灌区渡槽冲灌袋围堰施工问题探讨

肖鸿泽

(福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概况及施工难点

海南红岭灌区文教分干渠Ⅱ标包含分干渠的桩号21+360-39+160段，长17.800km，3#-7#支渠分别长2.65km、2.86km、5.36km、3.768km和2.649km，本标段的渠线总长35.087km。文教分干渠Ⅱ标8#渡槽桩号35+446-39+104，总长度为3.658km，其中跨文教河的桩号37+286-37+486，灌注桩编号为181#-205#，总共20根。8#渡槽场地属于低海拔平原地貌单元，地面高程1.0-1.7m，地形坡度较缓，坡度角约10°-15°。渡槽横跨凹槽中间发育的文教河，河宽200m，实测河床底高程-2.18m。

文教河灌注桩为水中墩，下部桩基为灌注桩，灌注桩基础深入强风化至少1.5m，桩顶设置尺寸4.5m×2.1m×1.45m的承台，上部为混合墩，跨河渡槽下游280m处为文昌东郊富豪自来水开发有限公司开发的当地生活取水口。文教河为当地重要的水源保护区，且按照地方政府规定，无论什么情况均不得开闸放水，施工期间不得污染河水。

2 施工方案

结合本灌区渡槽工程概况及施工难点，根据跨河段实测资料、地质状况以及环保方面的要求，针对文教河8#渡槽跨河段围堰施工共提出以下3种方案：

方案一：施工栈桥方案。即以所搭设的施工栈桥为施工平台，充分利用施工平台进行水下灌注桩、水下承台及水下排架施工，出水后继续进行排架及渡槽基座等的施工，待完成后架设渡槽。此方案工程量为820钢管立柱3.84t，56C工字钢1.75t，贝雷梁3.75t，18工字钢3.10t，钢面板10.05t。工效高，可一次进行20根基础施工，但是水下灌注桩、水下承台和水下排架施工对当地生活取用水存在较大污染，不具备可行性。

方案二：土袋围堰方案。黏土必须从适用的土料场开采，且对土料的性能指标有较高要求，选材范围较狭窄；工程量黏土2.3×104m3；抛石护脚0.2×104m3；砂包护脚0.1×104m3；覆盖防护砂+碎石0.16×104m3；350g/m2土工膜0.5×104；填筑过程中因作业面土体堆积过高而容易造成围堰堰基土体下切及堰体坍塌；堰体容易发生渗漏破坏[1]，如遇汛期，存在较高的运行风险；土袋围堰分期填筑，在土袋抛填过程中造成生活取用水污染的可能性大，故方案不可行。

方案三：冲灌袋围堰配合中间充砂法。文教河水深4.0-5.0m，桩号37+286-37+486段支撑架编号为186#-205#，共设置20根水中墩，对主墩下部构造、桩基、承台施工存在较大影响；工程量砂垫层1.5×104m3；冲灌袋砂0.7×104m3；冲灌袋2.8×104m2；土工布和土工膜各0.3×104m2；砂包护脚0.2×104m3；11月-次年4月的枯水期为旱季，也是最佳的施工季节，通过分段冲灌袋围堰且中间充砂回填[2]的方式，进行干地施工。堰顶高程4.55m，冲灌袋外侧设计坡度1∶1.5，内侧坡度1∶1，第一期冲灌袋围堰主要围护186#-193#支撑架以上24m×90m的空间，第二期冲灌袋围堰主要围护194#-205#支撑架形成以上24m∶130m的空间(具体见图1)。

图1 文教河8#渡槽跨河段围堰分期示意图

从施工难易程度，整体性、抗冲刷及稳定性，施工材料，技术优劣势，环境不利影响、经济性、安全性、适用性、环保性等角度进行以上3个方案的比较，具体见表1。

通过表1对比分析可以看出，海南红岭灌区文教分干渠Ⅱ标8#渡槽跨河段围堰应采用冲灌袋围堰配合中间充砂法填筑，更具安全性、适用性、经济性、环保性，施工简便，汛期运行风险最小。

表1 文教河8#渡槽跨河段围堰施工方案比较

3 冲灌袋围堰施工

3.1 施工准备

根据事先设计好的围堰尺寸确定模袋尺寸，并将土工布加工成冲灌袋形状。围堰断面底宽3-18m，每层厚0.5-0.7m，按照5m高计算，要分成8个袋；第一袋尺寸为90m×18m×0.6m，最上层袋90m×3m×0.6m，各层分别叠放，内外各缩进0.6m。横向袋装砂第一层为24m×18m×0.6m，最后一层为24m×3m×0.6m，各层分别叠放，内外分别缩进0.6m。水中所铺设模袋面层按照5m间隔设置灌砂孔，并将孔口设计成0.3m长的衣袖形状，方便灌砂。将加工完成的模袋运输至施工现场，并堆放在防晒防雨位置。

根据施工设计图及控制坐标计算边线控制点及堤轴线，为保证测量资料计算结果的客观准确，应由2人采用2种方法计算，一致后再进行实地放样。进行冲灌袋围堰施工时应采用GPS移动站RTK测量放样，围堰护坡施工则通过水准仪和全站仪测放。

3.2 清基

将围堰堤身冲灌袋施工范围内杂物彻底清除，施工过程中露滩区域由人工清除，对于不露滩地段，通过拖船配合钢丝绳铁链乘潮扫水的方式清除杂物。为避免围堰和老堤连接处发生渗水，应彻底拆除老堤护面和抛石护脚，还应在抛石护脚拆除后的泥面再继续清基30cm，基础验槽后其上再铺设380g/m2复合土工布。

3.3 吹砂船定位

在围堰外侧深水区停置吹砂船，并保证底潮位下吹砂船停靠的稳定性。采用直径350mm的高密吹砂管将吹砂船与老堤连接，在吹砂管端头加装一只六向分流器，并采用法兰连接，在各分流口安装阀门以控制流量。吹砂管外接皮龙管，皮龙管另一头插入冲灌袋袖口进行充灌。

3.4 冲灌袋围堰施工

8#渡槽围堰水位较深时，用带锚机的交通船抛锚至水下冲灌袋外侧两角所对应位置，将两角固定在老堤，另两角绑系在交通船绳子上，将皮龙管插入冲灌袋后通过锚机绞动绳子展开袋子，袋体就位后吹砂。在充砂过程中应随着袋体下沉缓缓松开绳子，避免拉坏袋体，并待袋体饱满后拔除皮龙管。

8#渡槽围堰施工到0-1.5m高程水深较浅的位置，围堰水深能满足下水要求时在上面直接铺设砂袋充填施工，一次可进行2-3个砂袋袋体同时充灌，完成后进行第二层棱体错峰加高，以形成阶梯状流水作业。以人工方式将袋体摊铺就位后加强固定和管口连接，并充填，充填过程中及时调整输泥管方向，避免所充填袋体因受力不均而移位。冲灌袋棱体施工过程必须分层错峰堆叠[3]，有序排列，不留空隙，保证袋体均衡上升，袋体厚度控制在40-50cm/层。

4 结 论

综上所述，冲灌袋围堰在海南红岭灌区文教分干渠Ⅱ标8#渡槽围堰施工中的应用是土工合成材料在软基工程施工方面的大胆尝试，对于大型围堰施工，必须适当处理围堰基础，并根据堰体高度加强堰体各级加载、静载时间、加载速度及堰体总沉降量等的控制，避免出现堰体局部滑移。应用结果表明，此种围堰型式对于沿海、江河入口淤泥地基及围垦工程、低水位差水闸工程等均较为适用，技术简便，取材便利，工艺简单，造价低廉，生态效益好，安全性和稳定性高，具有广阔的应用前景。