1 基本情况
高台县黑河县城段防洪及生态治理工程2011年7月开工,经过近一年的建设,于2012年8月全部竣工,一座横跨黑河的蓝色橡胶坝立于高台城北黑河湿地公园北侧,为高台县城增添了一道亮丽的风景线。
高台县黑河县城段防洪及生态治理工程地处高台县城北侧,工程坐落于黑河洪积扇平原与黑河河床区,地下水为第四系松散孔隙性潜水。含水层岩性为细砂、中粗砂、含砾砂等,富水性中等,地下水位埋深较浅,地下水与地表水水力联系十分密切,存在着相互转换的关系。不论丰水还是枯水时段,均有丰富的地下潜流。
在高台县黑河县城段防洪及生态治理工程项目建设过程中,设计上考虑橡胶坝防渗、防冲、稳定等要求,同时结合蓄水区整体布置要求。坝袋基础底板上游设钢筋混凝土铺盖,铺盖上、下游分别设齿墙。在橡胶坝铺盖上游齿墙(1.Sm)下及下游海鳗齿墙(1.Sm)下设厚40(m的(15混凝土防冲墙,墙深3.0m,兼起到延长渗径的作用。
招标文件上显示:高台县黑河县城段防洪及生态治理工程地下水位埋深浅,局部为明水,基坑开挖时,渗水量大,需重视并加强施工期排水措施。橡胶坝、堤防基础、泵站等建筑物施工时,基坑受河道的侧向补给、地下水、天然降雨和施工弃水等形成较大的积水,给基础施工带来较大影响。因此,工程必须加强施工排水,建议施工排水采用明沟式排水,布置集水井及水泵抽水等方式,降低地下水位。
2 方案选择
截水墙的施工,其底高程位于河床以下4.5m(底板齿墙1.5m,截水墙3.0m),南北长度245m,上下两截水墙相距29m。对于黑河河床这样的地质而言,难度之大可想而知。另外,时值八月下旬,夏季作物已经收割,渠道引水锐减,河道来水陡增,根据施工计划,工期又不能推后。为此,会同业主、监理和施工项目部人员相继提出了先在河床稍高一侧加固沙堤围堰,再实施.
(1)明沟式排水;
(2)集水井式排水;
(3)牵引箱式浇筑混凝土;
(4)水泵抽水利用板桩分层支护开挖边坡,在板桩之问浇筑混凝土等4种施工方案进行分析对比.
(1)明沟式排水。由于底高程较深,为将4.5m以下的水排出,按照黑河河床纵坡需开挖近4km长的河道,同时还要不断进行排水沟的护坡支护及开挖,还由于河道内有水流下泄,排水沟内水位较高,无法排出。
(2)集水井式排水。由于在河道内施工,地下水比较富集,且截水墙横向贯穿河道,需要不断移动工作面,加之截水墙工程量较小,每米只有(15混凝土1.6m;,集水井数量少起不了作用,多则成本太大。
(3)牵引箱式浇筑混凝土。这种方法是将2块3.Omx2.5mx6mm的钢板上下用粗钢筋焊接,一端开口卡在已浇筑混凝土墙上,一端设计加工成高3.0m的三角形端头,在其高度1/3处焊制牵引架,利用挖掘机牵引,在箱体内部浇筑混凝土。经试验,由于箱体外部河砂挤压力较大,致使箱体内混凝土随箱体移动,使得浇筑混凝土墙断裂,无法连续。
(4)水泵抽水利用板桩分层支护开挖边坡,在板桩之问浇筑混凝土,这种方案是先按照白然边坡开挖,待挖到边坡滑坡之前,在坡上插入钢管,钢管外侧插入钢板,待岸坡稳定以后,开挖中问(墙体)部分,此时抓紧时问抽水,待水位降低后再插入两排问距为截水墙等宽的钢管,再在钢管两边插入钢板,利用人工捞去板桩之问的河砂,浇入混凝土,24h后提去板桩,拔掉钢管,继续进行下一段墙体浇筑。经过分析论证实验,第4种方案操作性及可行性优于前儿种方案,最终确定采用方案(4)进行施工。
3截水墙施工为进行施工,首先在河岸稍高的左岸加固围堰,将橡胶坝长度方向基础一半圈于围堰内,河道内30-60m;/s的水流导向右岸,上下游两道截水墙同时施工。
3.1 资源配置准备
为了尽可能加快进度,安排两个施工队分别进行上下游截水墙的施工,每个施工队人员不少于20人,1.4mx6mx4mm钢板不少于12块,3m的钢管不少于80根,380m;/h的离心水泵不少于三台(套),每个施工队配备挖掘机1台,还对购置的钢板进行了边角加固。另外还有相应的搅拌机、振捣器、混凝土运输机具及吊斗都做了充分的准备。
3.2 安全教育准备
由于工程场面不大,人员机具分布密集,地质条件复杂,开工之初,根据实验阶段掌握的施工情况,对参加施工的工人、机具操作员、技术员进行了施工步骤的预演,一个环节一个环节的进行了细致要求,使得每个参与施工的人员都知道白己干完这一步接下来是哪一步,期问还要注意哪些可能出现的情况。对参建人员进行了安全警示教育,加强了安全员巡查力度,对场内人员安全配置、基坑边坡稳定与否都有专人检查,同时制定了详细的安全施工预案。
3.3 施工
(1)先在截水墙直线位置设立明显标记,将已加固的围堰分割成30}40m的小块,将要开挖这段的地表水抽干,开挖口面按照边坡1:4.0开挖(即口宽犯动,先开挖长10-15m,深2.5-3.Om;.
(2)抓紧抽干坑内渗入水,离中心线两侧S.Om外插入钢管,钢管外侧再插入2块钢板(两侧4块),2块钢板之问相互搭接,搭接长度不小于1Ocm,此时,钢板顶面低于地面2.0m左右。
(3)开挖中间lO.Om部分,一侧的抽水泵不问断抽水,挖掘机白未浇筑一侧驶入中问,一次性开挖至设计底高程,此时要使水位不致于太低(由于有水的张力,外侧流砂不至于对已插入钢板压力不力。待在水下将流砂清挖完之后,在中心线两侧20(m插入钢管,再在钢管外侧插入钢板,挖掘机边插边退,同样插入2块钢板,如上搭接,两排钢板问距为40(m(中心必须和截水墙直线相f}),钢板底部超过设计底高程,抓紧抽水,使得水位低于钢板顶,检查钢板内流砂高度。当流砂高度较高时,利用人工清理仓内流砂,由于流砂流动性较大,又有水,所以仅40(m仓内的流砂清理较容易。
(4)用水准仪检测至仓内高度达到要求后,马上将搅拌后运至现场的(15混凝土利用吊斗通过导管浇入仓内,从一侧快速浇筑,将仓内水挤出,完成浇筑后,将钢板外侧填平,将水泵移至已浇筑混凝土尾端挖好的集水坑内不停抽水,严禁水位高于钢板。
(5)最后将上层钢板及钢管拔出,准备开挖第二段,12块钢板除上段防渗墙底部4块不能取外,剩余8块又能进行第二段的开挖,由于第二段开挖后,相对低于上一段,故第一段水位不会较大幅度上升。
3.4 注意事项
(1)在完成底层混凝土浇筑后,在已浇筑混凝土上面问隔SOcm插长度60cm钢筋,以利于和上层混凝土防渗墙连接。
(2)浇筑完成后即回填钢板外侧,待混凝土初凝后,缓缓抽拔钢板及钢管,防止将浇筑防渗墙破坏。
(3)底层混凝土钢板高1.4m,但是浇筑混凝土只能算1.2m(底部还有流砂,经测算其高度始终有20}30(m不能清理完),故混凝土初始浇筑面要尽量低于设计线,待2}3d后连续浇筑上层防渗墙至设计顶高程。
如上所述,再完成第二段浇筑,按照施工时问,一天仅能完成两段,其长度近20m。如此利用半月左右时问将左岸围堰内防渗墙浇筑完毕,然后撤除左岸围堰,加固右岸围堰,进行右岸防渗墙浇筑。利用一个月时问完成了低于河床4.5m,高3.0m,宽0.4m,长度260m的防渗墙。
4 结束语
利用此类方法施工,由于截水墙浇筑量不大,就黑河的施工环境和条件而言,相比别的施工方法,进度快,能保证墙体浇筑质量,能进行循环作业,还可以很好的利用挖掘机进行钢板及钢管的插入与拔出,减少了人工操作环节,在投入不太高的情况下,有效解决了困扰施工的难题,为在黑河水下施工积累了经验。
参考文献:
[1]陕西省水利电力勘测设计研究院.廿肃省高台县黑河县城段防洪暨生态治理工程初步设计报告[R].西女:陕西省水利水电勘测设计院,2012.
[2]陕西省水利电力勘测设计研究院.廿肃省高台县黑河县城段防洪暨生态治理工程招标公告[R].西女:陕西省水利水电勘测设计院,2013.
[3]SL 227-98,橡胶坝技术规范[S].北京:中国水利水电出版社,1999.