龍?zhí)端畮斐U加固工程施工導(dǎo)流方案設(shè)計及技術(shù)分析

莊燕

龍?zhí)端畮斐U加固工程施工導(dǎo)流方案設(shè)計及技術(shù)分析

莊燕

（山東省臨沂市水利工程處，山東臨沂276000）

施工導(dǎo)流是后續(xù)除險加固施工的基礎(chǔ)，其可靠性直接關(guān)系到施工人員的安全及工程的成敗，因此必須保證施工導(dǎo)流方案安全可靠的前提下降低導(dǎo)流成本。以山東臨沂龍?zhí)端畮斐U加固為實例，對其除險加固工程施工導(dǎo)流方案設(shè)計及技術(shù)進(jìn)行分析，通過對比各個施工圍堰方案的優(yōu)缺點，得出土石圍堰完全滿足本項目要求，選擇該方案作為本工程的圍堰施工形式，并提出土石圍堰設(shè)的計方案以及施工關(guān)鍵點，實踐表明，該方案穩(wěn)定和防滲均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)用效果良好，值得推廣。

龍?zhí)端畮欤皇┕?dǎo)流；土石圍堰；設(shè)計；施工

0 引言

據(jù)不完全統(tǒng)計：目前我國境內(nèi)有各型水庫超過10萬座，其中大約70%的水庫屬中小型，多建設(shè)于上世紀(jì)60年代左右，至今已有50多年歷史，普遍存在著腐蝕滲漏嚴(yán)重、標(biāo)準(zhǔn)化低等問題，除險加固勢在必行。而施工導(dǎo)流作為后續(xù)除險加固施工的基礎(chǔ)，其可靠性直接關(guān)系到施工人員的安全及工程的成敗，因此必須保證施工導(dǎo)流方案的合理性和可行性，在安全可靠的前提下降低導(dǎo)流成本。

1 工程概況

龍?zhí)端畮煳挥谛裸鸷右患壷Я髂骂逗又向札埡由嫌?，屬新沭河水系，其壩址位于山東臨沂市臨沭縣蛟龍鎮(zhèn)西部。該樞紐始建于1958年，屬?。ㄒ唬┬退畮?。之后進(jìn)行過兩次擴(kuò)建及改造，現(xiàn)在其規(guī)模擴(kuò)大為中型水庫，主要由大壩、溢洪道、南北放水洞、水電站等部分組成。本次除險加固包括主壩體、輸水洞工程，為保證建筑物在干地施工，需首先設(shè)置一道施工圍堰。

2 不同施工導(dǎo)流方案的對比分析

2.1 主體導(dǎo)流形式的選擇

圍堰是施工導(dǎo)流的主體性工程，也是臨時性防水建筑。目前水利工程建設(shè)用到的施工導(dǎo)流可分為兩類：全段圍堰法和分段圍堰法。

全段圍堰法其本質(zhì)是河床外導(dǎo)流，利用臨時泄水道（隧洞、明渠、涵管等）使水流下泄，其特點是施工不受水流影響，利于提高施工速度。該導(dǎo)流形式一般適合于一些工程規(guī)模小、水流較緩、水流量小的工程；分段圍堰法又稱河床內(nèi)導(dǎo)流，對河床進(jìn)行分段封堵，建筑工程也實行分段施工。該方法適用于一些河床寬、流量大、規(guī)模大的工程。通過分析，本工程選擇全段圍堰法作為主體施工方案。

2.2 不同圍堰形式的對比分析

圍堰的基本要求為：（1）安全可靠，滿足穩(wěn)定、抗?jié)B要求；（2）結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，綜合成本低。根據(jù)圍堰建筑材料的不同，可將其分為土石圍堰、草土圍堰、鋼板樁格型圍堰、混凝土圍堰等，各種圍堰的對比詳見表1。通過綜合分析，土石圍堰完全滿足本項目要求，因此最終選擇該方案作為本工程的圍堰施工形式。

3 土石圍堰方案設(shè)計分析

3.1 圍堰主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）堰頂高程H確定

本項目設(shè)計為橫向圍堰，圍堰高程H是重要參數(shù)之一，按照公式（3-1）計算[1]，解得H=1867 m，由此可得圍堰總高10.8 m。該項目圍堰總體結(jié)構(gòu)為梯形，圍堰頂寬5.0 m，迎水面邊坡坡度為1∶3，背水面邊坡1∶2。

表1 不同圍堰形式對比分析

式中：ha為正常水位，m；hd為波浪爬高，m；δ為安全超高，取0.5m。

（2）填筑材料設(shè)計

本項目圍堰填筑料為石渣和料土，材料應(yīng)以土石料各一般為宜[2]。石料要求質(zhì)地堅硬，遇水不軟化，粒徑不超過30 cm，其中粒徑范圍在20 cm～30 cm的石料含量在30%。土料可以就地取材，以紅土和粘性土為主，土料物理力學(xué)特征見表2。

3.2 圍堰防滲設(shè)計

通過地質(zhì)勘查，本項目圍堰堰基為天然基巖面，厚度范圍4～8 m，圍堰防滲形式設(shè)計為復(fù)合土工膜斜墻。本項目設(shè)計復(fù)合土工膜結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外依次為：基礎(chǔ)層、墊層、土工膜、保護(hù)層（見圖1）。其中墊層一般材質(zhì)為細(xì)粒材料，包括瀝青、水泥砂等，但推薦使用土工織物。本項目選取不透水型土工織布，主要材質(zhì)為聚丙烯[3]。

4 土石圍堰施工技術(shù)分析

4.1 土石填筑施工

本工程圍堰填筑所用的主要機(jī)械有挖掘機(jī)、自卸車、推土機(jī)和壓路機(jī)。圍堰的水下及水上部分采用不同方法施工，水下部分的土料回填采用進(jìn)占法一次性回填至水面以上0.5 m，之后利用推土機(jī)進(jìn)行推運、碾壓；水上部分回填采用分層后退法（見圖2）進(jìn)行，分層壓實，逐層到頂，推土機(jī)整平碾壓[4]。

4.2 圍堰主體填筑質(zhì)量控制

設(shè)計每層的鋪土厚度在30 cm～40 cm，要求每層土碾壓不少于三遍。石料碾壓利用振動碾，每層厚度控制在6 cm～10 cm，碾壓次數(shù)不低于四次。要求圍堰主體的壓實干密度平均值不低于2.10 g/cm3。

圖1 復(fù)合土工膜斜墻結(jié)構(gòu)圖

圖2 進(jìn)占法（左）和后退法（右）填筑施工示意圖

4.3 復(fù)合土工膜施工

復(fù)合土工膜直接決定了圍堰的防滲性，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可將本項目分為基面及墊層施工、土工膜鋪設(shè)、保護(hù)層施工等，下面依次介紹說明。

（1）基面及墊層施工

將基面上的尖銳物、樹根雜草清理干凈，人工修坡，使其坡度符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，基面采用振動板進(jìn)行夯實，不允許出現(xiàn)凹凸不平。本項目墊層采用土工織布，鋪設(shè)時應(yīng)保證平順，松緊度適中，與基面充分接觸。土工布按照“自上而下”順序鋪設(shè)，在頂部和底部進(jìn)行固定，坡面處設(shè)置防滑釘。土工布連接處是薄弱環(huán)節(jié)，要求搭接寬度不少于30 cm（水下部分為50 cm），利用包縫機(jī)縫合；鋪設(shè)人員禁止穿硬底鞋施工[5]；

（2）復(fù)合土工膜鋪設(shè)施工

由于圍堰屬臨時性工程，對其變形要求較低，因此土工膜必須要適應(yīng)圍堰的局部變形。在鋪設(shè)土工膜時，可適當(dāng)設(shè)置均勻的褶皺，使土工膜本身有一定的擴(kuò)展空間。土工膜的搭接方式有粘接、焊接和硫化法等，“兩布一膜（膜厚0.3 mm）或膜布不分”的復(fù)合土工膜適合用粘接法搭接；“兩布一膜（膜厚1.0 mm）或膜布分離”的復(fù)合土工膜適合用焊接法搭接，本項目選用粘接法。在與邊界連接處，本項目在地基和岸坡開挖錨固槽，將土工膜埋設(shè)于槽內(nèi)。

（3）保護(hù)層施工

為保證復(fù)合土工膜的防滲效果及防止其破損，在土工膜鋪設(shè)完成后在其上部再鋪設(shè)一道保護(hù)層。本項目選擇噴射一層厚度為3～5 cm的水泥砂漿作為保護(hù)層，這種保護(hù)層形式施工簡單、快速，而且效果良好，完全滿足使用要求[6]。

5 結(jié)語

施工導(dǎo)流是水利工程建設(shè)的基礎(chǔ)，而圍堰是施工導(dǎo)流的主要技術(shù)手段。因為圍堰一般為臨時性工程，因此在選擇圍堰方案時，一定要深入了解工程實際情況，保證其經(jīng)濟(jì)適用。龍?zhí)端畮焓┕?dǎo)流圍堰工程歷時16天，在排水期間堰體穩(wěn)定，滲水量也在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，做到了因地制宜，其將水泥砂漿作為保護(hù)層也體現(xiàn)了大膽創(chuàng)新，應(yīng)用效果良好，值得推廣。

表2 土料物理力學(xué)特征

[1]劉瑩瑩.水電站工程施工導(dǎo)流方案設(shè)計[J].中國水運（下半月），2009，（10）：45-48.

[2]鄧彪，萬洪程.峽江水利樞紐工程施工導(dǎo)流方案設(shè)計[J].水利建設(shè)與管理，2006，（04）：32-35.

[3]劉曉平，田輝，蔣明鋒，等.長江綜合樞紐施工導(dǎo)流方案優(yōu)化[J].水利水運工程學(xué)報，2013，（04）：27-30.

[4]李敬俊.水利水電樞紐工程施工導(dǎo)流設(shè)計經(jīng)驗與教訓(xùn)[J].廣東水利水電，2006，（S1）：78-82.

[5]史有富，王福運，馮吉新，等.豐滿水電站重建工程大壩施工導(dǎo)流設(shè)計[J].水利水電技術(shù)，2016，（06）：19-23.

[6]張超，胡志根.基于上-下游水電站協(xié)商定權(quán)的施工導(dǎo)流決策模型[J].四川大學(xué)學(xué)報（工程科學(xué)版），2014，（01）：44-48.

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1673-9000（2017）02-0087-02

2017-01-12

莊燕（1975-），女，山東臨沂人，工程師，主要研究方向：水利工程施工。