數(shù)，確定圍堰每3m一段。為了保證圍堰在水中受力均衡，在搭設(shè)時必須嚴(yán)格控制高端和寬度值。各個結(jié)點利用轉(zhuǎn)軸卡子卡接牢固，不得有松扣現(xiàn)象，防止應(yīng)力集中，而造成支架垮塌；立桿用3m架子管聯(lián)接成一體，增加整體穩(wěn)定性。

2.模板鋪設(shè)

每段支架搭設(shè)完成后，在支架斜面上鋪設(shè)鋼模板。鋼模板橫向鋪設(shè)，選用無撬邊、無破損的模板，以減少接縫和防止產(chǎn)生較大縫隙；為防止污染河水，鋪設(shè)前對鋼模板全部進行清理，并用洗衣粉將油污洗凈。模板用鉛絲固定在支架上，模板與搭板之間也用鉛絲聯(lián)接，接縫緊密以盡量減小縫隙，以減少河水對防水布產(chǎn)生的壓力。圍堰拐角處的支架在陸地上放樣拼裝，以便于安放時能與兩側(cè)支架順接，減小接縫，使防水布的鋪裝更加平順。

3.防水布鋪設(shè)

防水布鋪設(shè)順序為先下游后上游，逆水流方向鋪設(shè)，順?biāo)畨翰纾缓拥灼戒佋O(shè)1.5m，在其上沉入沙袋使防水布與河底、模板緊密接合，以減少滲水。沙袋壓在防水布外沿、中部及防水布與模板的轉(zhuǎn)角處，沙袋要排列緊密。為便于防水布沉入水底，在防水布水中一端水拴上沙袋，將防水布伸展平順后沉入水中，另一端固定在支架上。沙袋采用尼龍袋，防止袋體在水中腐爛，同時袋口用繩子綁牢，以便圍堰拆除時能將其徹底撈出。

4.基坑排水及泵坑排水

待圍堰搭設(shè)完成后進行基坑排水。在圍堰內(nèi)側(cè)做一導(dǎo)流水槽，將滲過圍堰的水匯集到泵坑排出，使基坑內(nèi)干槽作業(yè)。圍堰內(nèi)河水抽凈后，必須專人看完圍堰及水泵，并準(zhǔn)備一些砂袋及防水布，如圍堰局部出現(xiàn)防水布破裂的情況，可及時加鋪防水布，將漏水處堵住。

5.圍堰拆除

待水下建筑物完成后，在不妨礙永久或臨時建筑物的安全運行為前提的情況下，在監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，及時拆除圍堰，特別是水下部分圍堰，確保清理徹底，保證河道汛期行洪通行安全。

拆除前先將圍堰內(nèi)清理干凈，并拆除各段圍堰連接桿，使各段圍堰之間全部分開。之后將砂袋一一撈出，將圍堰內(nèi)放滿水后，將防水布全部拆除，使河中只剩下圍堰支架及模板。用吊車將圍堰吊上河岸進行拆除模板及支架的工作。施工時，先拆下流圍堰。

圖3 施工圍堰結(jié)構(gòu)剖面圖

六、結(jié)束語

清安河擔(dān)負著淮安市主城區(qū)多個片區(qū)的排水任務(wù)，河道整治施工過程中，不能實現(xiàn)斷流、創(chuàng)造無水施工條件，如采用傳統(tǒng)填筑臨時土質(zhì)圍堰方案，受河道寬度受限制，滿足不了導(dǎo)流需求。樁膜圍堰基于利用原有河道半河導(dǎo)流，采取半幅施工，一般情況下，可有效節(jié)省工期、大大提高施工效率，本工程為其他類似工程提供經(jīng)驗，在以后的規(guī)劃設(shè)計及施工過程中值得予以考慮使用■

（作者單位：淮安市淮陰區(qū)水利工程隊 223300 淮安市淮安區(qū)水利局223200）