水利工程施工中明渠导流降水施工研究

2021-06-22 14:54赵文成
中华建设 2021年6期
关键词:井管明渠导流

赵文成

现代水利工程中,导流施工是必不可少的一环,常见的导流施工技术有涵管法、明渠导流及隧洞导流等,而且随着现代水利工程科技发展,导流施工技术也在不断进步。基于此,文章结合某水利工程实例,针对其明渠导流降水施工进行了论述,以期为水利事业发展贡献一力量。

现阶段,国内的水资源短缺问题比较严峻,且南北水资源不协调。兴建水利工程可以实现对水资源的合理化利用,也可以在一定程度上保护水资源。

为保障水利工程如期保质的完成建设任务,导流降水施工是非常关键的一个环节,可以有效减小水流对整个水利工程的影响,方便后续施工。因此,水利工程建设过程中,应结合实际需要选用合适的导流降水施工技术,为整个水利工程高效优质的开展提供保障。

一、工程概况

某水利枢纽工程由船闸、节制闸和跨河交通桥组成,新建节制闸设置在主河道内,为形成干地施工条件,需要将河水进行导流,因主河道右侧具有宽阔的滩地,因此选用导流明渠进行导流。导流明渠设置在节制闸右侧滩地内,全长2380.46m,设计过流能力为枯水季节20年一遇,设计流量1500m3/s。原始地面高程为72.0m~73.0m,进水口底部高程62.5m,出水口底部高程60.5m,渠底宽30m,边坡1:2.5,在高程66.5m和71.0m处各设置一道3m平台,上口宽约94.5m~104.5m。

导流明渠护砌:高程71.0m以上部分的坡面不再护砌;高程71.0m~66.5m之间的坡面,采用模袋砼护砌;高程71.0m、66.5m各设两个平台,各设一道混凝土灌砌块石格梗;进口段渠底采用预制铰链式砼预制块护砌(厚度不小于150mm)、其余渠底采用砂肋软体排护砌;进口段66.5m~60.5m以下边坡采用预制铰链式砼预制块护砌(厚度不小于150mm)、其余部分采用模袋混凝土护砌。

导流明渠设计开挖土方共161.6万m3,疏浚方共26.1万m3,模袋混凝土护坡为1.76万m2,砂肋软体排护底1.24万m2,灌砌块石格梗0.12万m3,铰链式混凝土预制块护坡0.5万m2。

二、明渠导流降水方案设计

导流明渠全长2380m,渠底坡度为1%,渠底高程为62.5~60.5m,因临近主河道,地下水位极高,且地质条件均为粉砂,开挖至高程66.5m时已出现明水,必须采取有效的降水措施方能保证导流明渠开挖及护砌施工。按照现场实际情况,将导流明渠划分为上、中、下游三段,分别采取不同的降水措施。即,在导流明渠上游(桩号K0+000~K1+030)段,因开挖深度小,距河道较远,只采用管井降水方案;导流明渠中游(桩号K1+030~K1+940)段,充分利用船闸永久防渗体(多头小直径深层搅拌桩)进行截渗,采用截渗加管井的组合降水方案;在导流明渠下游(桩号K1+940~K2+380)段,充分考虑工期及造价因素,决定采用12m拉森钢板桩进行截渗,拉森钢板桩与船闸永久防渗体连接,在导流明渠开挖范围内形成半包围防渗,待导流明渠施工完成后拔除,拉森钢板桩防渗体轴线长度约为700m,此段采用截渗加管井的组合降水方案。降水井布置情况见表1。

表1 降水井直径、井深、数量

排水系统:降水井采用2.2kw水泵,抽水管采用50mm硬塑料管与泵连接,井外排水管采用Φ50mm软塑管,沿导流明渠两侧渠顶布置尺寸为1200*1000(mm)的排水明沟各一道,降水井内地下水经水泵提升至排水沟,排水沟底坡度为1%,经汇流后自然排水进入河道。

三、明渠导流降水施工

1.施工前准备

为保障此次水利工程明渠导流降水施工达到预期效果,施工前的准备工作必须做充足。首先,深入现场针对其地质条件、地下管网分布情况、四周建筑物情况及上方高压线情况等做详细全面的调查,并制成相应的勘测报告,在必要位置做醒目标识。其次,结合勘测报告编制明渠导流降水施工计划方案,明确基础标高、技术措施、机具及相关规范标准等,并做好技术交底。最后,做好“三通一平”,引测及定位高程点、坐标点及水准点等,以此来保障后续明渠导流降水施工工作顺利开展。

2.施工方法

(1)测量定位

具体施工前,依据施工图纸,测放降水井的中心点。正常情况下,控制降水井位偏差<0.5m,若有障碍物影响而导致井位偏差过大的情况下,要对不利点的降深进行验算。同时,也要对每个降水井位置做明显的标志,若有需要的话,也可将钢纤打入地下30cm,并灌注石灰粉,以此来做标记。

(2)钻孔定位

将井位点当做中心、以直径700mm画圆,并往下挖开0.5m,以此作为井口。继续挖到原状土后为止,且查看确认地下没有管线或构筑物之后再开始放护筒,安放好护筒后,在其外侧填筑粘土,以封隔表层杂填土,避免钻井冲洗液出现漏失。

(3)桩机就位

待桩机就位后,及时利用水准仪进行找平,以保障桩机钻进施工中的稳定性及安全性。并且也要保证起落钻塔足够的平稳及准确。钻机就位后,其偏差要严控在20mm以内,并控制钻塔垂直度偏差值要<1%。

(4)钻井

钻井施工过程中,必须实时查看冲洗液的流失及耗损情况,并根据实际情况适当的补充一些水,使得孔内水位始终高于地下水位,可以有效保证孔壁的稳定性。控制冲洗液面到井口距离小于1m,必要的情况下,可以加入一定量的泥土制成泥浆,以防冲洗液漏失,进而避免出现塌孔现象。若钻井期间出现了塌孔或斜孔问题,必须第一时间进行处理。发生缩孔的时候,要注意提动钻具来对孔壁进行修扩,严控每次的冲击时间不可太长,以防出现卡钻现象。采取反循环方式向下进行钻孔,钻到设计标准要求的深度并深入0.50m~1m时为止。

(5)换浆

待钻孔达到设计要求后,将钻具提升约0.5m,并往孔内注清水,启动反循环砂石泵进行换浆作业,利用抽筒把钻孔底部的稠泥抽出去,并加入清水进行稀释,直至泥浆密度达到1.05g/cm3,粘度达到18~20s,且泥浆不染手后为止。此外,换浆作业过程中要及时把排出的泥浆清理运到指定地点。

(6)下管

该项目中降水井用的井管是无砂混凝土管,开始下管前先对井管进行详细的检查,确保没有残缺、断裂和弯曲等后再使用。接着在第一节井管上连接好混凝土托底,再在外侧对称的摆放3根宽度30mm的竹条,并缠绕两圈铁丝固定牢固竹条。然后把钢丝绳一头固定在井字架上,另一头套住井管上,慢慢将井管提起就位待稳定后再缓慢下放。井管要放于井孔的正中间,不能倾斜,并固定好。然后开始下放第二节井管,这个过程中要注意轻缓下放及公母接口,并在接头部位粘贴玻璃丝布,防止井管中进入杂物堵塞管道,且在竖向上使用2~4根宽度30mm的竹条对井管进行固定,避免上下井管错位。以此类推直到所有井管都安放好,且井管的顶部应高出地表约30mm,以防雨水、泥沙或其他杂物流进井管内。井管的过滤部位要安放到含水层。

(7)填料

所有井管都下好后,要及时顺着井孔周围进行均匀连续的填料,把泥浆挤出井孔。填料过程中要注意:①填入碎石时要少量缓慢填入,避免把井管冲歪,且要选择粒径2mm~5mm,含泥量<5%的碎石,②待填至距井口有1.50m距离的位置后,使用粘土把其封严,避免地表水或雨水流入产生不利影响。③填筑滤料的过程中,要实时测量填筑滤料的高度,如果填入量和计算量不相符的时候,要第一时间查明原因进行相应处理。填料施工要用铁锹下料,不能用装载机直接进行填料,避免出现分层不均匀或对井管造成冲击,且填料施工要一次连续做完。

(8)洗井

降水井完工后,要利用污水泵对井进行反复恢复性抽洗,直到水清砂净的时候为止。

(9)抽水设备及控制线路安装

安装潜水泵之前,要全面细致的检查水泵质量及其控制系统,确保其电动机、螺栓、润滑油及电缆接头等各部位无质量问题,并预运转3min~5min后依然没有问题后再使用。每口井利用尼龙绳安设一台潜水泵,安装过程中要注意做好水泵、电缆及接头的绝缘措施,铺设电缆及电闸箱,并给每台水泵都配上一个控制开关及漏电保护系统。顺着深井排水管路布置主电源线。并就近将排水管和排水渠或下水道相连。抽水设备及控制线路安装好后,做抽水试验,试验各设备均正常且各管路均没有漏水后,再正式投入使用。

(10)水位观测

在抽水前及抽水期间,对地下水位进行观测,抽水初期应每日早7点和晚7点分别观测1次,待水位稳定之后要每日观测1次。

(11)封井

做完上述降水工程施工后,及时填入碎石,并浇筑厚度为100mm的C20混凝土,封堵井口。

四、结语

综上所述,明渠导流降水工程施工作为水利工程建设中的关键环节,其质量好坏对整个水利工程有着很大的影响。因此,水利施工单位要重视和加强明渠导流降水工程施工的质量管控,做好前期准备工作,并严控施工各环节质量,切实提高施工质量,推动整个水利工程建设高效优质开展。

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