河道治理控導(dǎo)工程磨盤壩施工技術(shù)探究

魏雙超

(中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司,陜西 咸陽 712000)

0 引言

河道的流場(chǎng)、岸線演變、河床沖淤和分流比在不斷的發(fā)生變化,對(duì)于城市的規(guī)劃建設(shè)造成一定局限,而控導(dǎo)工程能有效的導(dǎo)順?biāo)鞅Ｗo(hù)岸線減緩河床沖淤和穩(wěn)定分流比,創(chuàng)造更加合理的空間規(guī)劃和資源整合利用。

1 技術(shù)難點(diǎn)分析

磨盤壩布置于河道彎道外側(cè),壩基礎(chǔ)高程設(shè)計(jì)深入老河道底深泓2 m以下,基礎(chǔ)地質(zhì)情況較為復(fù)雜;并且經(jīng)過常年河水沖刷,岸邊土質(zhì)邊坡垮塌嚴(yán)重,部分磨盤壩位置出現(xiàn)在現(xiàn)狀河道中央,造成壩腔必須進(jìn)行回填的狀況,增加了施工難度。同時(shí)結(jié)合總工期調(diào)整及磨盤壩沿河施工必須在枯水期作業(yè)的要求,壩體砌筑施工強(qiáng)度大大增加。

因此通過磨盤壩開挖、基礎(chǔ)降水、砌筑的施工技術(shù)研究與應(yīng)用,總結(jié)出一套合理、切實(shí)可行并具有可操作性的施工工藝來指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn),以達(dá)到操作方便、安全,施工高效的目的,為同類型工程提供指導(dǎo)性經(jīng)驗(yàn)。

2 主要研究方向

2.1 研究深水條件下壩基開挖降水、基礎(chǔ)處理

針對(duì)磨盤壩處于河道中間,且無法采用明渠導(dǎo)流,要?jiǎng)?chuàng)造干地作業(yè)條件,處理深水條件下壩基開挖降水、基礎(chǔ)處理施工。

2.2 研究磨盤壩腹腔邊坡為回填段時(shí)的高效施工工藝

若壩體腹腔為填筑形成,勢(shì)必在施工過程賓格籠石與壩腔土方回填存在相互交叉作業(yè),如果安排不合理將極大程度造成窩工情況,不利于施工進(jìn)度及成本控制,所以急需總結(jié)出在減小相互施工干擾的情況下,保證回填施工質(zhì)量、同時(shí)加快賓格籠石砌筑施工效率。

2.3 研究流沙條件下壩基格賓籠石施工技術(shù)

根據(jù)地質(zhì)編錄,本工程盧家村4#磨盤壩基礎(chǔ)位于流沙地質(zhì)層,針對(duì)流沙層磨盤壩基礎(chǔ)處理的方案。

3 方案分析及結(jié)論

3.1 深水條件下壩基開挖降水、基礎(chǔ)處理

針對(duì)盧家村磨盤壩處于河道中間,因征地問題且無法開挖導(dǎo)流明渠,要?jiǎng)?chuàng)造干地作業(yè)條件,必須解決深水條件下壩基開挖降水、基礎(chǔ)處理施工,根據(jù)以往類似工程的施工經(jīng)驗(yàn),提出了以下方案。

3.1.1 采用拉森鋼板樁圍堰

沿磨盤壩基礎(chǔ)開挖邊線修筑鋼板樁施工機(jī)械工作平臺(tái)(考慮后續(xù)磨盤壩施工道路),然后施打鋼板樁。根據(jù)現(xiàn)狀河道高程,擬采用12 m長(zhǎng)拉森鋼板樁,打入樁頂距水面50 cm時(shí)停止。利用鋼板樁合攏形成封閉擋水圍堰,并及時(shí)將鋼板樁右側(cè)磨盤壩區(qū)域積水進(jìn)行抽排,形成干地施工。壩基開挖完成后將形成3.5 m深的擋水圍堰。但本工程為線性工程,基坑較長(zhǎng),使用鋼板樁圍堰成本較高,同時(shí)施工區(qū)緊鄰村落民居,打樁會(huì)產(chǎn)生很大的噪音,對(duì)周邊環(huán)境造成影響。

3.1.2 采用河道內(nèi)筑島方式

根據(jù)磨盤壩所處位置、河道現(xiàn)狀、河道寬度、磨盤壩侵占河道范圍及工期要求,采用在枯水期河道內(nèi)筑島、修筑順?biāo)潦瘒哌M(jìn)行施工。首先在河道右側(cè)筑島碾壓,形成施工道路和回填平臺(tái),并在縮窄的河道圍堰迎水側(cè)鋪設(shè)土工膜和砼樁頭解決水流對(duì)圍堰的沖刷和減小磨盤壩基坑開挖時(shí)的滲流及基坑邊坡的安全?；娱_挖的泥土棄至上游河灘岸邊,開挖一段,驗(yàn)收一段,磨盤壩施工一段。本方案投資經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)便,相對(duì)比鋼板樁能夠較好適應(yīng)各類復(fù)雜地質(zhì)情況。通過生產(chǎn)性試驗(yàn),此方案可行,且施工速度較快,費(fèi)用較低。

3.1.3 管井降水

由地勘報(bào)告的地質(zhì)狀況、滲流系數(shù),建立潛水非完整井、遠(yuǎn)離邊界模型,計(jì)算出處基坑總涌水量,確定降水井的數(shù)量和埋深。并在趙家堡磨盤壩群進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn),但是由于本工程位于原涇河古河床,地下2 m左右存在淤泥層,導(dǎo)致基坑中的水難以經(jīng)過管井排除,降水效果較差,降水周期較長(zhǎng)。

3.1.4 集水明排

壩基底部迎水側(cè)兩端坡腳設(shè)置排水溝,每隔50 m開挖龍頭坑,采用7.5 kw污水泵進(jìn)行排水,100 m為一段,分階段開挖、分階段排水。通過生產(chǎn)性試驗(yàn),此方案可行,且施工速度較快,費(fèi)用較低。

3.1.5 壩基軟基采用拋石處理

全線87座磨盤壩要求在一個(gè)枯水期施工完成,施工強(qiáng)度高、任務(wù)重。若出現(xiàn)軟基情況,通常處理方法為素土換填法、灰土換填、碎石換填、或者強(qiáng)夯法,但根據(jù)工程所處的地質(zhì)條件,滲水量大,素土換填和灰土回填法,以及強(qiáng)夯法不能科學(xué)合理用于本工程。因此選擇采用拋石處理,盡可能考慮采用地材,便于料源供貨充足,同時(shí)可利用拋石后的空隙形成水流通道,便于積水抽排。

3.1.6 成果分析

經(jīng)過對(duì)方案的比選和生產(chǎn)性試驗(yàn),確定采用河道內(nèi)筑島、修筑順?biāo)潦瘒吒m合磨盤壩處于深水情況下,同時(shí)采取集中明排及拋石處理效果較好。深水修筑磨盤壩采用河道內(nèi)筑島此方案投資經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)便,相對(duì)比鋼板樁能夠較好適應(yīng)各類復(fù)雜地質(zhì)情況。通過生產(chǎn)性試驗(yàn),此方案可行,且施工速度較快,費(fèi)用較低;并且本工程在地質(zhì)勘察報(bào)告不太詳細(xì)的情況下,采取這種辦法適應(yīng)性更強(qiáng)。壩基降水采用集中抽排可調(diào)節(jié)性強(qiáng),能夠適應(yīng)局部大多情況,再加上拋石間隙形成的水流通道,更加快速、高效的達(dá)到降水目的。

3.2 壩體腹腔為回填部分時(shí)的處理方案

3.2.1 采用壩體腹腔一次填筑

一次填筑到壩頂?shù)姆绞?待全部填筑完成后再進(jìn)行刷坡,按照常規(guī)開挖段施工順序進(jìn)行磨盤壩砌筑。不同的是,邊坡開挖段會(huì)在磨盤壩外側(cè)形成臨時(shí)道路用于石料運(yùn)輸;而回填段情況,一次填筑到頂,壩體外側(cè)無臨時(shí)道路,無法形成石料運(yùn)輸?shù)缆?需增加施工道路填筑工程量。此方法雖然可行,但是工程量會(huì)增大,同時(shí)填筑過程周期長(zhǎng),將導(dǎo)致砌筑施工人員窩工情況。

3.2.2 采用逐層填筑、砌筑循環(huán)作業(yè)思路

3.2.3 成果分析

經(jīng)過對(duì)方案的比選和分析,確定采用壩體回填與籠石砌筑交替作業(yè)效果較好,并遵循以下施工方式:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械能力,決定采取每4 m高程范圍為一個(gè)層,形成一個(gè)作業(yè)循環(huán),先進(jìn)行壩腔土方回填,碾壓完成后進(jìn)行土工布鋪設(shè)及碎石鋪設(shè),最后進(jìn)行邊坡籠石施工,按照此方式施工到壩頂。可減小填筑工程量,同時(shí)交替作業(yè)避免砌筑施工人員長(zhǎng)時(shí)間窩工,既可有效控制施工成本,也可加快施工進(jìn)度。

3.3 流沙條件下壩基格賓籠石施工技術(shù)

3.3.1 采用大開挖方式

根據(jù)磨盤壩位置所處地形,由現(xiàn)狀地面開挖至磨盤壩基礎(chǔ)底高差約19 m,若采用大開挖,放緩坡比,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況開挖開口線將受到周圍包茂高速(緊鄰包茂高速路基)及墳?zāi)沟闹萍s,無法放大邊坡開口線,則此方案現(xiàn)狀不可行。

3.3.2 采用拉森鋼板樁進(jìn)行基坑支護(hù)

根據(jù)現(xiàn)狀開挖高程,若采用鋼板樁進(jìn)行基坑支護(hù),需采用12 m長(zhǎng)拉森鋼板樁,確保開挖深度6 m。存在弊端:在進(jìn)行鋼板樁支撐開挖后,鋼板樁上部外側(cè)均為流沙、極不穩(wěn)定,流沙給予鋼板樁四周向內(nèi)的側(cè)應(yīng)力,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘探后,不利于鋼板樁穩(wěn)定,存在安全隱患,則此方案不可行。

3.3.3 采用進(jìn)占開挖方式

根據(jù)目前地質(zhì)情況,考慮從砂層影響較小的區(qū)域先進(jìn)行壩基開挖,開挖后及時(shí)砌筑基礎(chǔ)賓格籠石,并完成籠石土方回填。形成開挖一段、砌筑一段、穩(wěn)固一段的進(jìn)占施工思路,逐步向端頭岸坡鑲嵌處施工。本方案投入成本相對(duì)較小,并且不需要占用大面積耕地,減小占地征地壓力。

3.3.4 成果分析

經(jīng)過對(duì)方案的比選和分析,在施工空間受限、投資控制嚴(yán)格的情況下,確定磨盤壩流沙基礎(chǔ)采用分段開挖、進(jìn)占砌筑的思路逐步向前推進(jìn),減少砂層擾動(dòng),開挖后迅速進(jìn)行格賓籠石砌筑,防止開挖基礎(chǔ)長(zhǎng)時(shí)間放置、流沙垮塌導(dǎo)致基礎(chǔ)填埋。此方案既可有效控制施工成本,也可便于現(xiàn)場(chǎng)操作。

4 效益分析

借助本工程,通過方案優(yōu)化、生產(chǎn)性試驗(yàn)實(shí)施,有效控制施工成本。深水條件下采用河道內(nèi)筑島、修筑順?biāo)潦瘒唛_挖代替鋼板樁圍堰施工,有效降低成本;壩基軟基處理中,有效利用當(dāng)?shù)氐夭?施工簡(jiǎn)便、效率高,原材料成本得以控制;對(duì)于交叉作業(yè),采取每4 m高程范圍為一個(gè)作業(yè)循環(huán),先進(jìn)行壩腔土方回填,碾壓完成后進(jìn)行土工布鋪設(shè)及碎石鋪設(shè),最后進(jìn)行邊坡籠石施工,減少了邊坡一次填筑成型造成的人員、設(shè)備窩工費(fèi)用,有效降低后期因窩工產(chǎn)生的索賠風(fēng)險(xiǎn);壩基流沙基礎(chǔ)采用分段開挖、進(jìn)占砌筑方法,不僅解決了施工技術(shù)難題,更是有效節(jié)約了施工成本,加快了施工進(jìn)度。

5 結(jié)語

隨著城市人民物質(zhì)生活和精神生活水平的不斷提高,人們對(duì)居住環(huán)境的要求也越來越高,親近水、傍水而居已經(jīng)成為了人們居住愿望的主要趨勢(shì)。因此沿河的開發(fā)建設(shè)也越來越多,河道治理對(duì)城市的規(guī)劃建設(shè)至關(guān)重要,加快了治理的步伐。

控導(dǎo)工程作為重要部分,能有效的導(dǎo)順?biāo)?、保護(hù)岸線,減緩河床沖淤和穩(wěn)定分流比,發(fā)揮著舉足輕重的作用。本文針對(duì)控導(dǎo)工程磨盤壩施工技術(shù)進(jìn)行了認(rèn)真分析,對(duì)于不同施工條件下進(jìn)行方案對(duì)比、總結(jié),在實(shí)施后具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,值得在類似工程中大力推廣。