鄔靜芝

(中國(guó)五冶集團(tuán)有限公司,四川成都 610051)

1 技術(shù)背景

該取水頭結(jié)構(gòu)施工項(xiàng)目中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取水頭結(jié)構(gòu)需在離泵房400 m處進(jìn)行圍堰施工，形成一圈外圍堰，取水頭處圍堰頂部距河床6 m，河床較取水頭結(jié)構(gòu)底部高差為6 m，圍堰后存在約9 m的高差。隨著圍堰延伸進(jìn)度，河道逐漸變窄，水流湍急，水深增加，對(duì)圍堰前端的結(jié)構(gòu)部分不利影響較大，出現(xiàn)了圍堰滲漏量大的情況。10臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)不能有效的降低圍堰內(nèi)因滲漏形成的水位，抽水效果不明顯，且圍堰確切滲漏點(diǎn)的位置也無(wú)法確定，工期又十分緊張。同時(shí)，開(kāi)挖取水頭結(jié)構(gòu)的基坑時(shí)，圍堰會(huì)出現(xiàn)管涌、流沙情況，嚴(yán)重影響了施工安全。管涌使得基坑施工區(qū)域內(nèi)積水，無(wú)法有效對(duì)取水頭結(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行施工。另外，湍急的水流以及圍堰結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的管涌、流沙等情況會(huì)影響整個(gè)圍堰堰體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，圍堰堰體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是保證圍堰內(nèi)施工作業(yè)安全可靠的基礎(chǔ)條件。

2 施工方法

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供了一種用于河流中取水頭結(jié)構(gòu)施工的圍堰結(jié)構(gòu)及其施工方法，加寬圍堰、復(fù)合土工膜及樁體使得外圍堰前端的結(jié)構(gòu)部分的滲漏量大大減少，加強(qiáng)了外圍堰的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時(shí)，內(nèi)圍堰使得取水頭結(jié)構(gòu)施工區(qū)域的施工作業(yè)更加安全可靠，能有效對(duì)取水頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工作業(yè)。

采用的技術(shù)方案如下：用于河流中取水頭結(jié)構(gòu)施工的圍堰結(jié)構(gòu)，包括外圍堰，外圍堰又包括上圍堰、端圍堰和下圍堰依次連接而成。端圍堰的內(nèi)側(cè)和上圍堰的前端內(nèi)側(cè)均設(shè)置有加寬圍堰。加寬圍堰與端圍堰和上圍堰之間鋪設(shè)有復(fù)合土工膜，加寬圍堰與下圍堰之間的區(qū)域修筑有內(nèi)圍堰。取水頭結(jié)構(gòu)的施工區(qū)域位于下圍堰與內(nèi)圍堰之間的區(qū)域，內(nèi)圍堰圍擋住取水頭結(jié)構(gòu)的前端和上游端，內(nèi)圍堰的一端與下圍堰修筑連接在一起；上圍堰前端、下圍堰前端和端圍堰的堰體內(nèi)通過(guò)高壓旋噴的方式設(shè)置有若干樁體，相鄰的樁體之間擴(kuò)散連接在一起，形成止水帷幕；加寬圍堰及復(fù)合土工膜使得外圍堰前端的結(jié)構(gòu)部分的滲漏量大大減少，同時(shí)加強(qiáng)了外圍堰的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，相鄰樁體之間形成的止水帷幕起到了擋水的作用，有效減少了堰體的滲漏量。

(1)加寬圍堰從外往內(nèi)包括墊料層和填筑層。墊料層鋪設(shè)在復(fù)合土工膜上，墊料層為開(kāi)挖的坡積土、黏土或者粉黏土。填筑層為開(kāi)挖的土石料，填筑層內(nèi)側(cè)面的下端設(shè)置有細(xì)土麻袋，細(xì)土麻袋壓實(shí)填筑層內(nèi)側(cè)面的下端。加寬圍堰內(nèi)設(shè)置有若干加固基石，加固基石對(duì)加寬圍堰起到基礎(chǔ)支撐和加固的作用。內(nèi)圍堰由片塊石填筑而成，內(nèi)圍堰的外側(cè)面也鋪設(shè)有復(fù)合土工膜。墊料層的鋪設(shè)對(duì)復(fù)合土工膜起到了保護(hù)的作用，防止填筑層的土石料對(duì)復(fù)合土工膜形成損壞。細(xì)土麻袋對(duì)填筑層內(nèi)側(cè)面的下端起到了壓實(shí)作用，防止下端的土石料被帶走。加固基石對(duì)整個(gè)加寬圍堰結(jié)構(gòu)起到了支撐和加固的作用，增加了堰體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，此處的復(fù)合土工膜能夠有效減少內(nèi)圍堰的滲漏量。

(2)內(nèi)圍堰與加寬圍堰之間設(shè)置有排水明溝。排水明溝的軌跡與加寬圍堰的軌跡平行，且圍堰的修筑軌跡。排水明溝的一端與一集水坑相連通，排水明溝縱向坡度為1 %～3 %，集水坑低于排水明溝的最低點(diǎn)。內(nèi)圍堰與取水頭結(jié)構(gòu)之間也設(shè)置有排水明溝，排水明溝的軌跡與內(nèi)圍堰的軌跡平行，且圍擋住取水頭結(jié)構(gòu)的前端、上游端和下游端。排水明溝上也連接有一集水坑，排水明溝的引水縱向坡度為1 %～3 %，集水坑低于排水明溝的最低點(diǎn)，排水明溝和集水坑內(nèi)均鋪設(shè)有塑料膜。通過(guò)泵對(duì)集水坑內(nèi)收集的積水進(jìn)行抽排，排水明溝和集水坑的設(shè)置使得內(nèi)圍堰內(nèi)以及內(nèi)圍堰與加寬圍堰之間的滲漏積水能夠得到有效排出，塑料膜的設(shè)置能夠有效防止積水在排水明溝和集水坑中回滲進(jìn)土壤中。

(3)在已經(jīng)修筑完成的外圍堰內(nèi)側(cè)面鋪設(shè)復(fù)合土工膜。外圍堰包括上圍堰、端圍堰和下圍堰依次連接而成，復(fù)合土工膜鋪設(shè)在端圍堰的內(nèi)側(cè)和上圍堰的前端內(nèi)側(cè)，然后在復(fù)合土工膜的表面修筑加寬圍堰。加寬圍堰包括墊料層和填筑層，墊料層鋪設(shè)在在復(fù)合土工膜的表面。墊料層為坡積土、黏土或者粉黏土，且不能混入有尖銳輪廓的雜質(zhì)。填筑層鋪設(shè)在墊料層的表面，為土石料。最后在加寬圍堰與下圍堰之間的區(qū)域修筑內(nèi)圍堰，取水頭結(jié)構(gòu)的施工區(qū)域位于下圍堰與內(nèi)圍堰之間的區(qū)域，內(nèi)圍堰圍擋住取水頭結(jié)構(gòu)的前端和上游端，內(nèi)圍堰的一端與下圍堰修筑連接在一起。

(4)在鋪設(shè)復(fù)合土工膜、修筑加寬圍堰和內(nèi)圍堰之前，先在上圍堰前端、下圍堰前端和端圍堰的堰體內(nèi)通過(guò)高壓旋噴的方式設(shè)置有若干樁體。首先在外圍堰上測(cè)放旋噴點(diǎn)位，再以HM-90型潛孔鉆機(jī)引孔并安裝φ75×2 mm的PVC管，然后錘擊旋噴鉆桿、噴頭直至進(jìn)入河床巖層不小于1 m，安裝高壓管路，由下至上旋噴注漿，最后在樁頭回灌補(bǔ)漿。高壓旋噴注漿是利用高壓噴射水泥漿，強(qiáng)力沖擊劈裂土體，使水泥漿與之混合，經(jīng)過(guò)凝結(jié)固化，在土體中形成強(qiáng)度較高的樁體，通過(guò)調(diào)整樁的間距可以讓樁與樁進(jìn)行咬合，形成止水帷幕達(dá)到止水的目的。水泥漿具體為PO42.5R水泥，水泥漿中加入3 %早強(qiáng)劑、適量水玻璃提高注漿的早期強(qiáng)度，具體設(shè)置兩排樁體，排間距為300 mm，單排樁體樁心距為600 mm，高壓旋噴樁樁徑450 mm，注漿噴嘴直徑在2.0～2.8 mm范圍內(nèi)，高壓水泥漿的壓力為30 MPa，保證旋噴效果。

(5)在進(jìn)行高壓旋噴注漿前，先在外圍堰內(nèi)蓄水，減少內(nèi)外水頭壓力差，再進(jìn)行旋噴注漿操作。注漿完成后，控制保持蓄水水位與河面水位的高度差為2 m，待注漿凝固后，再抽排外圍堰內(nèi)的蓄水。蓄水能夠盡量減少堰體內(nèi)外側(cè)的水頭壓力差，保證注漿過(guò)程的順利進(jìn)行，防止注漿因?yàn)閴翰钸^(guò)大而通過(guò)縫隙流失。具體根據(jù)水位標(biāo)志，專(zhuān)人24 h適時(shí)啟停抽水設(shè)備，使水面大致保持這一狀態(tài)，以減少外圍堰的水壓力。

(6)修筑內(nèi)圍堰時(shí)，先測(cè)量放樣，再進(jìn)行基礎(chǔ)淤泥的處理。在處理時(shí)，先采用長(zhǎng)臂挖機(jī)下挖至巖石層，并用水泥拌和淤泥，水泥重量比不小于淤泥的6 %，然后拋大塊石擠淤泥，再通過(guò)自卸汽車(chē)將片塊石運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)并卸下，采用推土機(jī)通過(guò)進(jìn)占法將片塊石鋪筑至完成擠淤泥位置，并采用18 t以上壓路機(jī)逐層進(jìn)行碾壓。對(duì)于局部無(wú)法碾壓到的部位則采用蛙式打夯機(jī)或直立打夯機(jī)進(jìn)行碾壓，直至整個(gè)內(nèi)圍堰修筑完成，最后在內(nèi)圍堰的外側(cè)鋪設(shè)復(fù)合土工膜。

(7)完成內(nèi)圍堰的修筑施工后，再在加寬圍堰和內(nèi)圍堰之間設(shè)置排水明溝和集水坑，排水明溝與集水坑相連通，排水縱向坡度范圍為1 %～3 %。施工過(guò)程中及時(shí)對(duì)排水明溝進(jìn)行清淤，以防堵塞，并對(duì)排水明溝和集水坑的內(nèi)表面采用M7.5砂漿抹面，排水明溝和集水坑內(nèi)均鋪設(shè)有塑料膜。M7.5砂漿抹面和塑料膜能夠有效防止積水在排水明溝和集水坑中回滲進(jìn)土壤中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案的有益效果為：加寬圍堰、復(fù)合土工膜及樁體使得外圍堰前端的結(jié)構(gòu)部分的滲漏量大大減少，加強(qiáng)了外圍堰的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時(shí)，內(nèi)圍堰使得取水頭結(jié)構(gòu)施工區(qū)域的施工作業(yè)更加安全可靠，能有效對(duì)取水頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工作業(yè)。

3 具體實(shí)施方式

3.1 實(shí)施例1

如圖1～6所示，用于河流中取水頭結(jié)構(gòu)施工的圍堰結(jié)構(gòu)，包括外圍堰。外圍堰包括上圍堰、端圍堰和下圍堰，并依次連接而成。端圍堰的內(nèi)側(cè)和上圍堰的前端內(nèi)側(cè)均設(shè)置有加寬圍堰。加寬圍堰與端圍堰和上圍堰之間鋪設(shè)有復(fù)合土工膜。加寬圍堰與下圍堰之間的區(qū)域修筑有內(nèi)圍堰。取水頭結(jié)構(gòu)的施工區(qū)域位于下圍堰與內(nèi)圍堰之間的區(qū)域，內(nèi)圍堰圍擋住取水頭結(jié)構(gòu)的前端和上游端。內(nèi)圍堰的一端與下圍堰修筑連接在一起，外圍堰內(nèi)外側(cè)的坡比范圍為1∶3～1∶4，具體為1∶4。加寬圍堰內(nèi)側(cè)的坡比范圍為1∶4～1∶5，具體為1∶5。內(nèi)圍堰的坡比范圍為1∶3～1∶4，具體為1∶4。加寬圍堰的頂部寬度為6 m，內(nèi)圍堰的頂部寬度為8 m。上圍堰前端、下圍堰前端和端圍堰的堰體內(nèi)通過(guò)高壓旋噴的方式設(shè)置有若干樁體，相鄰的樁體之間擴(kuò)散連接在一起，形成止水帷幕，具體設(shè)置兩排樁體，排間距為300 mm，單排樁體的樁心距為600 mm，高壓旋噴樁樁徑450 mm，注漿噴嘴直徑在2.0～2.8 mm范圍內(nèi)。

圖1 圍堰平面

圖2 圍堰A-A剖面

圖3 圍堰A-A剖面圖中B處詳圖

圖4 圍堰A-A剖面圖中C處詳圖

圖5 圍堰A-A剖面圖中D處詳圖

加寬圍堰從外往內(nèi)包括墊料層和填筑層。墊料層鋪設(shè)在復(fù)合土工膜上，為開(kāi)挖的坡積土、黏土或者粉黏土。填筑層為開(kāi)挖的土石料，墊料層不能混入有尖銳輪廓的雜質(zhì)，例如塊石、樹(shù)根等。內(nèi)圍堰由片塊石填筑而成，內(nèi)圍堰的外側(cè)面也鋪設(shè)有復(fù)合土工膜。填筑層內(nèi)側(cè)面的下端設(shè)置有細(xì)土麻袋，細(xì)土麻袋設(shè)在壓實(shí)填筑層內(nèi)側(cè)面的下端。加寬圍堰內(nèi)設(shè)置有若干加固基石，加固基石設(shè)置在填筑層內(nèi)，加固基石對(duì)加寬圍堰起到基礎(chǔ)支撐和加固的作用。

3.2 實(shí)施例2

如圖1～圖2、圖5～圖7所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，內(nèi)圍堰與加寬圍堰之間設(shè)置有排水明溝。排水明溝的軌跡與加寬圍堰的軌跡平行，且圍擋住內(nèi)圍堰的修筑軌跡。排水明溝的一端與一集水坑相連通，排水明溝的引水縱向坡度為1 %～3 %，集水坑低于排水明溝的最低點(diǎn)。內(nèi)圍堰與取水頭結(jié)構(gòu)之間也設(shè)置有排水明溝，排水明溝的軌跡與內(nèi)圍堰的軌跡平行，排水明溝的軌跡圍擋住取水頭結(jié)構(gòu)的前端、上游端和下游端。排水明溝上也連接有一集水坑，排水明溝的引水縱向坡度為1 %～3 %，集水坑低于排水明溝的最低點(diǎn)，排水明溝和集水坑的內(nèi)表面采用M7.5砂漿抹面。排水明溝和集水坑內(nèi)均鋪設(shè)有塑料膜，塑料膜具體鋪設(shè)于M7.5砂漿抹面上，堰體的滲水進(jìn)入排水明溝，并通過(guò)排水明溝匯集到集水坑中，通過(guò)排水泵抽排集水坑中的積水。

圖6 圍堰A-A剖面圖中E處詳圖

圖7 降排水系統(tǒng)剖面

4 結(jié) 論

通過(guò)實(shí)例1、實(shí)例2的施工處理，保證了河流中取水頭圍堰結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，且達(dá)到了防滲漏和止水的目的。