中小河流順河圍堰施工方案探索

陳 峰 丁國瑩

（1.揚州市潤揚河工程管理處，江蘇揚州 225009；2.江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225217）

1 工程概況

揚州市古運河瓜洲運河整治工程全長15 km，涉及邗江區(qū)、經濟開發(fā)區(qū)、廣陵區(qū)。其中，對兩岸險工段采用混凝土擋墻防護總長達到20.025 km，由于古運河瓜洲運河不能斷航，修筑這部分混凝土擋墻必須修建順河圍堰擋水，以便在圍堰內排水，開挖基坑，修筑混凝土擋墻。因此，圍堰施工是本工程施工的最重要的關鍵點，圍堰堰體的質量安全、施工方案的合理可靠、圍堰維護的防護措施直接關系到古運河瓜洲運河整治工程施工的質量、安全與進度能否達到預期目標。

2 初步方案

由于古運河處于市區(qū)，調土運輸極為不方便。另外，施工單位出于對自身經濟利益、施工工期等因素的考慮，沒有采用原設計中草袋圍堰的施工方案，而是采用從河道中取土填筑圍堰，具體施工方案主要有以下幾個步驟：

（1）圍堰采用兩側打鋼管樁插竹笠擋土，中間由水上挖掘機開挖河道疏浚土方填芯的結構形式。

（2）根據現場實際測量，圍堰處水深大都在1.5～1.8 m，經測算，圍堰填筑用水上挖掘機施打鋼管樁，鋼管樁入土深度需保證在3.0 m 以上，施打鋼管樁的間距為0.4～0.5 m/根。

（3）圍堰內坡底角距混凝土擋墻底板開挖線1.0 m 以上，圍堰施工采用先打內側鋼管樁控制圍堰填筑位置，再于施工過程中邊填筑邊測量，確保圍堰位置準確。

（4）內外兩側鋼管樁施打凈寬為3 m，豎向鋼管樁施打完成后，順鋼管樁外側水面以上采用縱向鋼管通長布置，橫向鋼管1.0～1.2 m/道，并對縱橫向鋼管用扣件拉結，以形成一個整體。

（5）鋼管樁采用6.0 m 長鋼管，水深為1.5～1.8 m，鋼管在水面以上一般為0.5～0.8 m，實際入土深度為3.5～4.0 m（包括面層淤泥厚度）。

（6）縱橫向鋼管拉結完成后，采用人工將擋土竹笠順鋼管樁內側插入土中0.1～0.2 m?？紤]到經濟性，先在岸上采用12# 鐵絲將竹笠拼接至1.8 m 以上高度（大于水深），再順鋼管內側插入拼接完成的擋土竹笠，每片竹笠插入后采用12# 鐵絲與鋼管連接，所有縱向擋土竹笠之間均采用12#鐵絲連接成一個整體。

（7）圍堰外側框架完成后，即可進行圍堰填芯施工。采用水上挖掘機填芯前，在圍堰內外側鋼管樁之間鋪設6.0 m 寬防滲膜以增強圍堰整體性及防止填芯土方流失。防滲膜兩側用鐵絲固定于鋼管樁上，中間填土后沉入河底。

（8）水上挖掘機挖土填芯采取分層填筑穩(wěn)定，共計分四層填筑：第一層填土厚度控制在0.8～1.0 m，第二層填土厚度控制在0.5～0.6 m，第三層填土填筑至水面，第四層填土填筑水上部分，每層填土間隔時間不少于24 h，并保證填筑完成的圍堰高出水面0.3～0.5 m。

（9）圍堰填筑完成后，將防滲膜覆蓋于堰頂并用鐵絲連接牢固。

（10）防滲膜應選擇質量不小于350 g/m2的滌綸無紡土工膜，其性能指標和施工工序必須執(zhí)行《水利水電工程土工合成材料應用技術規(guī)范》（SL/T225-98）標準，且土工膜不允許有針眼、疵點、裂口、裂紋、孔洞和厚薄不均勻或退化變質等。

（11）鋪設防滲膜時，一定要自下而上鋪設。膜與膜之間及膜與基面之間要壓平貼緊，但不宜將膜拉得過緊，一般可略松一點，以不在膜底留有氣泡為準。因為土工膜比較薄且很輕，鋪好以后，在未鋪好保護層以前，極易被風吹動，所以，一次鋪膜面積不宜達大，最好邊鋪膜邊蓋保護層土料以起到固定作用。鋼管圍堰斷面見圖1。

在實際施工過程中，由于堰址處淤泥較厚，大部分區(qū)域達到1.5～2m，從河道中取的淤泥砂性較大，每層填土填筑時間較快沒有達到方案要求等原因，即使施工單位采取很多補救措施，絕大部分圍堰仍長時間不能成型且不能完全露出水面，使整個工程說明：

圖1 鋼管圍堰斷面圖

1.圖中單位以“m”計；

2.圍堰采取打雙排鋼管，排距3.0 m，鋼管縱向間距0.4～0.5 m，水上部分用鋼管順圍堰縱向與立管連接，兩排鋼管之間加橫向鋼管用扣件拉結，以形成一個整體，并沿鋼管內側插竹笠，鋪設防滲膜，最后用水上挖掘機挖河道土方分層填筑圍堰內側。的進度計劃受到嚴重影響。

3 吹砂袋填筑圍堰方案

為了趕工期，經多次試驗并對局部河段成型圍堰進行分析，決定采用泥漿泵吹砂袋填筑圍堰方案。

3.1 施工準備

準備規(guī)格為250 g/m2的防老化土工布、長6 m 的圓木樁以及水力沖挖機組等。砂袋長度為50 m，在砂袋一端的上部開一個進水口，另一端的上部開一個排水口，對進排水口均需做好袖口，以便與管路相接。

3.2 施工步驟

（1）由于鋼管樁稍微移動就不能受力，圍堰采用兩側打木樁，中間用吹砂袋吹砂做為擋水材料的結構形式。

（2）兩側木樁的作用是對吹砂袋進行定位，木樁的入土深度必須得到保證，經過試驗，木樁打下去入土3 m、間距達到1 m 便可有效控制吹砂袋移位。

（3）內側木樁的位置較為重要，不僅要考慮以后基坑開挖的工作面，還要給基坑排水留下位置，以便開挖明溝或者安裝井點排水設備。

（4）內外兩側木樁施打寬度以稍寬于吹砂袋的寬度為宜。如果在吹砂過程中，發(fā)現局部木樁存在薄弱環(huán)節(jié)，可以在木樁中間加密打鋼管樁臨時支護。

（5）吹砂袋里的土最好不要含有黏性土，以河砂為最好。吹砂袋分層填筑時，上層的吹砂袋不宜吹得過滿，以免容易產生滑動。

（6）圓木樁梢徑不得小于12 cm，入土深度為3.5～4.0 m。臨土側木樁起固定砂袋圍堰施工位置及防止內側基坑開挖后砂袋圍堰發(fā)生滑移的作用。砂袋圍堰斷面見圖2。

在實施吹砂袋填筑圍堰方案后，圍堰成型出水的時間明顯縮短，且采用堵漏結合井點排水常規(guī)方法可以解決滲水現象。

4 抗?jié)B穩(wěn)定計算

采用江蘇省水利勘測設計研究院有限公司的土堤滲流穩(wěn)定計算程序對兩種圍堰方案進行驗算抗?jié)B穩(wěn)定，結果如圖3 所示。

經計算，兩種圍堰方案均能滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。

5 經濟比較分析

按圖紙設計500 m 一個施工段計算。

5.1 鋼管圍堰

（1）鋼管扣件租賃

①縱向立管：（500 m/ 0.4 m +1）×6.0 m×2 側=15012 m

②縱向橫管：500 m×2 側=1000 m

③橫向拉管：（500 m/ 1.0 m+1）×3.5 m=1754 m

④橫向拉管扣件：（500 m/ 1.0 m+1）×2 側=1002 只

⑤立管橫管連接扣件：（500 m/2.0 m 道+1）×2 側=502 只

圖2 砂袋圍堰斷面圖

圖3 中小河流施工順河圍堰鋼管圍堰滲透計算

⑥橫管套接：500 m/ 6.0 m×2側=168 只

每段工期按3 個月租期計算，租賃費為：

鋼管：17766 m×1.03（損耗）×90 d×0.023 元/d=37879 元

扣件：1672 只×1.03（損耗）×90 d×0.018 元/ d=2790 元

局部鋼管彎曲調直或遺失賠償費：17766 m×2 元/m（平均）=35532元

（2）竹笠費用

500 m/1.4 m（竹笠寬）×2 塊拼接×2 側=1432 塊×1.03（接頭損耗）×26元/塊=38349 元

（3）防滲膜

6.0m（寬）×500 m（長）×1.03（接頭損耗）×3.5 元/m2=10815 元

（4）鉛絲等小型輔材費

（38349 元+10815 元）×5%=2458元

（5）挖泥船填芯費用

3.0m（寬）×（1.8 m 水深+0.5 m出水面+1.0 m 淤泥厚）×500 m（長）×18 元/m2=89100 元

（6）人工綁扎竹笠、協助打鋼管、拔鋼管等人工費

4 人×90 d×100 元/ d=36000 元

（7）機械轉運鋼管扣件竹笠等費用

200 元/ d×90 d=18000 元

（8）圍堰拆除機械人工費用

120 元/ m×500 m=60000 元

小計：330923 元/ 500 m=661.85元/m

5.2 砂袋圍堰

（1）6.0 m 圓木樁購置攤銷

（500 m/ 1.0 m+1）×2 側×1.03（損耗）×200 元/ 根×15%（攤銷）=30962元

（2）砂袋購置費用

（6.0 m+4.0 m+3.0 m+2.0 m）×2層×1.03（損耗）×500 m×3.5 元/ m2=54076 元

（3）吹砂填筑

（5.0+1.0）/ 2 m×3.3 m（高）×1.03（損耗）×500 m×32 元/m3=163152 元

（4）其它小型輔材費

（30962 元+54076 元）×5%=4252元

（5）機械轉運木樁、砂袋等費用（施工按30 d 計算，拆除按30 d 計算）

400 元/ d×60 d=24000 元

（6）水上機械打、拔木樁機械及人工費（施工期按30 d 計算，拆除按30 d 計算）

水上機械：600 元/d×60 d=36000元

人工：6 人×60 d×100 元/d=36000元

（7）水上挖泥船砂袋圍堰土方挖運

（5.0+1.0）/2 m×3.3 m（高）×1.03（損耗）×500 m×28 元/m3=142758 元

合計：491200 元/ 500 m=982.4元/m

砂袋圍堰比鋼管圍堰造價高出約320.55 元/m，且成型的圍堰上部因斷面較小，每層砂袋之間漏水現象較為嚴重，加大了施工期排水工程量，對基坑開挖較為不利。但鋼管圍堰施工期比吹砂袋圍堰長，對每次挖土填芯高度必須嚴格控制，需待下層土穩(wěn)定后方可進行上層土填筑，且穩(wěn)定期較長。因此，對工期要求比較急的工程可采用吹沙袋圍堰。

6 經驗與教訓

在中小河流施工順河圍堰時采用從河道中取土填筑圍堰的方法，材料簡單、施工方便且經濟效益突出，但通用性不好，適宜在水深淺、有灘涂且填筑材料為黏性土的情況下圍堰方能容易成功。對于堰址處有較厚淤泥的河道，宜先清理淤泥再采用吹砂袋填筑圍堰的方案。由于古運河瓜洲運河各段河道具體的施工條件不同，綜合各方面因素，需要采取適宜的圍堰方案進行施工，而不可拘泥于采用一種圍堰形式。