跃进沟地下涵加固工程降排水施工

陈 航，陈 璐

(1.怀远淮河河道管理局，安徽 怀远 233400；2.上海大景绿化工程有限公司，上海 浦东 200127)

跃进沟地下涵建成于1976年，是抽水站枢纽重要组成部分，其作用是向上桥枢纽抽水站输送茨淮新河右岸跃进沟洼地涝水，设计排涝流量68m3/s。地下涵为穿茨淮新河河底的虹吸式涵洞，总长419.96m，跃进沟侧布置涵首控制段。该涵运行多年，部分结构受力和稳定不满足设计要求。一是混凝土保护层剥落，钢筋外露、锈蚀，导致结构承载能力下降；二是地基出现不均匀沉降造成建筑物产生倾斜、位移等影响稳定的不利因素。已危及泵站枢纽的安全运行，亟待进行改造。本次加固主要建设内容：拆除地下涵原涵首控制段上部，加浇盖板形成涵洞，连接老涵；在原涵首控制段外并向跃进沟侧接长，其中闸室控制段长7.0m，洞身接长8.0m。闸门为平板钢闸门，底槛高程15.5m。改建后闸孔5孔，每孔净宽3.0m，闸顶高程23.0m，工程计划工期4个月，2016年4月完成。

1 施工降排水施工方案拟定

按设计勘测提供的地质成果，工程区地下水类型主要为孔隙潜水和孔隙承压水，孔隙潜水主要接受大气降水和地表水补给。孔隙承压水主要赋存于相对隔水层下部的⑥层细砂层中，主要受淮北平原深处地下水的补给，承压水位约为16.2m～16.4m。工程地质情况如表1所列。

表1 工程地质情况表

地下涵上游为跃进沟，下游为排灌站前池，两者通过地下涵连通，堰内水域面积较大，常年水深3m，初期明水排水量较大；施工后期降排自然降水和基坑渗水，施工降排水为本工程关键点和难点。

1.1 设计降排水方案(方案1)

上游挡水围堰建在施工区域外50m处；下游挡水围堰建在抽水站前池中部。围堰采用均质土结构，设计挡水水位18.5m，设计堰堤高程19.5m，两侧边坡水上1∶3，水下1∶5。施工期跃进沟来水可通过位于地下涵进口上游约300m处的跃进沟排涝闸直接排入茨淮新河。由于地下涵为素混凝土拱涵，经过对洞身结构的稳定复核结果，地下涵洞内水位需维持在16.5m以上。因此需在地下涵原渠道控制段的闸室内增筑副围堰以保持涵洞内安全水位，主、副围堰间的地下涵水位需要通过前池灌引涵与芡河连接，通过水泵双向调节，来满足涵内安全水深的要求。副围堰填筑时，洞内水深约有1m，需袋装土用木船运土进入洞内，逐层摆砌，堰成后顶部高程为18.0m。

1.2 现场拟定方案

结合工程现场情况拟定方案2个，分别为方案2和方案3，方案2的上游围堰同设计方案，取消抽水站前池中主围堰和涵洞内的副围堰，施工期间保留原地下涵涵首控制段闸门，待控制段建成后再行拆除，方案2均采用封堵闸门替代围堰挡水的方法。

(1)方案2。采用长圆木或角钢等加工一个比闸门宽度略小的筐体，厚度在1.5m，高度以闸室内水深加超高0.5m为宜，除顶部外四周蒙蓬布并钉牢，将筐体内灌2/3的水深后，用船拖至闸门前，紧靠闸门安放，用粘土将筐内填满，筐与闸墩、闸门结合部用棉絮填塞紧密，待1周后明水排除，在筐后填筑袋装土加固，在袋装土与筐体间用粘土逐层夯实，做为施工期挡水围堰。

(2)方案3。请专业潜水员对闸门底、侧止水填塞封堵，以闸门做挡水围堰，明水排除后，在闸门前用袋装土配合粘土填筑1.5m高半月型围堰，做为闸门封堵后渗水外排积水坑，用以排除渗水以保证施工面干燥。

2 方案优劣分析

2.1 施工工期对比

方案1施工工期占整个工期的1/4，所占比重过大，已严重影响整个工期；方案2、方案3，工期仅有10余天，占整个工期比重较小，对工程进度有利。

2.2 施工的难易程度对比

在方案1中，下游围堰与上游围堰同时施工，副围堰填筑需堰内水位降至16.5m高程后进行，考虑到洞内场地狭小，有1m水深，土料运输及摆砌均受限，难以大面积展开，费时费力；

在方案2中，地下涵涵首控制段内闸门封堵，与上游围堰填筑可同步施工，土料运输采用手推车，搭设脚手架运至抛投施工点，便利快捷，但封堵筐体沉放、土料的抛投以及密实性难以控制，挡水效果能否满足要求有待商榷；

对方案3，闸门封堵施工需专业潜水员实施，施工单位自身无实施能力，需外包作业，相较方案1、2施工难度较小，易实施，挡水效果明显。

2.3 经济效益对比

方案实施所耗经费，方案2较节省外，其余方案相差较小。各方案施工要素对比如表2所列。

表2 方案施工要素对比表

2.4 降排水设备和人员投入对比

方案1涉及上、下游围堰和副围堰的维护和抽水设备管理，上、下游围堰有茨淮新河相隔，距离达3km，需专人24h在下游围堰处管护，同时观测地下涵出口水位，随时开机对地下涵内的水深进行调控，以保证16.5m的安全水位。方案2、方案3仅需在施工域内设专人运行维护排水设备，人员和设备方面所需较少。

2.5 施工方案的选定

降排水综合考量，选用上游围堰配合渠首控制段闸门底、侧止水填塞封堵的方案3。

3 降排水的施工

3.1 上游围堰施工

跃进沟侧围堰采用单向进占立堵填筑，水上方采用拖拉机进行压实，压实度达到设计要求，经检测不低于0.90，填筑土料为指定的取土场开挖的粘性土。成形后的围堰在跃进沟侧铺设塑胶彩条纺织布，防冲防浪。工程完成后围堰拆除用长臂挖掘机直接挖除，土方用于回填跃进沟附近的低洼地和废塘。

3.2 渠首控制段闸门封堵

(1)前期准备。工程开工前与专业潜水员签订劳务合同，进行技术和安全交底。潜水设备由潜水员自备，填塞用材料棉絮、黄油、棉绳由施工单位按技术方案要求备足。

(2)填塞材料制备。棉絮尺寸为1.8m×1.2m(长×宽)，重2kg为宜。将棉絮平铺在模板或干净的砼地坪上，用棕毛刷将黄油均匀涂刷在棉絮表面，厚度3mm～5mm，均匀一致。以棉絮长边为轴，将棉絮紧紧卷成直径15cm～20cm长卷，并用棉绳将长卷螺旋形拴紧，黄油弥补棉絮的空隙，增加棉絮的不透水性，保证填塞止水效果。

(3)填塞作业。作业时间选在上游围堰完成具备排水条件，正常排水1h后进行。利用水头差形成的水压，促使填塞时容易吸附填塞。潜水员下水前检查潜水装备，确定设备完好正常、工器具配戴齐全，接受下潜指令下潜，水上人员收到潜水员下潜到位的信号后，将棉絮条用绳索吊入水中，由潜水员接收。填塞时要将棉絮条用长螺丝刀将棉絮塞紧、填满侧、底止水缝隙，棉条相接处要重叠10cm左右，做到条与条之间无缝无间。潜水员下水后每隔一定时间出水休息，禁止长时间水下作业。

3.3 排水

(1)基坑明排水。基坑明排水主要是围堰填筑后基坑内积水，跃进沟水深3.0m，前池内水量约2.38×104m3。考虑围堰安全，排水不能过快，每天降水0.5m，安排在7～8天内排完。考虑渗水等因素，初期前池内排水流量约300m3/h，选用ISG100-125型(单机Q=100m3/h，功率11kW)离心泵3台。

(2)基坑经常性排水。本工程地基土主要为素填土及重粉质壤土，其渗透系数较小，由于基础地质条件较好，基坑经常性排水主要是土围堰渗水、施工废水及封堵闸门渗水等，围堰渗水沿围堰侧开挖排水沟进行抽排，在原控制段闸门前填筑1.5m高半月型围堰截渗聚水抽排，共安排10台25mm潜水泵作业。

4 结束语

水利工程基坑降排水方案的选取对施工质量相对重要，其直接影响着水利工程施工的质量、进度以及工程效益。茨淮新河跃进沟地下涵加固工程降排水施工，根据现场具体情况、地质条件、工期等方面综合考虑，从技术的可行性入手，选择了合理的降排水方案，取得了理想的降排水效果，加快了进度，缩短了工期，节约了工程成本。