常熟某江边枢纽围堰设计与施工方案

汪亮

摘 要：常熟某江边枢纽为通江泵闸，具有防洪、排涝，兼顾畅流活水、通航等作用。工程施工采用断流施工，布置内、外河围堰形成干地施工条件。根据枢纽布置、施工条件、施工工期等因素，经多方案比选，外河围堰采用钢板桩围堰，内河围堰采用粘土围堰。施工过程中，通过合理组织，30天完成了围堰施工，取得了良好效果。

关键词：江边枢纽;围堰;施工

1工程概况

常熟某江边枢纽工程设计排水流量30m3/s，设计引水流量为20m3/s，水闸净宽10m。工程实施既是提高太湖流域阳澄淀泖片区排涝能力的需要，又是实现常熟市畅流活水的需要。

枢纽工程主要有泵房、闸室、进出水池及消力池、内外河侧海漫段、内河清污机、外河拦污栅，管理区等建筑物构成，采用“泵+闸”的单边布置型式。闸室布置于河道东侧，采用升卧门，1孔，净宽10m。泵房采用3台10m3/s立式轴流泵，总流量为30m3/s，双向引排，布置于河道西侧。

本工程等别为II等，主要建筑物为2级水工建筑物，次要建筑物为3级水工建筑物，临时工程为4级水工建筑物。

2 水文、地质、周边环境条件

2.1水文条件

2.1.1内河侧水位

内河20年一遇水位：4.15m

内河历史最高洪水位：4.26m

内河警戒水位：3.7m

内河近年来常水位：3.3～3.4

2.1.2外河侧水位

外河20年一遇高潮位：6.33m

外河50年一遇高潮位：6.7m

外河多年平均高潮位：5.53m

外河多年平均低潮位：0.95m

2.2地质条件

本工程地勘揭示50.30m以浅各土层属第四系全新统（Q4）至上更新统（Q3）地层，根据土层成因、时代、工程性能，自上而下可分为7个工程地质层，其中①、④层各分为2个亚层，各土层分别描述见表1。

2.3周邊环境条件

本工程外江现状河底高程为-1.0～-1.80m，外江堤设计标准为50年一遇，堤顶高程8.5m左右，外坡为砌石护坡，堤脚有抛石。内河为浆砌石挡墙护岸，现状河底高程为0.5～1.0m，现状护岸顶高程5.0m左右。

3 围堰布置及设计方案

3.1导流方案及导流标准

3.1.1导流方案

本工程采用断流施工方案，布置内、外河围堰形成枢纽基坑干地施工条件。在河道断流期间，原河道的引排水功能由该区域水系协调调度解决。为保障施工期区域防洪除涝安全，建议施工期内河常水位适当降低至3.2m。同时，在河道断流期间，通过运行调度，加大周边口门的引排力度，保障除涝安全。

3.1.2导流标准

根据工程建设计划，围堰需要汛期运行。

根据规范[1]，本工程围堰的级别为4级，设计标准为20～10年一遇洪水标准。根据规范[2]，在已建堤防上破口新建穿堤建筑物时，需跨汛期运用的围堰，不应降低所在堤防的防洪标准，外河围堰应满足50年一遇洪水的度汛要求。

3.2围堰布置

外侧围堰距离外河防冲槽约110m，内侧围堰距离老闸闸室约50m。

3.3围堰设计

3.3.1围堰结构型式比选

本工程围堰型式主要考虑粘土围堰、钢管桩围堰、钢板桩围堰三种围堰型式进行比选。

围堰型式需充分考虑地基承载力、抗剪强度、抗冲刷能力及抗渗透能力的特征，以确保围堰稳定、安全运行。不同型式围堰特点比较见表2。

从表2及本工程施工特点可知：外河围堰堰身较高，处于通江口，须考虑水流冲刷对堰体的影响及减少围堰的维护工作量，且外河围堰挡水高度较高，须考虑围堰的渗透稳定，推荐采用钢板桩围堰;内河围堰堰身较低，水位变幅较小，推荐采用粘土围堰。

3.3.2围堰断面

（1）内河围堰。内河围堰宽5.0m，顶高程5.0m，水上边坡为1：2.0，水下边坡为1：2.5。

（2）外河围堰。外河围堰宽9.0m，顶高程8.5～7.5m，现状河底标高为-1.8m左右，围堰的宽高比0.97，靠近岸边区域钢板桩长15m（有效宽度400mm，有效高度170mm，腹板厚度15.5mm），河槽区域钢板桩长18.0m（有效宽度600mm，有效高度210mm，腹板厚度18.0mm），双排钢板桩采用两道φ32钢筋对拉，第一道对拉钢筋的高程为7.00m，拉杆间距为1.2m，第二道对拉钢筋的高程为4.50m，拉杆间距为1.2m。双排钢板桩之间回填黏性土。

为增加围堰的稳定，围堰两侧设置戗堤，内侧戗堤顶高程4.0m，顶宽4.0m，外侧戗堤顶高程4.0m，顶宽4.0m。

4 围堰施工方案

4.1围堰施工安排

围堰施工分为11个阶段：

第一阶段：施工准备。包括人员设备进场，测量验线、技术交底材料设备报验等手续。

第二阶段：材料准备。内外河围堰粘土在建设单位指定的土料场取土，外河围堰钢板桩采取市场租赁。

第三阶段：围堰土方填筑、河道截流断航。在土料场挖土、装运至围堰，通过修建的临时道路运入河面进行填筑，当粘土料填筑形成龙口时，再龙口堆积土方后，由推土机集中快速挖推至龙口，直至合龙。施工时，先进行内河围堰截流合龙，再实施外河侧围堰合龙。

第四阶段：拉森钢板桩插打。外河围堰合龙后，进行场地平整，形成打桩平台，现场安排一台打桩机进行钢板桩打设，从西向东打设，打设前应试打1-2根，掌握送桩速度与激振动力。

第五阶段：钢板桩内第一层对拉及H型钢围檩加固施工。

第六阶段：土方分层填筑。

第七阶段：钢板桩内第二层对拉及H型钢围檩加固施工。

第八阶段：围堰顶路面泥结碎石施工。

第九阶段：围堰验收、基坑排水。

第十阶段：围堰运行、观测与监测。

第十一阶段：围堰拆除。土方开挖拆除、钢围檩拆除、钢板桩拔出。

4.2 围堰施工工艺技术

（1）内河围堰施工工艺总流程：测量定位→修建临时道路→接头处清理→粘土填筑→形成龙口→截流合龙→围堰整理→围堰运行、监测→围堰拆除。

（2）外河围堰施工工艺总流程：测量定位→修建临时道路→接头处清理→粘土填筑→形成龙口→截流合龙→围堰整理→钢板桩外侧，袋装碎石铺设→钢板桩位置测量放样→桩机就位→施打钢板桩→校核轴线、垂直度→打至设计深度→移机→▽4.5m层H型钢对拉加固→钢板桩内粘土加高填筑至▽7.0m→▽7.0m层H型钢对拉加固→顶部泥结碎石路面施工▽7.5m→内外河围堰验收→基坑排水→围堰运行、监测→围堰拆除。

参考文献：

[1] 中华人民共和国水利行业标准.水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2017）[M].北京：中华人民共和国水利部，2017.

[2] 中华人民共和国水利行业标准.水利水电工程围堰设计规范（SL645-2013）[M].北京：中华人民共和国水利部，2013.