浅谈青田县新田坑取水泵站围堰施工

张惠祥

浅谈青田县新田坑取水泵站围堰施工

张惠祥

一、工程概述

青田县城引水延伸改建工程Ⅰ标段主要建设内容有：新建新田坑取水泵站和部分管线提升改造、桩号0+000～1+935段的 DN1420×16焊接钢管输水管，取水泵站用地面积约1990m2。围堰是新田坑取水泵站主体工程施工前的重要措施项目，影响项目的施工进程，是重点控制部位。难点是围堰运行安全和渗漏效果。

二、水文条件

新田坑取水口围堰工程位于滩坑水库下游，围堰处河床原始高度约11.0m，堰外水位主要受滩坑水库机组发电影响，滩坑水库二台机组发电放水时围堰水位高程约为19.5m，平均水深8.5m。

三、围堰工程地质条件

地质钻探表明，围堰堰基主要由河流冲积的砂砾、卵石构成，其下为凝灰岩，仅在局部靠近殴青公路侧存在人工填土层和残积土层。场区范围内普遍存在厚度较稳定的卵砾石层，黄褐色，呈现饱和稍密—中密状态，主要成分为卵石，约占60%，粒径30～150mm，个别>300mm，其天然渗透系数在（1～10）10-3cm/s之间变化。沉积层下为全风化、中风化凝灰岩。地质资料表明围堰堰基渗透性较大。

四、围堰结构形式

1.堰顶高程确定

新田坑取水口围堰位于小溪主河道，所占河道面积不大，使用时段主要在非汛期（10月～3月），堰外水位主要受滩坑水库机组发电影响，滩坑水库一台机组发电放水时堰外水位高程约17.8m，二台机组发电放水时堰外水位高程约为19.5m，故堰顶高程按20.0m考虑。

2.围堰布置及结构形式

新田坑取水口围堰按两级围堰进行设计，其中一级围堰轴线长约230m，顺河向长122.0m，上下游围堰长约110m，围堰顺河向最大高度约9.0m，围堰顶宽度12.0m（从外到内：2.0m砂袋+2.0m粘土心墙+6.0m砂石路面+2.0m砂袋），顶高程为20.0m，上部设1m高的防浪土堆。围堰迎水面边坡为1∶1，围堰背水面边坡为1∶0.58，围堰内外边坡各2m范围内采用砂（净砂）包填筑，其余部分采用天然级配砂砾石填筑，设粘土心墙进行防渗处理，以减缓渗透，围堰内设降水基坑，以确保电站一台机组发电放水时钻孔桩及挡墙能正常施工，根据现场测试，一级围堰施工完成后，降水基坑内设6台7.5kW水泵即可保证桩基正常施工。

考虑到一级围堰堰基处砂砾石覆盖层较厚（特别是泵房段一级围堰河床与地质报告出入较大，一级围堰施工时发现河床沉积层因取砂已被破坏，河床底全部为取砂后留下的卵石废料），围堰处河床粘土心墙防渗深度有限，堰基存在一定的透水通道，而泵房下层基底标高10.9m，内外水位差较大，仅靠一级围堰防渗已不能满足施工要求。为确保工程能够顺利推进，沿泵房深基坑外侧布置一道二级围堰，二级围堰由灌注桩及混凝土挡墙构成，为减少工程造价，灌注桩及混凝土挡墙结合主体工程进行。

3.二级围堰的结构形式

泵房上游6根800mm护坦桩高程施工至16.85m，上部接混凝土挡墙（高程19.8m），利用本段护坦桩靠近公路边坡的有利地形，对护坦桩作有效支撑。纵向围堰的设置：泵房前设28根1200mm冲击成孔灌注桩（灌注桩间隔布置钢筋笼），顶高程为16.85m，上部接混凝土挡墙（高程19.8m）；下游围堰设置13根1200mm灌注桩（灌注桩间隔布置钢筋笼），上部接混凝土挡墙（高程19.8m）为提高灌注桩的刚度，在桩高程14m以下设600mm×800mm腰梁。

4.二级围堰止水措施

二级围堰灌注桩施工完成后，堰内降水根据基坑开挖进程同步跟进，桩间透水主要考虑采用混凝土墙，泵房上下游灌注桩与公路边坡段的止水结合主体工程挡土墙一、四（泵房外侧）设置，止水混凝土墙采用C30/P6抗渗混凝土。

五、一级围堰的施工

1.施工工艺流程

施工放样→中间部分天然级配砂砾石填筑→长臂挖机沿围堰处侧挖沟槽并回填压实粘土隔水层→两侧砂包堆填→围堰迎水面堰脚抛石防冲刷。

2.测量定位

按施工平面布置图，规划好填筑路线，采用全站仪放样定位围堰拐点，填筑过程中控制填筑高程。

3.堰体填筑

堰体填筑采用端进法施工，装载机分层平整碾，水面以上分层厚度80cm，水面以上部位采用16t振动碾碾压，水面以下部分由水力自动夯实。

4.抛石及砂包施工

抛石施工与堰体填筑施工平行作业，自卸汽车卸料至堰顶，反铲抛填。砂包采用符合要求的材料装好袋，由挖机吊运至指定地点进行堆填，水面以下挖机堆填，水面以上人工摆放。

5.粘土防渗施工

围堰基础采用粘土防渗，采用加长臂反铲掏槽、夯填施工，水面上采用振动碾压密实。

六、二级围堰（钻孔灌注桩）的施工

1.施工顺序

平整场地→测量放线定位、开挖浆池、浆沟→设置护筒→钻机就位、孔位校正→冲击造孔、泥浆循环→清孔排渣→终孔验收→吊放钢筋笼→放置导管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出导管→拔出护筒→成桩养护。

2.施工工艺

根据工程地质勘探资料，钻孔灌注桩采用冲击钻机造孔，钢护筒护口、泥浆护壁。

（1）测量定位：测量人员根据设计图纸及监理业主提供的控制点为起算点，并以铁钎为标志，然后挖护筒坑，高程由已知高程点引入。

（2）设置护筒

钻机就位前，先平整场地，然后在孔口埋设钢板护筒，用以固定桩位，防止孔口坍塌。护筒钢板选用4mm，现场卷制加工，吊车起吊就位。使用十字对中法校正护筒上、下中心位置，护筒埋深根据现场地质情况确定，在砂土中不小于1.5m，护筒上口高出地面30cm，护筒与孔壁间的缝隙用粘土填实，以防止漏水。最后使用经纬仪配合塔尺采用水准高程法施测护筒上沿标高及偏差。

（3）钻机就位

首先依据桩位平整场地，铺好机台木，保持水平稳定。钻头吊起后，天车滑轮前沿、钻具中轴线、孔中心三点必须在同一铅垂线上，设备安装要做到平稳、对正、基础牢固，防止钻进过程中基础下沉导致孔斜事故发生。

（4）冲击造孔

造孔开始低锤（小冲程）密击，锤高0.4～0.6m，并及时加块石与粘土泥浆护壁（泥浆密度和冲程见表），使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下3～4m后，才加快速度，加大冲程，将锤提高至1.5～2.0m以上，逐步转入正常连续冲击，在造孔时及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。在更换钻头前或容易缩孔处，均安排专人验孔。在冲进过程中每1～2m检查一次成孔的垂直度情况，若发现偏斜立即停止冲进，采取措施进行纠正。对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采取低锤轻击、间断冲击的办法穿过，以保持孔形良好。钻孔垂直度偏差应小于H/100（H为钻孔垂直深度）。

（5）泥浆护壁

护壁泥浆密度在砂土和软厚的夹砂层中控制在1.1～1.3t/m3。在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中应控制在1.3～1.5g/cm3。每冲击1～2m应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度。

（6）清孔排渣

清孔：清孔采用循环换浆法，即让钻头在原位旋转，继续注水，用清水换浆（系原土造浆），使泥浆密度控制在1.1t/m3。如孔壁土质较差时，则用泥浆循环清孔，使泥浆密度控制在1.15～1.25t/m3，清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持浆面稳定；如孔壁土质较好，不易塌孔时，则可用空气吸泥机清孔。

排渣：排渣使用抽渣筒法，用一个下部带活门的钢筒，将其放到孔底，作上下来回活动，提升高度在2m左右。当抽筒向下运动时，活门打开，残渣进入筒内；向上运动时，活门关闭，可将孔内残渣抽出孔外。排渣时，及时向孔内补充泥浆，以防止亏浆造成孔内坍塌。终孔时，沉渣厚度应≤50mm。

（7）钢筋笼制作与安放

①钢筋笼的制作

主筋要调直除锈，搭接采用直流电焊机同心焊接，双面搭接焊长度不小于5d满焊，焊接接头数在同一截面不得超过主筋总数的50%，相邻两主筋搭接距离大于30d。加强筋采用胎具成型，接头处接头处采用单面搭接电弧焊，焊接长度≥8d，点焊在主筋外侧，但不得损伤主筋。箍筋胎具成型，用22＃铁线绑扎在主筋外侧。自桩顶开始向下每隔4～5m为一个断面，在主筋外侧加设导正耳，耳高50mm，耳长100mm，每个断面不得少于3个。

②起吊

起吊钢绳必须挂在经过充分焊接加固的主筋与加强筋的交叉部位。钢绳套的长度必须调整均匀。严禁钢筋笼底部在地面拖动，防止钢筋笼变形。为防止钢筋笼起吊和起吊后旋转移动时的摆动，可在钢筋笼底部系牵引绳控制。

③安装

钢筋笼起吊后到槽孔口安装时，钢筋笼的转动、水平位移、降落必须平稳缓慢，用人工拉牵引绳控制，防止钢筋笼摆动而与钻机碰撞发生事故。钢筋笼向槽孔内下落时，必须缓慢轻放，且钢筋笼中心与槽孔中心吻合，防止钢筋笼碰撞槽孔壁而引起孔壁塌落和钢筋笼变形。钢筋笼向槽孔内下落时，若受到阻力，则要分析原因，采取相应措施，不可盲目行事。钢筋笼需在槽孔口接装焊接时，已下入槽孔内的钢筋笼必须在槽孔口用满足强度要求的钢梁或钢管架设平直和牢固，架设钢梁和支撑的部位必须事先设计好，并且要充分加固，将下一节钢筋笼吊至孔口，缓慢地对位，做到上、下游和左、右岸均垂直方可焊接。

（8）混凝土浇筑

水下混凝土浇筑采用导管法施工，利用吊车将导管置于浇筑部位，下端管口距基础面40～50cm，第一斗混凝土灌注量保证导管下端埋入混凝土中80cm以上，灌注一定量的混凝土后需测量混凝土面的上升高度，防止提管时导管下端提离混凝土面发生断桩，同时为防止堵管，导管埋深不得大于4.0m。混凝土的灌注要连续进行，不得中断。灌注结束后，要将灌注机具清理干净。混凝土入仓采用吊罐■

（作者单位：安徽省阜阳众嘉工程建设有限公司 236012）