“卵石夹心”围堰设计要点与施工技术

　　

        1工程概况
　　
　　蒋家嘴大型水闸位于汉寿县蒋家嘴工业重镇，地处水陆交通要塞---西洞庭湖湿地之滨，南湖撇洪河尾闾安乐湖平原水库主坝西端。该工程属大（1） 型水闸，分别为1#、2#排水闸（ 包括船闸） ,工程等级为Ⅰ等，主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级。2011年经水利部确定为Ⅳ类闸。2015年6月国家发改委、水利部批准水闸重建，工程导流建筑物级别为4级，其土石类围堰设计洪水标准为20 ~ 10年一遇[1].依据招标文件，重建工程工期为2 a,围堰运行期时跨10月至次年4月。重建1#、2#闸（ 包括船闸） 围堰工程设计为纯土方填筑，按照工程量清单： 围堰土方量大、难度高。经现场踏勘，外河属于冲击平原软土基，河床较深、淤泥较厚、湖面吹程较远。纯土方填筑消失方量较大，而且围堰在运行中存在安全隐患。针对上述问题，大胆创新“卵石夹心”围堰，并取得了成功。现将“卵石夹心”围堰设计要点、施工技术、工程特点、适应范围、综合效益介绍如下。
　　
　　2设计要点
　　
　　2. 1导流方式
　　
　　重建1#、2#闸（ 包括船闸） 围堰工程分别安排在两个枯水期采取先后施工的方式。1#、2#闸（ 包括船闸）可互为导流通道。各闸段施工时拟在内、外河分别修筑一道施工围堰，该围堰保证在1个枯水期内完成水闸水下部分施工，在第二年汛期到来之前安装好钢闸门，同时拆除内、外河围堰，以确保度汛安全，在汛期可以进行水闸上各部分建筑工程的施工。
　　
　　2. 2围堰设计
　　
　　施工导流采用10年一遇洪水标准，围堰原设计为纯土方填筑。考虑内河围堰兼做施工期水闸两端连接道，堰堤面宽为5 m; 外河堰堤面宽为3 m.内、外河堰堤坡比迎水面1∶2. 5,背水面坡比1∶2
　　 　　
　　从原围堰特性表中可见，内、外河围堰总土方量为19. 6万m3,加各种消失方15%,共计土方量约为22. 6万m3.该闸座落蒋家嘴重镇，不考虑其它因素，仅土方全部在20 km以外的山区挖运，满足不了围堰施工要求。为了缩短工期，节约土方，鉴于工程地处洞庭湖滨，湖内卵石丰富，可就地取材，驳船直缷方便，相对远程“客土”价格不高。将原设计为纯土方填筑围堰变更为“卵石夹心”围堰，在原设计纯土方填筑围堰断面高程30. 20 m处，两边变更为纯卵石充填，边坡改为1∶1. 5.这样可以达到固基防渗，减少消失方约3万m3,缩小断面土方2. 3万m3（ 见图1）。
　　
　　2. 3围堰验算
　　
　　为了确保“卵石夹心”围堰运行期安全，对堰堤边坡稳 定 性 和 整 体 稳 定 抗 倾 覆、抗 滑、抗 渗 进 行 了验算[2 - 3].
　　
　　2. 3. 1围堰边坡稳定性验算
　　
　　土和卵石防水围堰边坡可按直线滑动法验算其稳定性，计算式为：
　　　　　　
　　式中W为滑动面上的土体重和围堰顶所受荷载，k N;α为滑动面的倾角，°；c为围堰填土的粘聚力，k Pa;Φ为围堰填土的内摩擦角，°；L为堰堤截面滑动面长度，m.
　　
　　经计算K1= 1. 91 > 1. 3,K2= 1. 69 > 1. 3,故围堰满足要求。
　　
　　2. 3. 2围堰整体抗倾覆稳定性验算
　　
　　围堰抗倾覆稳定计算式为：