漳湖站工程施工安全度汛技术措施

徐卫星

(望江县水利局,安徽 安庆 246200)

1 漳湖圩漳湖站工程基本情况

望江县漳湖圩漳湖站工程属国家发改委、水利部、财政部《加快灾后水利薄弱环节建设实施方案》易涝区排涝能力建设项目,亦是《安徽省加快灾后水利水毁修复与薄弱环节建设性治理三年行动方案》易涝区排涝能力建设项目之一,工程位于望江县漳湖镇,长江同马大堤(桩号 121+132)内侧。工程建设主要任务是提高漳湖圩的防洪排涝能力,兼顾代排武昌湖洪水功能。设计安装6台立式混流泵,总装机13 800 kW,设计排涝流量为91.5 m3/s,代排武昌湖洪水流量为105 m3/s。泵站规模为大(2)型,工程等别为Ⅱ等。主要建设内容为拆除现状漳湖站移址新建漳湖站、改建漳湖二站出水渠:新建漳湖站主要建筑物为进水渠、进水控制闸、前池、泵房、压力水箱、穿堤箱涵及防洪闸(漳湖闸)等。经安徽省水利厅批复,核定工程总投资34 860万元,总工期24个月。

2 工程形象面貌要求及度汛影响分析

2.1 工程形象进度目标及进展情况

望江县漳湖圩漳湖站工程于2021年10月15日开工,2022年汛前,该工程汛前形象进度目标一是穿堤箱涵、防洪闸及出水渠完工,同马大堤复堤;二是泵房段5.4 m高程以下部位、进水前池底板、进水前池5.4 m高程以下边墙施工完成,并对已完成部位进行防护,基坑满足过流要求,保证汛期过流排涝。

截至2022年4月30日,穿堤涵、防洪闸已按计划完成,同马大堤复堤,防洪闸钢闸门及启闭机安装调试完毕,具备挡洪条件;泵房段施工至5.4 m高程。

2.2 度汛影响分析

2.2.1 降水

根据工程区附近武昌渡雨量站1971-2019年历年实测资料统计分析,本区多年平均降雨量为1 249.0 mm,降水量年际变化较大,年最大降水量为2 296.1 mm(1999年),年最小降水量为795.4 mm(1978年),丰枯水年降水量相差2.9倍。降水的年内分配亦很不均匀,暴雨多集中在4～7月,约占全年的55.8%。区内多年平均有效降水(日降水量大于2 mm)天数为78 d;多年平均最大1 d降水量97.5 mm,历年实测最大1 d降水量为281.5 mm(1995年5月24日);多年平均最大3 d降水量142.1 mm,历年实测最大3 d降水量为377 mm(2016年7月1日-3日)。

2.2.2 排涝期设计外水位分析

该工程选取6月下旬至7月中旬作为设计主排涝期(6月21日-7月20日)。

IEC61850应用于分布式馈线自动化系统的模型//朱正谊,徐丙垠,TonyYIP,陈羽,于强强,李妍//(23):148

根据本次收集到的华阳闸闸下水位站、安庆水位站1956-2019年共64年的同期日平均水位资料,直线内插推求出漳湖闸处历年外江日平均水位,采用P-Ⅲ频率曲线推求出不同频率的设计外水位。

根据计算,漳湖闸处主排涝期最高3 d平均水位多年平均值为13.84 m,5年一遇水位为15.19 m,10年一遇水位为16.03 m,20年一遇水位为16.75 m。漳湖闸处主排涝期最高1 d平均水位多年平均值为13.89 m,5年一遇水位为15.25 m,10年一遇水位为16.09 m,20年一遇水位为16.82 m。根据漳湖闸处历年外江日平均水位,计算得出漳湖闸处主排涝期多年平均水位为12.70 m。根据漳湖闸处历年外江日平均水位,计算得出漳湖闸处主排涝期最低水位多年平均值为11.15 m。

2.2.3 施工期度汛影响重点分析

(1)水渠堤坝。泵房及前池基坑位于现状出水渠南、北堤坝之间,汛期,漳湖圩排涝、排洪时基坑过水,南、北两侧出水渠堤坝和同马大堤一道挡洪,是该工程施工期防洪保安的重点部位。因泵房、前池及出水渠堤坝基坑侧已开挖部分未回填到5.4 m高程,过水前应对已开挖出水渠堤坝进行渗流及稳定分析,并采取专项支护措施。

(2)前池基坑。汛期施工(5月份),因长江水位上涨,内(前池)外(长江)水位差加大,可能发生渗透破坏,应对前池基坑进行渗流稳定计算,并按计算成果采取防渗、防冲措施。

3 施工期度汛技术措施

3.1 导流工程措施

根据漳湖二站枯水期导流抽排情况,现状能利用漳湖二站排水流量为10.8 m3/s。为保证漳湖二站原有排涝能力,在漳湖二站排水流量仅为10.8 m3/s的工况下,在新漳河上游赛口闸处增设3台1 m3/s流量的临时机组,以满足漳湖圩非汛期排涝要求。

完善漳湖二站导流设施,一是在导流管出口处安装拍门,以封挡外江洪水,并在导流管出口加强防冲保护,按不小于4 m/s流速进行处理;二是对导流管沿线进行巡视检查,对出现漏水、垮塌、损坏等部位及时进行加固修复,保障导流管排水畅通。

3.2 穿堤涵及防洪闸工程措施

汛前,穿堤涵及防洪闸已全部施工完成并具备运行条件,同马大堤复堤。穿堤涵及防洪闸直接承担对江挡洪,同时亦是漳湖圩排涝通道,是安全度汛的重点工程,主汛期应做好以下工作:汛前对须防洪闸钢闸门进行一次有载启闭试运行,确保汛期防洪闸门启闭工作正常;穿堤箱涵通水前应清理箱涵内的淤泥、垃圾等废弃物,并应通过通水验收;汛期对同马大堤边坡及截排水沟进行巡视检查,对出现漏水、垮塌、损坏等部位及时进行清理、疏通及修复;汛期应增加同马大堤、防洪闸的监测频次,并形成监测记录;做好水情预报工作,加强预警系统及险情处理措施。

3.3 汇水箱及泵房工程措施

已施工的汇水箱及泵室底板基础周边可采用编织袋装土等防护,建筑物周边土方回填后,沿建筑物周边2 m～4 m范围的过流面采用编织袋装土人工码放防护,防护厚度至1.0 m;已施工的外露止水带可采用钢保护罩或槽钢等进行加固保护;基坑过流前,泵房段混凝土浇筑5.4 m高程,两侧边墙回填至4.2 m高程,左右两侧开挖边坡恢复至不陡于1∶3。

3.4 前池防冲、防渗要求

根据地质资料,前池底板坐落于淤泥质粉质黏土夹砂层,其细粒土(粒径≤0.005 mm)质量百分数约27%,孔隙率约50%,根据《堤防工程地质勘察规程》(SL 188-2005)附录D.0.2判断渗透变形为管涌型渗透破坏,其临界水力坡降为:

(1)

其中,d3为土的颗粒粒径,0.000 5 mm,小于该粒径土的质量占总质量的3%;k为土的渗透系数,取为1.04×10-4cm/s;n为孔隙率,按地勘资料取平均值,50%;计算得土的临界水力比降Jcr为0.728。

允许比降为:

=Jcr/K

(2)

其中,K为安全系数,取值2。

经计算,前池地基土允许渗透比降为0.364。选取外江6.5 m,7.0 m,8.0 m,9.0 m,10.0 m,11.0 m,11.44 m(4月份10年一遇洪水位),13.23 m(5月份10年一遇洪水位)8个水位进行前池基坑渗流稳定计算,由计算结果知,当外江水位超过8.0 m时,出逸点垂直渗透比降大于地基土允许渗透比降,不满足规范要求,可能发生渗透破坏。

选取外江水位11.44 m(4月份10年一遇洪水位),13.23 m(5月份10年一遇洪水位)及18.07 m(设计洪水位)进行充水平压后的基坑渗流稳定计算,计算结果如表1所列。

表1 充水平压后渗流稳定计算成果表

经计算,为防止前池基坑发生渗透破坏,须控制基坑内外水头差不超过8.0 m。

前池过水前须完成开挖部位的回填,回填高程满足施工期间外江水位对前池部位渗流稳定要求。回填后对回填部位采用0.45 kg/m2的帆布铺底防冲保护,帆布上面每隔3 m采用编制袋装土压重保护。

3.5 现状出水渠堤坝稳定分析及处理措施

选取现状出水渠堤防最大开挖断面进行渗流及稳定分析计算。计算外水位按汛期堤外地下水埋深1.0 m取用,即外水位采用11.0 m。根据地勘报告,采用AutoBANK进行计算,出水渠两岸堤防(基坑边坡)抗滑稳定系数小于1,不满足规范要求,计算结果如表2所列。

表2 现状出水渠堤防(基坑)稳定计算成果表

经计算,当出水渠堤防(基坑)内水位高于4.0 m时,抗滑稳定系数满足规范要求,汛期基坑过水时内水位与外江水位持平(漳湖圩排涝时,防洪闸开启),堤防安全稳定。已开挖的堤防边坡采用土方回填进行有效加固,边坡陡于1∶2部分堤坝打钢板桩支护,过流易冲刷部位喷混凝土防冲,确保基坑过水安全。

3.6 安全监测

汛前需对该工程相关建筑物和观测设施进行全面巡视检查,做好记录,存档备查。充分利用已经实施的永久观测设施及临时观测设施,加强安全监测,发现问题及时上报。巡视检查重点内容包括:①检查各水工建筑物混凝土结构有无裂缝、破损和掉块等情况。②检查水工建筑物各分块结构有无张开、缩小、错动等变形情况。③检查闸门、启闭机等金属结构设备防腐及锈蚀情况,各观测设施是否完好。④检查基坑及边坡有无渗漏、管涌、流土等渗透破坏现象。

安全监测包括但不限于:堤防(围堰)内、外水位观测;渗压监测;各建筑物位移观测(含水平、垂直位移);基坑边坡变形观测;同马大堤复堤变形及沉降观测等。在基坑四周边坡坡顶和中间平台各设不少于3处观测点用于基坑变形观测;在同马大堤迎水面、背水面各设3处观测点用于新建堤防变形观测,兼做堤防沉降观测点。当工程附近发生有感地震、遭遇超标准洪水、遭受水位骤升骤降等其他可能影响工程安全的特殊情况时,应增加观测频次,观测出现异常,应立即进行复测并及时上报。

4 结束语

2022年汛前,漳湖圩漳湖站工程项目法人组织设计、施工、监理等参建单位制订了科学、切实可行的安全度汛技术措施和预案,汛期各参建单位依据度汛预案确定的职责分工,严格落实安全度汛各项措施,主体工程按汛前形象面貌要求施工到位。主汛期的6月份,外江最高水位达14.27 m,泵室基坑及时充水平压,未发生渗流破坏;复堤后的同马大堤及出水渠堤防汛期安全稳定,工程安全度汛,为该泵站工程汛后及时复工,并按照批准的设计及时发挥效益提供了坚实的保障。