漳湖站工程施工安全度汛技術(shù)措施

徐衛(wèi)星

(望江縣水利局,安徽 安慶 246200)

1 漳湖圩漳湖站工程基本情況

望江縣漳湖圩漳湖站工程屬國家發(fā)改委、水利部、財(cái)政部《加快災(zāi)后水利薄弱環(huán)節(jié)建設(shè)實(shí)施方案》易澇區(qū)排澇能力建設(shè)項(xiàng)目,亦是《安徽省加快災(zāi)后水利水毀修復(fù)與薄弱環(huán)節(jié)建設(shè)性治理三年行動方案》易澇區(qū)排澇能力建設(shè)項(xiàng)目之一,工程位于望江縣漳湖鎮(zhèn),長江同馬大堤(樁號 121+132)內(nèi)側(cè)。工程建設(shè)主要任務(wù)是提高漳湖圩的防洪排澇能力,兼顧代排武昌湖洪水功能。設(shè)計(jì)安裝6臺立式混流泵,總裝機(jī)13 800 kW,設(shè)計(jì)排澇流量為91.5 m3/s,代排武昌湖洪水流量為105 m3/s。泵站規(guī)模為大(2)型,工程等別為Ⅱ等。主要建設(shè)內(nèi)容為拆除現(xiàn)狀漳湖站移址新建漳湖站、改建漳湖二站出水渠:新建漳湖站主要建筑物為進(jìn)水渠、進(jìn)水控制閘、前池、泵房、壓力水箱、穿堤箱涵及防洪閘(漳湖閘)等。經(jīng)安徽省水利廳批復(fù),核定工程總投資34 860萬元,總工期24個(gè)月。

2 工程形象面貌要求及度汛影響分析

2.1 工程形象進(jìn)度目標(biāo)及進(jìn)展情況

望江縣漳湖圩漳湖站工程于2021年10月15日開工,2022年汛前,該工程汛前形象進(jìn)度目標(biāo)一是穿堤箱涵、防洪閘及出水渠完工,同馬大堤復(fù)堤;二是泵房段5.4 m高程以下部位、進(jìn)水前池底板、進(jìn)水前池5.4 m高程以下邊墻施工完成,并對已完成部位進(jìn)行防護(hù),基坑滿足過流要求,保證汛期過流排澇。

截至2022年4月30日,穿堤涵、防洪閘已按計(jì)劃完成,同馬大堤復(fù)堤,防洪閘鋼閘門及啟閉機(jī)安裝調(diào)試完畢,具備擋洪條件;泵房段施工至5.4 m高程。

2.2 度汛影響分析

2.2.1 降水

根據(jù)工程區(qū)附近武昌渡雨量站1971-2019年歷年實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)分析,本區(qū)多年平均降雨量為1 249.0 mm,降水量年際變化較大,年最大降水量為2 296.1 mm(1999年),年最小降水量為795.4 mm(1978年),豐枯水年降水量相差2.9倍。降水的年內(nèi)分配亦很不均勻,暴雨多集中在4～7月,約占全年的55.8%。區(qū)內(nèi)多年平均有效降水(日降水量大于2 mm)天數(shù)為78 d;多年平均最大1 d降水量97.5 mm,歷年實(shí)測最大1 d降水量為281.5 mm(1995年5月24日);多年平均最大3 d降水量142.1 mm,歷年實(shí)測最大3 d降水量為377 mm(2016年7月1日-3日)。

2.2.2 排澇期設(shè)計(jì)外水位分析

該工程選取6月下旬至7月中旬作為設(shè)計(jì)主排澇期(6月21日-7月20日)。

IEC61850應(yīng)用于分布式饋線自動化系統(tǒng)的模型//朱正誼,徐丙垠,TonyYIP,陳羽,于強(qiáng)強(qiáng),李妍//(23):148

根據(jù)本次收集到的華陽閘閘下水位站、安慶水位站1956-2019年共64年的同期日平均水位資料,直線內(nèi)插推求出漳湖閘處歷年外江日平均水位,采用P-Ⅲ頻率曲線推求出不同頻率的設(shè)計(jì)外水位。

根據(jù)計(jì)算,漳湖閘處主排澇期最高3 d平均水位多年平均值為13.84 m,5年一遇水位為15.19 m,10年一遇水位為16.03 m,20年一遇水位為16.75 m。漳湖閘處主排澇期最高1 d平均水位多年平均值為13.89 m,5年一遇水位為15.25 m,10年一遇水位為16.09 m,20年一遇水位為16.82 m。根據(jù)漳湖閘處歷年外江日平均水位,計(jì)算得出漳湖閘處主排澇期多年平均水位為12.70 m。根據(jù)漳湖閘處歷年外江日平均水位,計(jì)算得出漳湖閘處主排澇期最低水位多年平均值為11.15 m。

2.2.3 施工期度汛影響重點(diǎn)分析

(1)水渠堤壩。泵房及前池基坑位于現(xiàn)狀出水渠南、北堤壩之間,汛期,漳湖圩排澇、排洪時(shí)基坑過水,南、北兩側(cè)出水渠堤壩和同馬大堤一道擋洪,是該工程施工期防洪保安的重點(diǎn)部位。因泵房、前池及出水渠堤壩基坑側(cè)已開挖部分未回填到5.4 m高程,過水前應(yīng)對已開挖出水渠堤壩進(jìn)行滲流及穩(wěn)定分析,并采取專項(xiàng)支護(hù)措施。

(2)前池基坑。汛期施工(5月份),因長江水位上漲,內(nèi)(前池)外(長江)水位差加大,可能發(fā)生滲透破壞,應(yīng)對前池基坑進(jìn)行滲流穩(wěn)定計(jì)算,并按計(jì)算成果采取防滲、防沖措施。

3 施工期度汛技術(shù)措施

3.1 導(dǎo)流工程措施

根據(jù)漳湖二站枯水期導(dǎo)流抽排情況,現(xiàn)狀能利用漳湖二站排水流量為10.8 m3/s。為保證漳湖二站原有排澇能力,在漳湖二站排水流量僅為10.8 m3/s的工況下,在新漳河上游賽口閘處增設(shè)3臺1 m3/s流量的臨時(shí)機(jī)組,以滿足漳湖圩非汛期排澇要求。

完善漳湖二站導(dǎo)流設(shè)施,一是在導(dǎo)流管出口處安裝拍門,以封擋外江洪水,并在導(dǎo)流管出口加強(qiáng)防沖保護(hù),按不小于4 m/s流速進(jìn)行處理;二是對導(dǎo)流管沿線進(jìn)行巡視檢查,對出現(xiàn)漏水、垮塌、損壞等部位及時(shí)進(jìn)行加固修復(fù),保障導(dǎo)流管排水暢通。

3.2 穿堤涵及防洪閘工程措施

汛前,穿堤涵及防洪閘已全部施工完成并具備運(yùn)行條件,同馬大堤復(fù)堤。穿堤涵及防洪閘直接承擔(dān)對江擋洪,同時(shí)亦是漳湖圩排澇通道,是安全度汛的重點(diǎn)工程,主汛期應(yīng)做好以下工作:汛前對須防洪閘鋼閘門進(jìn)行一次有載啟閉試運(yùn)行,確保汛期防洪閘門啟閉工作正常;穿堤箱涵通水前應(yīng)清理箱涵內(nèi)的淤泥、垃圾等廢棄物,并應(yīng)通過通水驗(yàn)收;汛期對同馬大堤邊坡及截排水溝進(jìn)行巡視檢查,對出現(xiàn)漏水、垮塌、損壞等部位及時(shí)進(jìn)行清理、疏通及修復(fù);汛期應(yīng)增加同馬大堤、防洪閘的監(jiān)測頻次,并形成監(jiān)測記錄;做好水情預(yù)報(bào)工作,加強(qiáng)預(yù)警系統(tǒng)及險(xiǎn)情處理措施。

3.3 匯水箱及泵房工程措施

已施工的匯水箱及泵室底板基礎(chǔ)周邊可采用編織袋裝土等防護(hù),建筑物周邊土方回填后,沿建筑物周邊2 m～4 m范圍的過流面采用編織袋裝土人工碼放防護(hù),防護(hù)厚度至1.0 m;已施工的外露止水帶可采用鋼保護(hù)罩或槽鋼等進(jìn)行加固保護(hù);基坑過流前,泵房段混凝土澆筑5.4 m高程,兩側(cè)邊墻回填至4.2 m高程,左右兩側(cè)開挖邊坡恢復(fù)至不陡于1∶3。

3.4 前池防沖、防滲要求

根據(jù)地質(zhì)資料,前池底板坐落于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾砂層,其細(xì)粒土(粒徑≤0.005 mm)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)約27%,孔隙率約50%,根據(jù)《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》(SL 188-2005)附錄D.0.2判斷滲透變形為管涌型滲透破壞,其臨界水力坡降為:

(1)

其中,d3為土的顆粒粒徑,0.000 5 mm,小于該粒徑土的質(zhì)量占總質(zhì)量的3%;k為土的滲透系數(shù),取為1.04×10-4cm/s;n為孔隙率,按地勘資料取平均值,50%;計(jì)算得土的臨界水力比降Jcr為0.728。

允許比降為:

=Jcr/K

(2)

其中,K為安全系數(shù),取值2。

經(jīng)計(jì)算,前池地基土允許滲透比降為0.364。選取外江6.5 m,7.0 m,8.0 m,9.0 m,10.0 m,11.0 m,11.44 m(4月份10年一遇洪水位),13.23 m(5月份10年一遇洪水位)8個(gè)水位進(jìn)行前池基坑滲流穩(wěn)定計(jì)算,由計(jì)算結(jié)果知,當(dāng)外江水位超過8.0 m時(shí),出逸點(diǎn)垂直滲透比降大于地基土允許滲透比降,不滿足規(guī)范要求,可能發(fā)生滲透破壞。

選取外江水位11.44 m(4月份10年一遇洪水位),13.23 m(5月份10年一遇洪水位)及18.07 m(設(shè)計(jì)洪水位)進(jìn)行充水平壓后的基坑滲流穩(wěn)定計(jì)算,計(jì)算結(jié)果如表1所列。

表1 充水平壓后滲流穩(wěn)定計(jì)算成果表

經(jīng)計(jì)算,為防止前池基坑發(fā)生滲透破壞,須控制基坑內(nèi)外水頭差不超過8.0 m。

前池過水前須完成開挖部位的回填,回填高程滿足施工期間外江水位對前池部位滲流穩(wěn)定要求?；靥詈髮靥畈课徊捎?.45 kg/m2的帆布鋪底防沖保護(hù),帆布上面每隔3 m采用編制袋裝土壓重保護(hù)。

3.5 現(xiàn)狀出水渠堤壩穩(wěn)定分析及處理措施

選取現(xiàn)狀出水渠堤防最大開挖斷面進(jìn)行滲流及穩(wěn)定分析計(jì)算。計(jì)算外水位按汛期堤外地下水埋深1.0 m取用,即外水位采用11.0 m。根據(jù)地勘報(bào)告,采用AutoBANK進(jìn)行計(jì)算,出水渠兩岸堤防(基坑邊坡)抗滑穩(wěn)定系數(shù)小于1,不滿足規(guī)范要求,計(jì)算結(jié)果如表2所列。

表2 現(xiàn)狀出水渠堤防(基坑)穩(wěn)定計(jì)算成果表

經(jīng)計(jì)算,當(dāng)出水渠堤防(基坑)內(nèi)水位高于4.0 m時(shí),抗滑穩(wěn)定系數(shù)滿足規(guī)范要求,汛期基坑過水時(shí)內(nèi)水位與外江水位持平(漳湖圩排澇時(shí),防洪閘開啟),堤防安全穩(wěn)定。已開挖的堤防邊坡采用土方回填進(jìn)行有效加固,邊坡陡于1∶2部分堤壩打鋼板樁支護(hù),過流易沖刷部位噴混凝土防沖,確?；舆^水安全。

3.6 安全監(jiān)測

汛前需對該工程相關(guān)建筑物和觀測設(shè)施進(jìn)行全面巡視檢查,做好記錄,存檔備查。充分利用已經(jīng)實(shí)施的永久觀測設(shè)施及臨時(shí)觀測設(shè)施,加強(qiáng)安全監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)上報(bào)。巡視檢查重點(diǎn)內(nèi)容包括:①檢查各水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)有無裂縫、破損和掉塊等情況。②檢查水工建筑物各分塊結(jié)構(gòu)有無張開、縮小、錯(cuò)動等變形情況。③檢查閘門、啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備防腐及銹蝕情況,各觀測設(shè)施是否完好。④檢查基坑及邊坡有無滲漏、管涌、流土等滲透破壞現(xiàn)象。

安全監(jiān)測包括但不限于:堤防(圍堰)內(nèi)、外水位觀測;滲壓監(jiān)測;各建筑物位移觀測(含水平、垂直位移);基坑邊坡變形觀測;同馬大堤復(fù)堤變形及沉降觀測等。在基坑四周邊坡坡頂和中間平臺各設(shè)不少于3處觀測點(diǎn)用于基坑變形觀測;在同馬大堤迎水面、背水面各設(shè)3處觀測點(diǎn)用于新建堤防變形觀測,兼做堤防沉降觀測點(diǎn)。當(dāng)工程附近發(fā)生有感地震、遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水、遭受水位驟升驟降等其他可能影響工程安全的特殊情況時(shí),應(yīng)增加觀測頻次,觀測出現(xiàn)異常,應(yīng)立即進(jìn)行復(fù)測并及時(shí)上報(bào)。

4 結(jié)束語

2022年汛前,漳湖圩漳湖站工程項(xiàng)目法人組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等參建單位制訂了科學(xué)、切實(shí)可行的安全度汛技術(shù)措施和預(yù)案,汛期各參建單位依據(jù)度汛預(yù)案確定的職責(zé)分工,嚴(yán)格落實(shí)安全度汛各項(xiàng)措施,主體工程按汛前形象面貌要求施工到位。主汛期的6月份,外江最高水位達(dá)14.27 m,泵室基坑及時(shí)充水平壓,未發(fā)生滲流破壞;復(fù)堤后的同馬大堤及出水渠堤防汛期安全穩(wěn)定,工程安全度汛,為該泵站工程汛后及時(shí)復(fù)工,并按照批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)及時(shí)發(fā)揮效益提供了堅(jiān)實(shí)的保障。