曾斯亮 陳宗橋 楊飛

(淮安市水利勘測設(shè)計研究院有限公司，江蘇 淮安 223005)

1 工程概況

口岸閘水文站屬于江蘇省中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)工程2012—2013年建設(shè)的74個水文站中的一個站址，位于泰州市高港區(qū)口岸街道城南社區(qū)，其下游水位自記臺建在口岸閘下游約67m處?？诎堕l下游河道連通長江，為通航河道，河面較寬，河水較深。站址下游建有碼頭，常有船舶停靠。下游常水位以上為現(xiàn)澆混凝土護坡，常水位以下為模袋混凝土護坡護底。為防止船舶撞擊，下游水位自記臺采用島岸結(jié)合式，即把自記臺布置在岸坡上，自記臺采用鋼筋混凝土井筒接擴大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，利用連通管將水引入井筒。自記臺站房采用棧橋連接至堤頂，方便觀測人員進出自記臺站房。站址處地基土質(zhì)情況為高程-0.70m以上為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,地基承載力為50kPa，高程-0.70m以下為粉砂,地基承載力為150kPa。

2 方案選擇

在實施方案編制階段，根據(jù)自記臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計型式，擬采用土石圍堰加井點降水進行基坑開挖及建筑物結(jié)構(gòu)施工；在施工圖設(shè)計階段，由于土石圍堰施工比較困難，設(shè)計人員與建設(shè)部門多次溝通，并多次到現(xiàn)場查勘，經(jīng)反復(fù)比較，認為沉井加頂管技術(shù)進行施工比較可行。選擇設(shè)計方案時主要從工程技術(shù)可行性和工程成本可行性兩方面進行分析比較。

2.1 工程技術(shù)可行性分析

2.1.1 土石圍堰加井點降水施工

a.站址處附近土石料源較少，如果全部利用土石圍堰，需從外面購入土石料，運距在10km以上。

b.站址處河底較深，設(shè)計連通管底高程為-1.13m，根據(jù)河道斷面測量圖，圍堰底高程預(yù)計為-2.00m，如果自記臺選在低水位季節(jié)施工，考慮到每天長江潮水在水位1.50～4.00m范圍內(nèi)變化，加上圍堰安全超高，圍堰設(shè)計頂高程預(yù)計至少應(yīng)為4.50m，圍堰總高6.5m，圍堰斷面較大，加上潮水影響，水下圍堰土方的填筑壓實施工非常困難。

c.口岸閘下游采用模袋混凝土護坡護底，一般機械很難鑿除模袋混凝土，一方面給連通管基槽開挖施工帶來困難，另一方面在圍堰形式選擇上受到限制。由于模袋混凝土較難穿透，鋼板樁圍堰及樁木圍堰基本不可行，只能考慮土石方圍堰，而土石方圍堰施工也非常困難。

d.口岸閘兼有通航功能，每天都要開閘放水通航，如采用圍堰法施工，土石圍堰位于口岸閘下游右岸不遠處，正處于水流沖刷范圍內(nèi)，如果土石圍堰外側(cè)未做防沖措施，存在圍堰塌垮安全隱患。此外船只來往也可能沖撞圍堰，造成安全事故。

綜合以上四點，從工程技術(shù)方面來分析，在口岸閘站下游水位自記臺施工中采用土石圍堰加井點降水措施難度較大。

2.1.2 沉井加頂管施工

a.沉井位于自記臺基礎(chǔ)所處的常水位以上的岸坡上，該處岸坡為現(xiàn)澆混凝土護坡，施工時將沉井所處部分混凝土護坡鑿除難度不大。沉井施工場地所處高程為3.00m，考慮到每天長江潮水在水位1.50～4.00m范圍內(nèi)變化，采取一些措施(如打設(shè)子圍堰)，能夠擋住外水，給施工提供干地條件，該處施工基本不會受到外水影響。

b.連通管采用DN300mm鋼制頂管施工，施工時不需要進行基坑開挖，鋼管頭部安裝錐頭可穿破模袋混凝土，利用千斤頂作主頂設(shè)備。當(dāng)頂管頂?shù)皆O(shè)計位置后，可安排潛水人員下水取下錐頭，并將鋼管頭固定好。

c.采用沉井技術(shù)施工時均在岸坡處，不影響口岸閘放水通航，不會對過往船只造成影響，基本不存在安全隱患。

綜合以上三點，從工程技術(shù)上分析，在口岸閘站下游水位自記臺施工中采用沉井加頂管施工措施優(yōu)勢明顯。

2.2 工程成本可行性分析

2.2.1 土石圍堰加井點降水施工成本

按土石圍堰施工方案，圍堰高度取6.5m，圍堰頂寬按2m考慮，圍堰內(nèi)外側(cè)坡比均取1∶3，圍堰長度為25m，圍堰工程量及成本計算見表1。

表1 圍堰施工成本計算

2.2.2 沉井施工成本

按沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙(圖1、圖2)計算沉井工程量，成本計算見表2。

表2 沉井施工成本計算

注 計算沉井C25混凝土單價時考慮砂墊層、下沉土方開挖、井壁防水及內(nèi)外腳手架等因素。

從表1、表2可知，沉井施工成本比圍堰施工成本高4695.52元，相差很少。

通過對工程技術(shù)和成本方面進行綜合考慮，在施工圖設(shè)計階段選擇采用沉井加頂管施工設(shè)計方案。

3 沉井設(shè)計及施工

3.1 沉井設(shè)計

水位自記臺采用擴大基礎(chǔ)，平面尺寸為4.0m×4.0m，根據(jù)使用要求，考慮施工因素，采用C25鋼筋混凝土方形沉井，四周各留0.4m施工空間，沉井的平面尺寸設(shè)計為5.0m×5.0m(圖1)。根據(jù)沉井設(shè)計規(guī)范，沉井壁厚取0.4m，刃腳踏面寬0.15m、高0.35m。根據(jù)施工工藝及使用要求，沉井底標(biāo)高為-2.61m，沉井頂標(biāo)高為2.49m，高于施工期常水位1.80m。根據(jù)抗浮驗算得出封底墊層厚度為2m(圖2)，封底采用C15素混凝土。

圖1 沉井平面(單位：mm)

圖2 沉井縱視(單位：mm)

根據(jù)受力分析及配筋計算，井壁橫向配筋為φ18@150mm，縱向配筋為φ18@200mm。沉井臨水側(cè)墻壁預(yù)設(shè)鋼頂管施工孔洞，孔洞孔徑大小為DN400mm。待鋼頂管施工就位后，采用C25素混凝土將缺口封堵。

3.2 沉井施工要點

a. 首先應(yīng)對沉井設(shè)計位置處的岸坡進行削坡平整，在此基礎(chǔ)上鋪設(shè)砂墊層基礎(chǔ)，采用水撼法進行密實，確保沉井預(yù)制過程中的基礎(chǔ)承載力及沉井結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

b. 預(yù)制沉井混凝土強度達到設(shè)計要求后，采用人工挖土下沉，在挖土下沉過程中，應(yīng)遵循先中央后四周、均勻、對稱的原則，防止沉井下沉中出現(xiàn)傾斜。下沉?xí)r控制沉井的下沉速率，保證沉井穩(wěn)定下沉。沉井終沉后，刃腳踏面的平均標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高的偏差不應(yīng)超過規(guī)范規(guī)定的偏差范圍。

c. 沉井下沉就位后，應(yīng)及時進行封底，封底厚度由設(shè)計計算確定，目的是保證封底不被地下水頂破，滿足沉井抗浮要求，并為上部結(jié)構(gòu)施工提供干地條件。

d. 封底結(jié)束后，待混凝土強度等級達到設(shè)計要求后，及時排除內(nèi)部積水，為自記臺基礎(chǔ)的施工提供干地條件。

4 結(jié) 語

沉井技術(shù)在泰州口岸閘站下游水位自記臺的應(yīng)用，順利解決了原方案中土石圍堰施工帶來的困難，并且施工速度較快，成本相比土石圍堰施工增加較少，能保證工程施工質(zhì)量。在今后的工程設(shè)計中遇到此類問題時，可考慮采用沉井技術(shù)以解決工程難題。

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