張惠祥

淺談青田縣新田坑取水泵站圍堰施工

張惠祥

一、工程概述

青田縣城引水延伸改建工程Ⅰ標段主要建設(shè)內(nèi)容有：新建新田坑取水泵站和部分管線提升改造、樁號0+000～1+935段的 DN1420×16焊接鋼管輸水管，取水泵站用地面積約1990m2。圍堰是新田坑取水泵站主體工程施工前的重要措施項目，影響項目的施工進程，是重點控制部位。難點是圍堰運行安全和滲漏效果。

二、水文條件

新田坑取水口圍堰工程位于灘坑水庫下游，圍堰處河床原始高度約11.0m，堰外水位主要受灘坑水庫機組發(fā)電影響，灘坑水庫二臺機組發(fā)電放水時圍堰水位高程約為19.5m，平均水深8.5m。

三、圍堰工程地質(zhì)條件

地質(zhì)鉆探表明，圍堰堰基主要由河流沖積的砂礫、卵石構(gòu)成，其下為凝灰?guī)r，僅在局部靠近毆青公路側(cè)存在人工填土層和殘積土層。場區(qū)范圍內(nèi)普遍存在厚度較穩(wěn)定的卵礫石層，黃褐色，呈現(xiàn)飽和稍密—中密狀態(tài)，主要成分為卵石，約占60%，粒徑30～150mm，個別>300mm，其天然滲透系數(shù)在（1～10）10-3cm/s之間變化。沉積層下為全風化、中風化凝灰?guī)r。地質(zhì)資料表明圍堰堰基滲透性較大。

四、圍堰結(jié)構(gòu)形式

1.堰頂高程確定

新田坑取水口圍堰位于小溪主河道，所占河道面積不大，使用時段主要在非汛期（10月～3月），堰外水位主要受灘坑水庫機組發(fā)電影響，灘坑水庫一臺機組發(fā)電放水時堰外水位高程約17.8m，二臺機組發(fā)電放水時堰外水位高程約為19.5m，故堰頂高程按20.0m考慮。

2.圍堰布置及結(jié)構(gòu)形式

新田坑取水口圍堰按兩級圍堰進行設(shè)計，其中一級圍堰軸線長約230m，順河向長122.0m，上下游圍堰長約110m，圍堰順河向最大高度約9.0m，圍堰頂寬度12.0m（從外到內(nèi)：2.0m砂袋+2.0m粘土心墻+6.0m砂石路面+2.0m砂袋），頂高程為20.0m，上部設(shè)1m高的防浪土堆。圍堰迎水面邊坡為1∶1，圍堰背水面邊坡為1∶0.58，圍堰內(nèi)外邊坡各2m范圍內(nèi)采用砂（凈砂）包填筑，其余部分采用天然級配砂礫石填筑，設(shè)粘土心墻進行防滲處理，以減緩滲透，圍堰內(nèi)設(shè)降水基坑，以確保電站一臺機組發(fā)電放水時鉆孔樁及擋墻能正常施工，根據(jù)現(xiàn)場測試，一級圍堰施工完成后，降水基坑內(nèi)設(shè)6臺7.5kW水泵即可保證樁基正常施工。

考慮到一級圍堰堰基處砂礫石覆蓋層較厚（特別是泵房段一級圍堰河床與地質(zhì)報告出入較大，一級圍堰施工時發(fā)現(xiàn)河床沉積層因取砂已被破壞，河床底全部為取砂后留下的卵石廢料），圍堰處河床粘土心墻防滲深度有限，堰基存在一定的透水通道，而泵房下層基底標高10.9m，內(nèi)外水位差較大，僅靠一級圍堰防滲已不能滿足施工要求。為確保工程能夠順利推進，沿泵房深基坑外側(cè)布置一道二級圍堰，二級圍堰由灌注樁及混凝土擋墻構(gòu)成，為減少工程造價，灌注樁及混凝土擋墻結(jié)合主體工程進行。

3.二級圍堰的結(jié)構(gòu)形式

泵房上游6根800mm護坦樁高程施工至16.85m，上部接混凝土擋墻（高程19.8m），利用本段護坦樁靠近公路邊坡的有利地形，對護坦樁作有效支撐?？v向圍堰的設(shè)置：泵房前設(shè)28根1200mm沖擊成孔灌注樁（灌注樁間隔布置鋼筋籠），頂高程為16.85m，上部接混凝土擋墻（高程19.8m）；下游圍堰設(shè)置13根1200mm灌注樁（灌注樁間隔布置鋼筋籠），上部接混凝土擋墻（高程19.8m）為提高灌注樁的剛度，在樁高程14m以下設(shè)600mm×800mm腰梁。

4.二級圍堰止水措施

二級圍堰灌注樁施工完成后，堰內(nèi)降水根據(jù)基坑開挖進程同步跟進，樁間透水主要考慮采用混凝土墻，泵房上下游灌注樁與公路邊坡段的止水結(jié)合主體工程擋土墻一、四（泵房外側(cè)）設(shè)置，止水混凝土墻采用C30/P6抗?jié)B混凝土。

五、一級圍堰的施工

1.施工工藝流程

施工放樣→中間部分天然級配砂礫石填筑→長臂挖機沿圍堰處側(cè)挖溝槽并回填壓實粘土隔水層→兩側(cè)砂包堆填→圍堰迎水面堰腳拋石防沖刷。

2.測量定位

按施工平面布置圖，規(guī)劃好填筑路線，采用全站儀放樣定位圍堰拐點，填筑過程中控制填筑高程。

3.堰體填筑

堰體填筑采用端進法施工，裝載機分層平整碾，水面以上分層厚度80cm，水面以上部位采用16t振動碾碾壓，水面以下部分由水力自動夯實。

4.拋石及砂包施工

拋石施工與堰體填筑施工平行作業(yè)，自卸汽車卸料至堰頂，反鏟拋填。砂包采用符合要求的材料裝好袋，由挖機吊運至指定地點進行堆填，水面以下挖機堆填，水面以上人工擺放。

5.粘土防滲施工

圍堰基礎(chǔ)采用粘土防滲，采用加長臂反鏟掏槽、夯填施工，水面上采用振動碾壓密實。

六、二級圍堰（鉆孔灌注樁）的施工

1.施工順序

平整場地→測量放線定位、開挖漿池、漿溝→設(shè)置護筒→鉆機就位、孔位校正→沖擊造孔、泥漿循環(huán)→清孔排渣→終孔驗收→吊放鋼筋籠→放置導管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出導管→拔出護筒→成樁養(yǎng)護。

2.施工工藝

根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料，鉆孔灌注樁采用沖擊鉆機造孔，鋼護筒護口、泥漿護壁。

（1）測量定位：測量人員根據(jù)設(shè)計圖紙及監(jiān)理業(yè)主提供的控制點為起算點，并以鐵釬為標志，然后挖護筒坑，高程由已知高程點引入。

（2）設(shè)置護筒

鉆機就位前，先平整場地，然后在孔口埋設(shè)鋼板護筒，用以固定樁位，防止孔口坍塌。護筒鋼板選用4mm，現(xiàn)場卷制加工，吊車起吊就位。使用十字對中法校正護筒上、下中心位置，護筒埋深根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況確定，在砂土中不小于1.5m，護筒上口高出地面30cm，護筒與孔壁間的縫隙用粘土填實，以防止漏水。最后使用經(jīng)緯儀配合塔尺采用水準高程法施測護筒上沿標高及偏差。

（3）鉆機就位

首先依據(jù)樁位平整場地，鋪好機臺木，保持水平穩(wěn)定。鉆頭吊起后，天車滑輪前沿、鉆具中軸線、孔中心三點必須在同一鉛垂線上，設(shè)備安裝要做到平穩(wěn)、對正、基礎(chǔ)牢固，防止鉆進過程中基礎(chǔ)下沉導致孔斜事故發(fā)生。

（4）沖擊造孔

造孔開始低錘（小沖程）密擊，錘高0.4～0.6m，并及時加塊石與粘土泥漿護壁（泥漿密度和沖程見表），使孔壁擠壓密實，直至孔深達護筒下3～4m后，才加快速度，加大沖程，將錘提高至1.5～2.0m以上，逐步轉(zhuǎn)入正常連續(xù)沖擊，在造孔時及時將孔內(nèi)殘渣排出孔外，以免孔內(nèi)殘渣太多，出現(xiàn)埋鉆現(xiàn)象。在更換鉆頭前或容易縮孔處，均安排專人驗孔。在沖進過程中每1～2m檢查一次成孔的垂直度情況，若發(fā)現(xiàn)偏斜立即停止沖進，采取措施進行糾正。對于變層處和易于發(fā)生偏斜的部位，應(yīng)采取低錘輕擊、間斷沖擊的辦法穿過，以保持孔形良好。鉆孔垂直度偏差應(yīng)小于H/100（H為鉆孔垂直深度）。

（5）泥漿護壁

護壁泥漿密度在砂土和軟厚的夾砂層中控制在1.1～1.3t/m3。在穿過砂夾卵石層或容易坍孔的土層中應(yīng)控制在1.3～1.5g/cm3。每沖擊1～2m應(yīng)排渣一次，并定時補漿，直至設(shè)計深度。

（6）清孔排渣

清孔：清孔采用循環(huán)換漿法，即讓鉆頭在原位旋轉(zhuǎn)，繼續(xù)注水，用清水換漿（系原土造漿），使泥漿密度控制在1.1t/m3。如孔壁土質(zhì)較差時，則用泥漿循環(huán)清孔，使泥漿密度控制在1.15～1.25t/m3，清孔過程中，必須及時補給足夠的泥漿，并保持漿面穩(wěn)定；如孔壁土質(zhì)較好，不易塌孔時，則可用空氣吸泥機清孔。

排渣：排渣使用抽渣筒法，用一個下部帶活門的鋼筒，將其放到孔底，作上下來回活動，提升高度在2m左右。當抽筒向下運動時，活門打開，殘渣進入筒內(nèi)；向上運動時，活門關(guān)閉，可將孔內(nèi)殘渣抽出孔外。排渣時，及時向孔內(nèi)補充泥漿，以防止虧漿造成孔內(nèi)坍塌。終孔時，沉渣厚度應(yīng)≤50mm。

（7）鋼筋籠制作與安放

①鋼筋籠的制作

主筋要調(diào)直除銹，搭接采用直流電焊機同心焊接，雙面搭接焊長度不小于5d滿焊，焊接接頭數(shù)在同一截面不得超過主筋總數(shù)的50%，相鄰兩主筋搭接距離大于30d。加強筋采用胎具成型，接頭處接頭處采用單面搭接電弧焊，焊接長度≥8d，點焊在主筋外側(cè)，但不得損傷主筋。箍筋胎具成型，用22＃鐵線綁扎在主筋外側(cè)。自樁頂開始向下每隔4～5m為一個斷面，在主筋外側(cè)加設(shè)導正耳，耳高50mm，耳長100mm，每個斷面不得少于3個。

②起吊

起吊鋼繩必須掛在經(jīng)過充分焊接加固的主筋與加強筋的交叉部位。鋼繩套的長度必須調(diào)整均勻。嚴禁鋼筋籠底部在地面拖動，防止鋼筋籠變形。為防止鋼筋籠起吊和起吊后旋轉(zhuǎn)移動時的擺動，可在鋼筋籠底部系牽引繩控制。

③安裝

鋼筋籠起吊后到槽孔口安裝時，鋼筋籠的轉(zhuǎn)動、水平位移、降落必須平穩(wěn)緩慢，用人工拉牽引繩控制，防止鋼筋籠擺動而與鉆機碰撞發(fā)生事故。鋼筋籠向槽孔內(nèi)下落時，必須緩慢輕放，且鋼筋籠中心與槽孔中心吻合，防止鋼筋籠碰撞槽孔壁而引起孔壁塌落和鋼筋籠變形。鋼筋籠向槽孔內(nèi)下落時，若受到阻力，則要分析原因，采取相應(yīng)措施，不可盲目行事。鋼筋籠需在槽孔口接裝焊接時，已下入槽孔內(nèi)的鋼筋籠必須在槽孔口用滿足強度要求的鋼梁或鋼管架設(shè)平直和牢固，架設(shè)鋼梁和支撐的部位必須事先設(shè)計好，并且要充分加固，將下一節(jié)鋼筋籠吊至孔口，緩慢地對位，做到上、下游和左、右岸均垂直方可焊接。

（8）混凝土澆筑

水下混凝土澆筑采用導管法施工，利用吊車將導管置于澆筑部位，下端管口距基礎(chǔ)面40～50cm，第一斗混凝土灌注量保證導管下端埋入混凝土中80cm以上，灌注一定量的混凝土后需測量混凝土面的上升高度，防止提管時導管下端提離混凝土面發(fā)生斷樁，同時為防止堵管，導管埋深不得大于4.0m?；炷恋墓嘧⒁B續(xù)進行，不得中斷。灌注結(jié)束后，要將灌注機具清理干凈?；炷寥雮}采用吊罐■

（作者單位：安徽省阜陽眾嘉工程建設(shè)有限公司 236012）