膜袋充砂圍堰結(jié)合鋼板樁防滲體施工技術(shù)探討

莫開(kāi)生

摘 ?要：北海市合浦縣總江水閘除險(xiǎn)加固工程施工圍堰軸線長(zhǎng)，受海潮的影響大，采用膜袋充砂結(jié)合鋼板樁施工技術(shù)后，取得了良好的工效，提高了進(jìn)度，緩解了施工壓力，保證了閘基礎(chǔ)底板的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：膜袋充砂;鋼板樁;圍堰

中圖分類號(hào)：TV551.3 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）20-0145-02

Abstract： The construction cofferdam axis of the danger elimination and reinforcement project of Zongjiang Sluice in Hepu County， Beihai City is very long， so it is greatly affected by sea tide. After the construction technology of film bag sand filling and steel sheet pile is adopted， high work efficiency is obtained， good progress is improved， construction pressure is relieved， and， as a result， the construction quality of the sluice foundation floor is guaranteed.

Keywords： sand filling of film bag; steel sheet pile; cofferdam

前言

膜袋充砂圍堰整體性強(qiáng)、自身穩(wěn)定性好，對(duì)地基要求不高，抗水壓強(qiáng)及沖刷好，同時(shí)抗滑及抗傾復(fù)穩(wěn)定性突出，對(duì)不均勻沉降影響較小，能有效解決施工圍堰在復(fù)雜的水下地質(zhì)條件施工的難題，施工時(shí)不受天氣影響，取砂容易，施工技術(shù)簡(jiǎn)單，成本低，在水利等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用;鋼板樁防滲體邊坡垂直，斷面小，堰頂過(guò)水時(shí)影響小，安裝及拆除可以高強(qiáng)度的機(jī)械化施工，鋼板樁的回收率可達(dá)到70%以上，施工進(jìn)度快，便于質(zhì)量控制及拆除，因此鋼板樁圍堰在國(guó)內(nèi)、國(guó)外均得到使用。

由于膜袋充砂圍堰在膜袋鋪設(shè)時(shí)擺放精度的誤差，二個(gè)膜袋水平之間、上下層之間的縫隙搭接不密實(shí)，或搭接長(zhǎng)度不夠。圍堰原地面以下透水層透水率大，導(dǎo)致膜袋充砂圍堰漏水有時(shí)嚴(yán)重，影響水下建筑物的施工，因此，本文以工程實(shí)例全過(guò)程探討膜袋充砂圍堰結(jié)合鋼板樁防滲體施工技術(shù)在水利行業(yè)中的應(yīng)用。

1 工程概況

廣西南流江北海市合浦縣總江水閘位于合浦廉州鎮(zhèn)總江村，離縣城約5km，是南流江出?？诘目刂崎l，是以供水、灌溉、防洪擋潮、交通綜合利用的工程，工程所在地海砂儲(chǔ)藏豐富，施工時(shí)受潮水影響較大。總江水閘50年一遇分洪流量5200m3/s，工程等別為Ⅰ等、大（1）型水閘，主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，上游約5km有同規(guī)模的洪潮江水閘一起聯(lián)合防洪、分流。

合浦縣總江水閘于2017年3月10日開(kāi)工，計(jì)劃于2019年9月10日完工。

合浦縣總江水閘利用上游的洪潮江水閘分流，故采用全斷面圍堰。上游圍堰軸線長(zhǎng)250m，下游圍堰軸線長(zhǎng)260m，采用膜袋充砂圍堰，防滲部分采用鋼板樁。鋼板樁單根長(zhǎng)12m、6m，寬0.4m，厚25mm。

本工程施工臨時(shí)圍堰采用膜袋充砂結(jié)合鋼板樁防滲全斷面圍堰結(jié)構(gòu)，圍堰穩(wěn)定、滲漏量少。在保證質(zhì)量的同時(shí)節(jié)約成本，縮短工期。

2 技術(shù)原理

該技術(shù)具有穿越透水砂層、水下施工等特點(diǎn)，通過(guò)在圍堰中心線上游處設(shè)置鋼板樁防滲、就地取材逐層充裝膜袋砂形成一個(gè)整體圍堰。

（1）通過(guò)鋼板樁打入水下弱透水層，達(dá)到基礎(chǔ)止水防滲。鋼板樁采用打樁機(jī)植入，保證了鋼板樁壓入垂直度、深度、樁頂高程達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提高了施工效率。

（2）通過(guò)分層施工膜袋充砂，控制充砂進(jìn)度、剖面尺寸符合要求，確保了膜袋充砂密實(shí)、材料符合要求，保證圍堰整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠。

（3）充砂膜袋與鋼板樁形成一個(gè)防滲性能穩(wěn)定的整體圍堰，為水下基坑施工創(chuàng)造了施工條件。

3 圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該圍堰設(shè)計(jì)使用二個(gè)枯水期，第一個(gè)枯水期施工水閘水下部分，第二個(gè)枯水期施工水閘水上部份，由上游洪潮江水閘導(dǎo)流，上游圍堰采用洪潮江水閘施工時(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本次只考慮下游圍堰的設(shè)計(jì)。

下游圍堰處以淤泥、粉土、粉細(xì)砂、砂礫層為主，第一枯水期施工時(shí)可以淹沒(méi)基坑，經(jīng)濟(jì)損失較小，因此考慮過(guò)水土石圍堰。

由于圍堰采用的膜袋，整體性強(qiáng)，抗傾、抗滑、抗剪能力較強(qiáng)，不考穩(wěn)定計(jì)算。

圍堰軸線采用直線。

3.1 圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

該圍堰以上庫(kù)容由洪潮江水閘調(diào)節(jié)，庫(kù)容約0.067億m3，同時(shí)使用二個(gè)枯水期，使用年限小于1.5年，因此圍堰規(guī)模按5級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

洪水標(biāo)準(zhǔn)采用10年重現(xiàn)期。經(jīng)水文計(jì)算，10年重現(xiàn)期的下游圍堰處水位是3.44m。

3.2 堰體結(jié)構(gòu)

（1）堰頂寬度

為了方便施工及防汛搶險(xiǎn)，同時(shí)也為了滿足鋼板樁施工機(jī)械的布置，堰頂寬度定為6m。

（2）堰頂高程

合浦縣總江水閘二岸均已按標(biāo)準(zhǔn)化海堤達(dá)標(biāo)工程施工完畢，因此考慮5m高時(shí)最大風(fēng)速為18m/s。

W10=KzWz

W10-水面上空10m處10min的平均風(fēng)速

Kz-風(fēng)速修正系數(shù)，設(shè)計(jì)取值為1.10

Wz-距水面上空5m高度處10min的平均風(fēng)速

由上公式計(jì)算W10=19.8m/s

按風(fēng)向水域，在風(fēng)向主射線二旁分別取22.5°，45°，67.5°，89°，8條射線，8個(gè)方位角進(jìn)行等效風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算，計(jì)算De=257.99m。

合浦縣總江水閘地處出海口，地勢(shì)較為平緩，波浪的波高及平均波長(zhǎng)用鶴地水庫(kù)公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算累積頻率h2%=0.765m，重現(xiàn)期10年的波高h(yuǎn)10=0.765/1.64=0.5m。

過(guò)水圍堰堰頂高程=10年重現(xiàn)期水位+波浪高度，即：

3.44+0.5=3.94m。

施工時(shí)便于施工，為了機(jī)械在堰頂行駛時(shí)不破壞膜袋，另增加15cm泥結(jié)石路面，故過(guò)水圍堰堰頂高程最后取值4.1m。

3.3 坡比

圍堰采用膜袋結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一采用1：2.0的坡比易于施工控制。

3.4 圍堰基礎(chǔ)處理

圍堰基礎(chǔ)淤泥、粉土、粉細(xì)砂、砂礫層厚度在5～8m，滲透嚴(yán)重，采用常規(guī)的斜墻、斜墻帶鋪蓋、垂直防滲心墻、注漿帷幕等措施，在上游洪潮江水閘圍堰施工中，效果不明顯，且成本較高，經(jīng)比較后選用鋼板樁防滲。

鋼板樁樁底進(jìn)入弱透水層50cm，樁頂高地面1m，在鋼板樁頂部至2.6m高程鋪設(shè)防滲土工膜，然后在鋼板樁頂澆筑C25鋼筋有砼，使鋼板樁防滲體與堰基礎(chǔ)、岸坡、形成一個(gè)封閉的防滲體。

4 膜袋充砂圍堰施工

4.1 膜袋準(zhǔn)備

膜袋采用抗拉強(qiáng)度不低于30KN/m，單位面積質(zhì)量250g/m2的丙綸土工布，在工廠用縫紉機(jī)加工，用尼龍線聯(lián)結(jié)?？p紉前根據(jù)圍堰的實(shí)測(cè)剖面圖，按圍堰底的實(shí)測(cè)地面的長(zhǎng)度確定膜袋的尺寸，膜袋最大尺寸選為20m×18m×0.8m，膜袋每隔5m設(shè)一充填砂孔，每隔10m設(shè)一排水孔，孔高1m，孔的形狀為衣袖形，與模袋一起縫紉。

4.2 定位

膜袋的底邊用全站儀進(jìn)行定位，定位樁采用長(zhǎng)9m的鋼管，用船只配合實(shí)施。

4.3 膜袋充填砂

在枯水期退潮時(shí)進(jìn)行膜袋充填砂施工，膜袋按水流方向鋪，同時(shí)從排水孔預(yù)灌水，使膜袋沉到預(yù)定位的位置，然后用砂泵管與預(yù)留的灌砂孔綁結(jié)，用砂泵船抽砂，從中間的灌砂孔充填砂，依次向兩邊的灌砂孔進(jìn)行充填砂，充填邊孔時(shí)用人工配合，使砂充填到膜袋的每個(gè)角落。待充填完畢后，將充填及排水孔用尼龍線綁牢。每一水平層下一個(gè)膜袋鋪設(shè)時(shí)與已完成的膜袋距離20cm，作為膜袋之間的擠壓縫，膜袋充填砂時(shí)將二個(gè)膜袋擠壓搭接形成一個(gè)整體。

膜袋每一水平層施工完成后，在每一層的頂部用砂泵船直接抽砂填平，充實(shí)膜袋之間的空隙。

每一水平層的膜袋鋪設(shè)時(shí)，上下錯(cuò)縫，避免形成通縫。

5 鋼板樁防滲體施工

打入式鋼板樁施工工序?yàn)椋簻?zhǔn)備工作→定位→導(dǎo)架安裝→打入鋼板樁。

鋼板樁用鎖口互相扣接的“一字形”鋼板樁拼裝而成。

5.1 準(zhǔn)備

打樁前對(duì)鋼板樁進(jìn)行檢查，外觀不滿足要求、有缺陷的進(jìn)行修補(bǔ)矯正，保證鎖口兩側(cè)平直，同時(shí)將鎖口均勻的涂抹碴油，便于打樁時(shí)鎖口接口。

5.2 定位

在圍堰二岸用全站儀設(shè)鋼板樁中心線控制樁，同時(shí)在堰趾設(shè)軸線高程控制點(diǎn)，用這些點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)架垂直和水平度控制。

5.3 導(dǎo)架安裝

沿鋼板樁中心線用1m3反向挖掘機(jī)開(kāi)挖溝槽，導(dǎo)架安裝在溝槽上。

在鋼板樁施工前，先架設(shè)導(dǎo)向支架，導(dǎo)梁用單層雙面的“H”型鋼，圍檁樁直接采用鋼板樁，施工時(shí)用二岸的控制點(diǎn)進(jìn)行校核，確保導(dǎo)架垂直和水平的精確度。

5.4 鋼板樁的打入

用履帶吊把鋼板樁吊到施工樁位，從板樁墻的一個(gè)角開(kāi)始逐塊施工，按實(shí)測(cè)的剖面，選用鋼板樁的長(zhǎng)度，插樁時(shí)鎖口對(duì)正鎖緊，套上樁帽后輕輕錘打，捶至導(dǎo)架的位置后停止。每捶入1m及時(shí)檢測(cè)樁的位置、垂直度。待拆除導(dǎo)架后再將鋼板樁打入至設(shè)計(jì)高程。局部位置不合適時(shí)采用異型鋼板樁進(jìn)行調(diào)整，如遇孤石則繞開(kāi)施工，但保證形成一個(gè)防滲整體。

6 結(jié)束語(yǔ)

膜袋充砂結(jié)合鋼板樁防滲全斷面圍堰上部采用膜袋裹砂土堆筑、下部采用鋼板樁防滲，對(duì)地基適應(yīng)性強(qiáng)，整個(gè)圍堰成為一個(gè)整體，能抗御水流沖刷，即使汛期來(lái)洪水，圍堰淹沒(méi)過(guò)流后仍能保持完好堰型。同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于施工，易于保證施工質(zhì)量。

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