水中筑堤法在耿楼枢纽右岸封闭堤施工中的应用

朱 旋 卜爱军 欧 勇

一、工程概况

沙颍河是淮河最大的支流，发源于河南省伏牛山区，跨河南、安徽两省，于安徽省颍上县沫河口汇入淮河，河道全长620km。

沙颍河近期治理工程是国务院确定实施的治淮19项骨干工程之一，耿楼枢纽是其最大的单项工程。耿楼枢纽位于沙颍河左岸太和县境内耿楼村，利用史老家至井孜弯道修建。耿楼枢纽的建成大大改善了河南省刘湾港以下通航条件，也使港口上游已建的沈丘船闸、郑埠口枢纽发挥梯级效益，使航道里程延伸至周口，从而充分发挥沙颍河航运主航道的运输作用，其运量发展潜力巨大，同时可增加蓄水量约4000×104m3，增加灌溉面积50万亩以上。

耿楼枢纽由节制闸、船闸组成。节制闸为II等大（2）型工程，20年一遇设计流量3910m3/s，50年一遇校核流量4770m3/s；沙颍河航道等级目前为Ⅴ级，规划为500t级Ⅳ级航道，船闸按Ⅳ级标准建设，供500t级船队通航。

二、右岸封闭堤概况

枢纽中的节制闸布置在船闸南侧，在节制闸与船闸之间设导流堤。节制闸布置在裁弯取直的人工河道上，人工河道的上下游与老河道平顺连接。枢纽南侧老河道弯曲度较大，为满足节制闸布置要求，在上下游段需对原河道进行局部退堤，并对上游河道局部切滩。工程建成后，节制闸右侧老河道将废弃不用，在引河上下游右岸顺引河方向封堵老河槽并填筑封闭堤。

三、右岸封闭堤施工过程

1.初步设计方案

初步设计采用围堰挡水，旱地填筑封闭堤。

施工工艺流程：开挖明渠导流→填筑老河道上游堵口上游围堰，截流→填筑老河道上游堵口下游围堰和下游堵口上、下游围堰→基坑排水→堵口段堤防清基、填筑→拆除上堵口上游围堰、下堵口下游围堰。

右岸封闭堤位置横跨沙颍河老河道，需对老河道实施截流后，进行封闭堤施工。

为保证封闭堤工程老河道段正常施工，创造干地施工条件，需建挡水围堰。根据该工程封闭堤的布置并结合实际地形及施工条件，拟在上下游封闭堤两侧各设围堰，阻止水流进入基坑，以保证封闭堤的正常施工。

围堰为四级建筑物，结构采用均质土型式，围堰长度均在150m左右。围堰顶高程根据5年一遇非汛期洪水位加超高确定，下游围堰设计水位为29.11m，考虑风浪爬高和安全超高，堰顶高程取30.11m，上游围堰根据导流流量、导流明渠的规模和下游水位推算为29.41m，堰顶高程取30.41m，围堰顶宽5.0m，围堰填筑共需土方47.1×104m3。

水下围堰施工采用水中倒土法填筑，因水下土料不进行压实且受水流浸润及风浪淘刷，水中围堰的稳定边坡一般为1∶6～1∶7。水上围堰设计边坡为1∶3，层层铺土，层层碾压，采用挖掘机配自卸汽车运料，拖拉机压实，局部辅以蛙夯。

将围堰内的水抽干，待清基结束便可进行该段封闭堤的填筑施工，填筑采用分层碾压法。上下游封闭堤顶高程39.02m，堤顶宽6.0m，两侧边坡均为1∶3。为保护堤防边坡，对上下游封闭堤迎水侧边坡采用0.3m厚干砌块石护砌。

施工临时围堰完成其工程任务后，在不影响永久建筑物安全的前提下，便可进行拆除，堵口内侧两个围堰位于老河槽弃土区，不需拆除。堵口外侧围堰水上部分采用反铲挖掘机开挖和自卸汽车运输，水下部分采用绞吸式挖泥船拆除，弃土堆放于老河道中。

2.施工采用方案

按初步设计，右岸封闭堤施工需截断老河道，建挡水围堰进行旱地施工。因截流施工量大而且旱地作业抽排水工作量大，施工期较长，在初步设计方案中对断航期施工时间考虑为180天。而2008年施工期间沙颍河水运繁忙，航道管理部门最终批复断航时间仅为140天，小于初设预计的断航时间。为加快工程建设进度，不影响沙颍河正常航运，且确保工程安全度汛，避免临时围堰挡水风险，经业主、设计、施工等各家单位数次商讨，决定采用围堰与封闭堤相结合施工的方案，即将围堰与封闭堤水下部分合二为一进行施工，直接在水中倒土，待填土出水面后沉降基本稳定再分层碾压填筑其上封闭堤。

表1 右岸封闭堤老河道段抗滑稳定计算成果表

施工工艺流程：开挖明渠导流→水中倒土填筑封闭堤水下部分直至高出施工期水面0.5m（28.0m高程）→沉降基本稳定后，进行封闭堤水上部分填筑→堤防整修。

右岸封闭堤水下部分土方填筑于2008年12月开始，2009年2月基本完成，顶高程为28.0m。施工采用单向单戗堤进占，水中直接倒土挤淤筑堤，水下边坡为自然倒土边坡，后经实测，边坡为1∶6。封闭堤水下部分沉降基本稳定后，开始填筑封闭堤水上部分，水面以上堤防设计边坡为1∶3，堤顶高程39.02m，堤顶宽6.0m，填筑采用分层碾压法，压实度不小于0.94，每一层回填均采用机械化流水线施工，其施工工艺和质量要求均按碾压土石坝施工规范进行，并符合招标文件和施工图纸的技术要求。

为保护边坡，对封闭堤水下部分迎水侧采用水下抛石护砌，抛石厚度不小于0.8m，封闭堤水上部分迎水侧边坡采用0.3m厚干砌块石护砌。

2009年3月，安徽省阜阳市勘测院对右岸上下游封闭堤老河道段进行岩土工程勘察，通过取原状土进行室内试验分析回填土的主要性质及物理力学指标，结果表明封闭堤压实度满足设计要求。

根据勘察结果对封闭堤进行边坡稳定计算分析见表1，封闭堤老河道段在施工期、正常蓄水期、校核挡洪期、水位骤降期等工况下的抗滑稳定安全系数均满足规范要求。

四、结语

在断航时间有限的情况下，根据该工程的实际情况，耿楼枢纽右岸封闭堤老河道段及时改变了施工方法，采用了水中直接筑堤完成，不仅保证了工期，且比初步设计相比节约投资175万元，取得了良好效果。封闭堤在施工期及运行期未出现任何问题，有效保证了整个工程按期完成