水中筑堤法在耿樓樞紐右岸封閉堤施工中的應用

朱 旋 卜愛軍 歐 勇

一、工程概況

沙潁河是淮河最大的支流，發(fā)源于河南省伏牛山區(qū)，跨河南、安徽兩省，于安徽省潁上縣沫河口匯入淮河，河道全長620km。

沙潁河近期治理工程是國務院確定實施的治淮19項骨干工程之一，耿樓樞紐是其最大的單項工程。耿樓樞紐位于沙潁河左岸太和縣境內(nèi)耿樓村，利用史老家至井孜彎道修建。耿樓樞紐的建成大大改善了河南省劉灣港以下通航條件，也使港口上游已建的沈丘船閘、鄭埠口樞紐發(fā)揮梯級效益，使航道里程延伸至周口，從而充分發(fā)揮沙潁河航運主航道的運輸作用，其運量發(fā)展?jié)摿薮?，同時可增加蓄水量約4000×104m3，增加灌溉面積50萬畝以上。

耿樓樞紐由節(jié)制閘、船閘組成。節(jié)制閘為II等大（2）型工程，20年一遇設計流量3910m3/s，50年一遇校核流量4770m3/s；沙潁河航道等級目前為Ⅴ級，規(guī)劃為500t級Ⅳ級航道，船閘按Ⅳ級標準建設，供500t級船隊通航。

二、右岸封閉堤概況

樞紐中的節(jié)制閘布置在船閘南側(cè)，在節(jié)制閘與船閘之間設導流堤。節(jié)制閘布置在裁彎取直的人工河道上，人工河道的上下游與老河道平順連接。樞紐南側(cè)老河道彎曲度較大，為滿足節(jié)制閘布置要求，在上下游段需對原河道進行局部退堤，并對上游河道局部切灘。工程建成后，節(jié)制閘右側(cè)老河道將廢棄不用，在引河上下游右岸順引河方向封堵老河槽并填筑封閉堤。

三、右岸封閉堤施工過程

1.初步設計方案

初步設計采用圍堰擋水，旱地填筑封閉堤。

施工工藝流程：開挖明渠導流→填筑老河道上游堵口上游圍堰，截流→填筑老河道上游堵口下游圍堰和下游堵口上、下游圍堰→基坑排水→堵口段堤防清基、填筑→拆除上堵口上游圍堰、下堵口下游圍堰。

右岸封閉堤位置橫跨沙潁河老河道，需對老河道實施截流后，進行封閉堤施工。

為保證封閉堤工程老河道段正常施工，創(chuàng)造干地施工條件，需建擋水圍堰。根據(jù)該工程封閉堤的布置并結(jié)合實際地形及施工條件，擬在上下游封閉堤兩側(cè)各設圍堰，阻止水流進入基坑，以保證封閉堤的正常施工。

圍堰為四級建筑物，結(jié)構(gòu)采用均質(zhì)土型式，圍堰長度均在150m左右。圍堰頂高程根據(jù)5年一遇非汛期洪水位加超高確定，下游圍堰設計水位為29.11m，考慮風浪爬高和安全超高，堰頂高程取30.11m，上游圍堰根據(jù)導流流量、導流明渠的規(guī)模和下游水位推算為29.41m，堰頂高程取30.41m，圍堰頂寬5.0m，圍堰填筑共需土方47.1×104m3。

水下圍堰施工采用水中倒土法填筑，因水下土料不進行壓實且受水流浸潤及風浪淘刷，水中圍堰的穩(wěn)定邊坡一般為1∶6～1∶7。水上圍堰設計邊坡為1∶3，層層鋪土，層層碾壓，采用挖掘機配自卸汽車運料，拖拉機壓實，局部輔以蛙夯。

將圍堰內(nèi)的水抽干，待清基結(jié)束便可進行該段封閉堤的填筑施工，填筑采用分層碾壓法。上下游封閉堤頂高程39.02m，堤頂寬6.0m，兩側(cè)邊坡均為1∶3。為保護堤防邊坡，對上下游封閉堤迎水側(cè)邊坡采用0.3m厚干砌塊石護砌。

施工臨時圍堰完成其工程任務后，在不影響永久建筑物安全的前提下，便可進行拆除，堵口內(nèi)側(cè)兩個圍堰位于老河槽棄土區(qū)，不需拆除。堵口外側(cè)圍堰水上部分采用反鏟挖掘機開挖和自卸汽車運輸，水下部分采用絞吸式挖泥船拆除，棄土堆放于老河道中。

2.施工采用方案

按初步設計，右岸封閉堤施工需截斷老河道，建擋水圍堰進行旱地施工。因截流施工量大而且旱地作業(yè)抽排水工作量大，施工期較長，在初步設計方案中對斷航期施工時間考慮為180天。而2008年施工期間沙潁河水運繁忙，航道管理部門最終批復斷航時間僅為140天，小于初設預計的斷航時間。為加快工程建設進度，不影響沙潁河正常航運，且確保工程安全度汛，避免臨時圍堰擋水風險，經(jīng)業(yè)主、設計、施工等各家單位數(shù)次商討，決定采用圍堰與封閉堤相結(jié)合施工的方案，即將圍堰與封閉堤水下部分合二為一進行施工，直接在水中倒土，待填土出水面后沉降基本穩(wěn)定再分層碾壓填筑其上封閉堤。

表1 右岸封閉堤老河道段抗滑穩(wěn)定計算成果表

施工工藝流程：開挖明渠導流→水中倒土填筑封閉堤水下部分直至高出施工期水面0.5m（28.0m高程）→沉降基本穩(wěn)定后，進行封閉堤水上部分填筑→堤防整修。

右岸封閉堤水下部分土方填筑于2008年12月開始，2009年2月基本完成，頂高程為28.0m。施工采用單向單戧堤進占，水中直接倒土擠淤筑堤，水下邊坡為自然倒土邊坡，后經(jīng)實測，邊坡為1∶6。封閉堤水下部分沉降基本穩(wěn)定后，開始填筑封閉堤水上部分，水面以上堤防設計邊坡為1∶3，堤頂高程39.02m，堤頂寬6.0m，填筑采用分層碾壓法，壓實度不小于0.94，每一層回填均采用機械化流水線施工，其施工工藝和質(zhì)量要求均按碾壓土石壩施工規(guī)范進行，并符合招標文件和施工圖紙的技術(shù)要求。

為保護邊坡，對封閉堤水下部分迎水側(cè)采用水下拋石護砌，拋石厚度不小于0.8m，封閉堤水上部分迎水側(cè)邊坡采用0.3m厚干砌塊石護砌。

2009年3月，安徽省阜陽市勘測院對右岸上下游封閉堤老河道段進行巖土工程勘察，通過取原狀土進行室內(nèi)試驗分析回填土的主要性質(zhì)及物理力學指標，結(jié)果表明封閉堤壓實度滿足設計要求。

根據(jù)勘察結(jié)果對封閉堤進行邊坡穩(wěn)定計算分析見表1，封閉堤老河道段在施工期、正常蓄水期、校核擋洪期、水位驟降期等工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

四、結(jié)語

在斷航時間有限的情況下，根據(jù)該工程的實際情況，耿樓樞紐右岸封閉堤老河道段及時改變了施工方法，采用了水中直接筑堤完成，不僅保證了工期，且比初步設計相比節(jié)約投資175萬元，取得了良好效果。封閉堤在施工期及運行期未出現(xiàn)任何問題，有效保證了整個工程按期完成