土工模袋围堰设计与施工

第１２卷　第３期　２０１２住　中　国水运　ＶｏＩ．１２　Ｍａｒｃｈ　Ｎｏ　３　３月　Ｏｈ　ｉ　ｎａ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　２Ｏ１２　土工模袋围堰设计与施工　倪金康　（浙江钱塘江水利建筑工程公司，浙江杭州３１００２０）　摘要：土工模袋砂土围堰（堤）普遍采用低潮位露滩（或浅滩）时，突击施工。而在感潮地段施工很少，本次围　堰的成功实施是一次有力的实践，对以后相关地段施工提供借鉴。　关键词：感潮地段；土工模袋；围堰；设计；施工　中图分类号：ＴＶ６６　工程概况　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—７９７３（２０１２）０３—０２４６—０３　一、道￣３８钢管连接。拟在桩号０＋４００、０＋８００左右位置各设　置一隔堤。结构形式见　施工围堰典型断面陶　。根据地形变　钱塘江杭州段三堡～五堡标准塘工程位于钱塘江北岸，　全场１．２５ＫＭ，采用沉井基础，底脚防冲为拉锚式防冲墙结　构，沉井为矩形，平面尺寸为１．０４ｍＸ　１．０４ｍ，高５．０ｍ。　沉井安装底高程一３．３８ｍ。近岸河床底高程３．５～１．２ｍ，离现　状挡墙２０ｍ。招标文件要求筑堰施工，围堰设计标准为１０　年一遇最高潮水位（７．５０ｍ）。　化情况适当调整围堰结构形式。　在本工程与三堡老防洪堤接头位置采用大开挖方式将块　石等挖除后换填粘土，再进行上述围堰方案施工。　钱塘江受半Ｙｔ潮影响，每日两潮．多年平均高潮位　４．４４ｍ，多年平均低潮位３．８４ｍ，涨潮潮流历时约２～２．５ｈ，　落潮历时在１０至１０．５ｈ。大潮涨潮实测最大测点流速及垂　线平均流速分别为１．５４ｍ／ｓ和１．１６ｍ／ｓ；相应的落潮实测　最大测点流速及垂线平均流速分别为１．６ｌｍ／ｓ和　１．３８ｍ／Ｓ。本工程附近断面最大涌潮高度为约２ｍ，涌潮急　流速可达６～７　ｍ／Ｓ。　工程区地层为第四系地层，为河口相、浅海相及河流相　、。．±埘曲＿岫Ｌ　～　Ｂ龇　～、一、　ｒ　　～《　＜　一　／一　∞ｍ，　一　＿　、ｒｆ＝　＿　＝—　＋　十—　１　１、＿　ｍ１　＿ｍ　ｑ　Ｒ　Ⅸ｜％　堕　曼！　堑　图１　施工围堰典型断面图　沉积物。底层主要为砂质粉土夹粘质粉土、砂质粉土和粉砂。　土层主要物理力学性质指标如表１所示。　表１　土的物理力学性质表　四、围堰整体稳定性分析　围堰整体抗滑稳定计算采用瑞典圆弧滑动法，其抗滑稳　定安全系数Ｋ的计算公式如下：　Ｃ　∑　￡　ｈ　ＣＯＳ（￣　辔　］　∑【ｃ，，．　＋６，ｈ　ＣＯｓ　，增　】　Ｋ＝—＿Ｌ一　＋　———－———一——　∑　ｈ　ｓｉｎ　］　Ａ　∑　ｈ，　ｓｉｎ　］　式中：　Ｋ——抗滑稳定安全系数；　二、围堰结构选型　——根据工程实际，分别对草包土围堰、松木桩土围堰、土　工模袋砂土围堰进行技术经济比较。　，——第ｉ土条的圆弧长，ｍ；　第ｉ土条的质量，Ｗ　＝ｂｉｈ　，ＫＮ；　第ｉ土条的宽度，ｍ；　——土工模袋砂土围堰以其断面较小，对航道影响小，适应　ｆｌｉ——第ｉ土条中点的高度，ｍ；　第ｉ土条的重度，水位线以下均用浮重度，水位线　地基变形，整体稳定性高，机械化作业程度高，受潮水影响　小，工期短，造价低等显著优点，被选中。　三、围堰设计　与浸润线之间，抗滑力矩采用浮重度，滑动力矩采用饱和重　度，浸润线以上均用湿重度，ＫＮ／ｍ。；　“　围堰拟采用纵向围堰，以便砼护坦及沉井施工可以进行　干地作业。围堰的方案如下：　围堰中心线距防洪堤轴线６０．００ｍ，采用１８０ｇ／ｍ　的编　织袋吹填砂土围堰。围堰顶高程设置为８．２０ｍ，围堰底宽　２１．００ｍ，其中２个编制袋吹填土体均为６．００ｍ，内芯吹填　土体９．００ｍ。编制袋吹填土体设￣３８钢管固定，纵向设置两　收稿日期：２０１２—０２—０６　第ｉ土条弧线中点切线与水平线的交角，度；　——ｃ。、　第ｉ土条滑弧面上的抗剪强度指标，ＫＮ／ｍ２，　度。　围堰地基土强度取用地质报告建议值。（不考虑地震）　土石围堰稳定安全系数：３级，Ｋ不小于１．２０；４级～５　级，Ｋ不小于１．０５。　作者简介：倪金康，浙江钱塘江水利建筑工程公司，工程师。　第３期　倪金康：土工模袋围堰设计与施工　２４７　计算成果图如图２所示。　１］］　一　。。　。ｍＩ　Ａ…ｌ　＿＿＿＿　　Ｊ…ｌｌ＼　。。。。　／＇￣ｌｌｌｉｌＩ　ｌｌｌｌｌｌｌｋ　图２围堰抗滑稳定计算成果图　根据　浙江省海塘工程技术规定　计算围堰抗滑稳定系　数结果显示围堰滑动安全系数Ｋ＝２．０９　１＞１．２０。满足抗滑稳　定要求。　五、围堰渗流稳定性分析　当塘身土的渗透系数与堤基土的渗透系数大１００倍以上　时，塘身渗透坡降、渗流量等按　堤防工程设计规范　ＧＢ５０２８６—９８中的不透水堤基均质土堤渗流计算公式计算　渗流量，其余情况按透水堤基均质土堤渗流公式计算渗流量。　不透水堤基渗流量计算公式如下：　ｑＨ　一ｈｏ　—ｋ　２（Ｌ　一　：　）　一ｈｏ二生　ｋ　ｍ：＋０．５　Ｌ１＝Ｌ＋△Ｌ　：一　Ｌ　２ｍｌ＋１　透水堤基渗流量计算公式如下　１　－　Ｈｇ＝％＋ｋｏ　（Ｈ　２）ＴＬ＋。＋ｕ．　平均渗透坡降计算公式为：Ｊ＝（Ｈ　一ｈ０）／（Ｌ　一ｒｎ２ｈｏ）　下游无水时，渗出点坡降计算公式如下：　。：］—　√１＋ｍ　堤坡与不透水面交点坡降计算公式如下：　Ｊ０＝１／ｍ２。　以上式中：ｑ——单位宽度渗流量【ｍ。／（Ｓ・ＩＩ１）Ｉ　ｑＤ一一不透水地基上求得的相同排水型式的均质土堤　单位宽度渗流量【ｍ。／（ｓ・ｍ）１　ｋ——堤身渗透系数（ｍ／Ｓ）；　Ｈ　——上游水位（ｍ）；　Ｈ２——下游水位（ｍ）；　ｈ。——下游出溢点高度（ｍ）；　ｒｎ　——上游坡坡率；　ｒｎ２——下游坡坡率；　Ｊ——水力坡降。　流土型临界水力坡降采用下式计算：　Ｊｃｒ＝（Ｇｓ一１）（１一ｎ）　Ｊ允＝Ｊｃｒ／Ｋ　式中Ｇｓ——土的比重；　ｎ——土的孔隙比，ｎ＝ｅ／１＋ｅ；　Ｋ——安全系数，一般取１．５～２．０，本项目取２．０；　查地质资料②２砂质粉土夹粘质粉土的孔隙比　ｅ＝０．８０９，土的比重２．＋　６９，计算：　Ｊｃｒ＝（２．６９—１）【１—０．８０９／（１＋０．８０９）】＝Ｏ．９３４，　Ｊ允＝０．９３４／２＝０．４６７　计算成果：　图３计算方法图　由中间计算得出：Ｌ＝２８．７ｍ；ＡＬ＝３．１６８ｍ；下游出逸　点高度为ｈ　＝２．０９　ｌｍ。　由公式计算得：　Ｊ＝（Ｈ１一ｈ０）／（Ｌ１－ｍ２ｈｏ）　（７．５—２．０９　１）／【（２８．７＋３．１　６８）　一１．７８×２．０９１】＝０．１９２＜Ｊ允＝０．４８７，结果表明围堰的平均　水利坡降Ｊ小于Ｊ允满足要求。　六、围堰施工　１．地形断面测量　（１）围堰施工前，先进行地形原始断面测量，探明现状　探明情况，掌握现场第一手资料。　（２）根据围堰设计方案进行测量放样定位。　２．充泥管袋袋体制作与铺设　（１）袋体的宽度根据坝体的宽度、滩面高程、堤坡并适　当考虑沉降量而确定，宽度采用６．Ｏｍ、４．Ｏｍ、３．Ｏｍ三种　规格，长度取用２０￣５０ｍ，并考虑上下错缝。　（２）袋体所用的编织布应充分考虑到土质和风浪影响、　充填机具及充填方法。　（３）每只袋根据容积不同设置充填管口，要求充填作用　区相等，在布袋的上片留２～３对袖管状充填口。袋体缝制　采用３５支三股锦纶线缝制，缝三道（先缝一道，折选厚再　缝二道），保证线缝平顺均匀，缝合牢固。　（４）袋体铺设按测量放样位置定位，底层袋与钢管固定，　上层袋铺设时四周用铁丝与下层袋固定，防止充泥开始时移　动，下层袋若移动，则在铺上层袋时要做适当的位置调整。　确保管带整体的位置准确性。　３．管袋充填土　管带充填采用泥浆泵充填，大规模施工前，在隔堤部位　进行试充，当取得一定的经验后，如泥浆浓度、布袋尺寸、　屏浆压力、屏浆时间、固结速度和沉积率等再全面施工。袋　体充填厚度应控制在适应的水平上，当袋体逐步充满后，在　屏浆期间，要注意对屏浆压力的控制，防止布袋破裂。如袋　体一次充填不到理想厚度，可采用复冲法，但每层袋必须在　一潮过程中完成。下层袋体在滤水完毕之前，不应在其上充　２４８　中国水运　第１２卷　填上层袋体。充泥管袋做到排列整齐，无空隙和上下错缝。　４充填棱体保护　上下游水位观测、渗水量观测、堰体表面观测、河道冲刷观　测等观测。　七、结束语　充泥管袋棱体施工时应及时进行保护，及早护坡，防止　袋体土被潮浪严重淘刷。　一（１）钱塘江杭州段三堡～五堡标准塘工程围堰，从　２０１０年１２月开工到２０１１年９月拆除，经历了３００多个　昼夜的潮汐考验，运行可靠，未发生任何异常情况。　（２）采用模袋砂土吹填围堰，施工机械化程度高，受潮　水影响小，施工效率高，对类似工程施工具有参考借鉴作用。　参考文献　个汛期过后不能完成的段落及时加设简易隔堤，隔堤　近水侧用土工布防护，七工布用钢管固定，并在土工布边围　用土封盖。　５内棱体充填　每次充填厚度宜控制在５０ｃｍ左右，并要低于管袋　１０ｃｍ，每层充泥必须要使堤身固结后才能充填。上部堤身无　须赶潮作业，但根据沉降位移观测情况，必须控制上升速率，　防止滑坡。　６运行观测　Ｉ１Ｉ工程建设强制性条文水利工程部分建标（２００（））２２４号　Ｓ．　２　ＧＢ５０２０１　９４，防汛标准［Ｓ】．　【３１　ＳＬ２５２　２０　ｑ）（），水利水电工程等别划分及防洪标准『Ｓ１　Ｉ４ｌ浙江省海塘工程技术规定『Ｓ］．　５　ＧＢ５（）２８６—９８，堤防工程设计规范ｆｓｌｌ　围堰施工完成后为确保运行安全，进行围堰变位监测、　（上接第２３９页）减小坝基地下潜水，减少坝基（踵）部　再二序孔２、４、６．禁止１、２、３、４连续灌浆，起始排距　８ｍ，孔距６ｍ，终孔排距４ｍ，孔距３ｍ。　位扬压力，对整个坝基牢靠和大坝的稳定性起着很有利的作　用。　④制浆：灌浆材料宜采用ＰＯ３２．５以上普通硅酸盐水泥，　（１）灌浆孔布设，冈坝基段河床枯水期水位为　４９１．３～４９１．６ｍ为抢工期和便于操作，坝体砌筑至４９２．０　ｍ　浆液水灰比采用３：１，２：１，１：ｌ，０．８：１四个比级（压　水试验后透水率较大时宜采用１：１起灌以增强灌浆效果）。　平台时再进行固结灌浆，灌浆孔排距为４．０ｍ，孔距３．０ｍ，　且呈梅花状布设。坝基段（０＋０４４－０＋１０２．５）共分七排，其　余坝段受河水位影响较小，只是在不同高程处形成灌浆平台，　再进行灌浆。　（２）造孔，造孔采用潜孔钻，孔深深入基岩面以下　６～８ｍ，钻孔孔径为９０ｍｍ，造孔时应做好钻孔记录，遇岩　⑤封孔：灌浆结束时宜采用浓浆全孔段全压力０．３ＭＰａ　封孔。　⑥个别孔段如遇灌前涌水，灌后返水或遇复杂地段条件　情况宜待凝，再进行灌注或封孔。若灌浆孔相互串浆时，可　采用互串孔并联灌浆，但孔数不宜多于３个。　在灌０＋０６０～０＋０７８坝段前两排时有两个孔窜浆，后进　行了两个孔同时封闭灌浆，效果较好。　四、结束语　层、岩性变化，发生掉钻、塌孔、回水变色、失水、涌水等　异常情况，应详细记录，并随时报告值班技术员。本次钻孔　在０＋０７８～０＋０９５段最后一排的４个孔出现了不回水的异常　情况，灌浆时用浓浆吃浆量仍很大。　（３）灌浆　水工建筑物基础处理的常用方法包括基础锚杆，固结灌　浆，接缝灌浆，帷幕灌浆。针对该大坝基础地质情况，坝基　基岩较破碎，裂隙发育，局部坝段有软弱夹层和较大滑动块。　采取基础锚杆和固结灌浆增强坝基整体性和抗变形能力，兼　１）冲孔：用压力水进行裂隙冲洗，冲洗时间以回水清为　止，最长不超过２０ｍｉｎ，一般约３Ｎ５ｍｉｎ，冲洗压力为灌浆　压力的８０％，本次灌浆压力为０．３ＭＰａ，即冲孔压力不大于　０．２４ＭＰａ。　顾减小坝基裂隙，从而减小坝基地下潜水及坝基（踵）部位　扬压力，增强坝基抗渗能力，对整个坝基的牢固性结构均一　性和大坝的稳定性有至关重要作用。也为许多其它类似工程　所广泛采用。　参考文献　２）压水应在裂隙冲洗后进行，为单点法简易压水实验压　水。实验孔数不小于总孔数的５％，压水实验成果以透水率　表示，ｑ＝Ｑ／ｐＬ，单位为吕容（Ｌｕ），即在１ＭＰａ的压力下，　每米试段每分钟注入水量为１　Ｌ。　３）灌浆　【１】张景秀，坝基防渗与灌浆技术【ＭＩ．北京：水利水电出版社，　２《）０６．６．　①方式方法：灌浆采用循环式灌浆，自上而下分段进行，　段长以不超过６．０ｍ为宜，前两排分两段次灌浆，其余各排　分一段次灌浆。　②灌浆压力：本次固结灌浆设计压力为０．３Ｍｐａ，结束　标准是孔段注入率不大于１Ｌ／ｍｉｎ，持３０ｍｉｎ，灌浆即可结　束。③灌浆次序：先奇后偶原则，每排先一序孔１、３、５，　Ｉ２１天津大学，西安冶金建筑学院，哈尔滨建筑工程学院，重　庆建筑工程学院．地基与基础『Ｍ］．北京：中国建筑工业出　版社．２（）０３．　【３１　ＤＬ／Ｔ５１４８　２（）０１，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范ＩｓＩ　．【４】ＳＬ１７２—９６，小型水电站工程施工规范『Ｓ１．　【５】ＧＢ５００７１　２０（）（），小型水力发电站设计规范ｌｓ１．