1 基本情況
高臺縣黑河縣城段防洪及生態治理工程2011年7月開工,經過近一年的建設,于2012年8月全部竣工,一座橫跨黑河的藍色橡膠壩立于高臺城北黑河濕地公園北側,為高臺縣城增添了一道亮麗的風景線。
高臺縣黑河縣城段防洪及生態治理工程地處高臺縣城北側,工程坐落于黑河洪積扇平原與黑河河床區,地下水為第四系松散孔隙性潛水。含水層巖性為細砂、中粗砂、含礫砂等,富水性中等,地下水位埋深較淺,地下水與地表水水力聯系十分密切,存在著相互轉換的關系。不論豐水還是枯水時段,均有豐富的地下潛流。
在高臺縣黑河縣城段防洪及生態治理工程項目建設過程中,設計上考慮橡膠壩防滲、防沖、穩定等要求,同時結合蓄水區整體布置要求。壩袋基礎底板上游設鋼筋混凝土鋪蓋,鋪蓋上、下游分別設齒墻。在橡膠壩鋪蓋上游齒墻\\(1.Sm\\)下及下游海鰻齒墻\\(1.Sm\\)下設厚40\\(m的\\(15混凝土防沖墻,墻深3.0m,兼起到延長滲徑的作用。
招標文件上顯示:高臺縣黑河縣城段防洪及生態治理工程地下水位埋深淺,局部為明水,基坑開挖時,滲水量大,需重視并加強施工期排水措施。橡膠壩、堤防基礎、泵站等建筑物施工時,基坑受河道的側向補給、地下水、天然降雨和施工棄水等形成較大的積水,給基礎施工帶來較大影響。因此,工程必須加強施工排水,建議施工排水采用明溝式排水,布置集水井及水泵抽水等方式,降低地下水位。
2 方案選擇
截水墻的施工,其底高程位于河床以下4.5m\\(底板齒墻1.5m,截水墻3.0m\\),南北長度245m,上下兩截水墻相距29m。對于黑河河床這樣的地質而言,難度之大可想而知。另外,時值八月下旬,夏季作物已經收割,渠道引水銳減,河道來水陡增,根據施工計劃,工期又不能推后。為此,會同業主、監理和施工項目部人員相繼提出了先在河床稍高一側加固沙堤圍堰,再實施.
\\(1\\)明溝式排水;
\\(2\\)集水井式排水;
\\(3\\)牽引箱式澆筑混凝土;
\\(4\\)水泵抽水利用板樁分層支護開挖邊坡,在板樁之問澆筑混凝土等4種施工方案進行分析對比.
\\(1\\)明溝式排水。由于底高程較深,為將4.5m以下的水排出,按照黑河河床縱坡需開挖近4km長的河道,同時還要不斷進行排水溝的護坡支護及開挖,還由于河道內有水流下泄,排水溝內水位較高,無法排出。
\\(2\\)集水井式排水。由于在河道內施工,地下水比較富集,且截水墻橫向貫穿河道,需要不斷移動工作面,加之截水墻工程量較小,每米只有\\(15混凝土1.6m;,集水井數量少起不了作用,多則成本太大。
\\(3\\)牽引箱式澆筑混凝土。這種方法是將2塊3.Omx2.5mx6mm的鋼板上下用粗鋼筋焊接,一端開口卡在已澆筑混凝土墻上,一端設計加工成高3.0m的三角形端頭,在其高度1/3處焊制牽引架,利用挖掘機牽引,在箱體內部澆筑混凝土。經試驗,由于箱體外部河砂擠壓力較大,致使箱體內混凝土隨箱體移動,使得澆筑混凝土墻斷裂,無法連續。
\\(4\\)水泵抽水利用板樁分層支護開挖邊坡,在板樁之問澆筑混凝土,這種方案是先按照白然邊坡開挖,待挖到邊坡滑坡之前,在坡上插入鋼管,鋼管外側插入鋼板,待岸坡穩定以后,開挖中問\\(墻體\\)部分,此時抓緊時問抽水,待水位降低后再插入兩排問距為截水墻等寬的鋼管,再在鋼管兩邊插入鋼板,利用人工撈去板樁之問的河砂,澆入混凝土,24h后提去板樁,拔掉鋼管,繼續進行下一段墻體澆筑。經過分析論證實驗,第4種方案操作性及可行性優于前兒種方案,最終確定采用方案\\(4\\)進行施工。
3截水墻施工為進行施工,首先在河岸稍高的左岸加固圍堰,將橡膠壩長度方向基礎一半圈于圍堰內,河道內30-60m;/s的水流導向右岸,上下游兩道截水墻同時施工。
3.1 資源配置準備
為了盡可能加快進度,安排兩個施工隊分別進行上下游截水墻的施工,每個施工隊人員不少于20人,1.4mx6mx4mm鋼板不少于12塊,3m的鋼管不少于80根,380m;/h的離心水泵不少于三臺\\(套\\),每個施工隊配備挖掘機1臺,還對購置的鋼板進行了邊角加固。另外還有相應的攪拌機、振搗器、混凝土運輸機具及吊斗都做了充分的準備。
3.2 安全教育準備
由于工程場面不大,人員機具分布密集,地質條件復雜,開工之初,根據實驗階段掌握的施工情況,對參加施工的工人、機具操作員、技術員進行了施工步驟的預演,一個環節一個環節的進行了細致要求,使得每個參與施工的人員都知道白己干完這一步接下來是哪一步,期問還要注意哪些可能出現的情況。對參建人員進行了安全警示教育,加強了安全員巡查力度,對場內人員安全配置、基坑邊坡穩定與否都有專人檢查,同時制定了詳細的安全施工預案。
3.3 施工
\\(1\\)先在截水墻直線位置設立明顯標記,將已加固的圍堰分割成30}40m的小塊,將要開挖這段的地表水抽干,開挖口面按照邊坡1:4.0開挖\\(即口寬犯動,先開挖長10-15m,深2.5-3.Om;.
\\(2\\)抓緊抽干坑內滲入水,離中心線兩側S.Om外插入鋼管,鋼管外側再插入2塊鋼板\\(兩側4塊\\),2塊鋼板之問相互搭接,搭接長度不小于1Ocm,此時,鋼板頂面低于地面2.0m左右。
\\(3\\)開挖中間lO.Om部分,一側的抽水泵不問斷抽水,挖掘機白未澆筑一側駛入中問,一次性開挖至設計底高程,此時要使水位不致于太低\\(由于有水的張力,外側流砂不至于對已插入鋼板壓力不力。待在水下將流砂清挖完之后,在中心線兩側20\\(m插入鋼管,再在鋼管外側插入鋼板,挖掘機邊插邊退,同樣插入2塊鋼板,如上搭接,兩排鋼板問距為40\\(m\\(中心必須和截水墻直線相f}\\),鋼板底部超過設計底高程,抓緊抽水,使得水位低于鋼板頂,檢查鋼板內流砂高度。當流砂高度較高時,利用人工清理倉內流砂,由于流砂流動性較大,又有水,所以僅40\\(m倉內的流砂清理較容易。
\\(4\\)用水準儀檢測至倉內高度達到要求后,馬上將攪拌后運至現場的\\(15混凝土利用吊斗通過導管澆入倉內,從一側快速澆筑,將倉內水擠出,完成澆筑后,將鋼板外側填平,將水泵移至已澆筑混凝土尾端挖好的集水坑內不停抽水,嚴禁水位高于鋼板。
\\(5\\)最后將上層鋼板及鋼管拔出,準備開挖第二段,12塊鋼板除上段防滲墻底部4塊不能取外,剩余8塊又能進行第二段的開挖,由于第二段開挖后,相對低于上一段,故第一段水位不會較大幅度上升。
3.4 注意事項
\\(1\\)在完成底層混凝土澆筑后,在已澆筑混凝土上面問隔SOcm插長度60cm鋼筋,以利于和上層混凝土防滲墻連接。
\\(2\\)澆筑完成后即回填鋼板外側,待混凝土初凝后,緩緩抽拔鋼板及鋼管,防止將澆筑防滲墻破壞。
\\(3\\)底層混凝土鋼板高1.4m,但是澆筑混凝土只能算1.2m\\(底部還有流砂,經測算其高度始終有20}30\\(m不能清理完\\),故混凝土初始澆筑面要盡量低于設計線,待2}3d后連續澆筑上層防滲墻至設計頂高程。
如上所述,再完成第二段澆筑,按照施工時問,一天僅能完成兩段,其長度近20m。如此利用半月左右時問將左岸圍堰內防滲墻澆筑完畢,然后撤除左岸圍堰,加固右岸圍堰,進行右岸防滲墻澆筑。利用一個月時問完成了低于河床4.5m,高3.0m,寬0.4m,長度260m的防滲墻。
4 結束語
利用此類方法施工,由于截水墻澆筑量不大,就黑河的施工環境和條件而言,相比別的施工方法,進度快,能保證墻體澆筑質量,能進行循環作業,還可以很好的利用挖掘機進行鋼板及鋼管的插入與拔出,減少了人工操作環節,在投入不太高的情況下,有效解決了困擾施工的難題,為在黑河水下施工積累了經驗。
參考文獻:
[1]陜西省水利電力勘測設計研究院.廿肅省高臺縣黑河縣城段防洪暨生態治理工程初步設計報告[R].西女:陜西省水利水電勘測設計院,2012.
[2]陜西省水利電力勘測設計研究院.廿肅省高臺縣黑河縣城段防洪暨生態治理工程招標公告[R].西女:陜西省水利水電勘測設計院,2013.
[3]SL 227-98,橡膠壩技術規范[S].北京:中國水利水電出版社,1999.