一種新型的土工格柵砂土圍堰方案

一種新型的土工格柵砂土圍堰方案

1堤上水利工程及控制設(shè)施三江口水庫位于新樊水道與虎坑水道交匯處，全長約500米。是江新聯(lián)圍干堤上一座集擋潮、排澇、泄洪、通航為一體的水利工程,水閘建筑工程由廣東省水電二局股份有限公司承建,主要建設(shè)內(nèi)容包括新建通航孔、兩側(cè)連接土堤及配套工程的管理設(shè)施等。三江口水閘通航建筑物規(guī)模按1000t級設(shè)計(jì),通航孔級別為Ⅲ級。2角及粘聚力較小,承載力不穩(wěn)定由于珠江三角洲地區(qū)的淤泥軟土是全國最軟的軟土,含水量高,呈流塑狀。地基的內(nèi)摩擦角及粘聚力都很小,承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,本工程如按砂土圍堰常規(guī)做法,圍堰沉降大,坐落在強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱淤泥上,容易造成淤泥的擾動(dòng)、滑塌,難于穩(wěn)定,難于成型。經(jīng)過充分討論研究,結(jié)合以往軟基圍堰施工經(jīng)驗(yàn),形成一個(gè)綜合方案,如圖一所示。3壩理論的分析3.1圍堰高程的確定本工程閘址處10年一遇洪潮水位為2.11m,加安全超高0.5m、風(fēng)浪壅高0.01m以及波浪爬高0.82m,經(jīng)計(jì)算本工程圍堰高程為3.44m;但考慮到閘址處目前實(shí)際聯(lián)圍堤防高程為2.60m,故圍堰堰頂高程確定為2.60m,當(dāng)10一遇洪潮遭遇10年一遇設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí),可在堰頂臨時(shí)設(shè)置編織土袋子圍堰,用于抵擋風(fēng)浪,子堰高0.84m。3.2圍堰設(shè)計(jì)及驗(yàn)算上、下游圍堰均采用砂膜袋結(jié)合圍堰,因基礎(chǔ)為淤泥及淤泥質(zhì)粘土,其飽和快剪指標(biāo)為:Cq=3kPa~5kPa,φq=4o~5o,經(jīng)正邊坡穩(wěn)定分析軟件驗(yàn)算,圍堰上下游均需要設(shè)置壓重平臺(tái)以保證圍堰邊坡的穩(wěn)定。圍堰基礎(chǔ)先水下拋填1.5m厚中粗砂擠除河床表面浮泥,再水下鋪設(shè)一層土工格柵,土工格柵設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度為60kN/m。上下游圍堰結(jié)構(gòu)型式相同,堰頂寬為6.0m,迎水側(cè)邊坡1:3.0,水上、水下采用鋪設(shè)土工膜,沙袋壓層厚30cn;背水側(cè)邊坡為1:2.5,采用300m厚石渣護(hù)坡;圍堰上下游均采用充填膜袋砂戧堤,戧堤頂高程為-1.20m,頂寬3.0m,上下游邊坡均為1:2;圍堰迎水面設(shè)置一級壓重平臺(tái),平臺(tái)頂高程-0.85m,寬15m;圍堰背水坡設(shè)置二級壓重平臺(tái),一級壓重平臺(tái):高程-1.2m,寬15m;二級壓重平臺(tái):高程-4.8m,寬15m;上游圍堰堰頂長100m,最大堰高9.8m,下游圍堰堰頂長90m,最大堰高9.7m。圍堰穩(wěn)定受施工期工況控制,穩(wěn)定分析采用瑞典條分總應(yīng)力法,根據(jù)《水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(DL/T5087-1999),其邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)≥1.05。經(jīng)計(jì)算,當(dāng)堰前水位降落至10年一遇最低潮位-1.75m時(shí),圍堰迎水側(cè)邊坡安全系數(shù)最小為1.09;當(dāng)堰前水位為10年一遇洪潮位2.11m時(shí),圍堰背水側(cè)安全系數(shù)最小為1.08。3.3分層調(diào)和法圍堰地基為主要由淤泥、淤質(zhì)粘土組成,為高壓縮性土,沉降計(jì)算采用分層求和法。按堰前水位為10年一遇低低潮水位-1.75m作為控制工況,選取最大堰高作為典型斷面,經(jīng)計(jì)算圍堰竣工后沉降量為1.10m,使用期內(nèi)沉降為0.78m,共沉降1.88m,沉降量較大。3.4微透水層防滲設(shè)計(jì)閘壩圍堰根據(jù)地質(zhì)資料顯示,淤泥、淤質(zhì)粘土厚度較大,平均厚度16m,其滲透系數(shù)k=2.04×10-7cm/s~4.93×10-6cm/s,平均1.51×10-6cm/s,為微透水層,施工期間不需對圍堰基礎(chǔ)進(jìn)行防滲處理。圍堰填筑料為水下吹填牛皮砂(含泥量約20~30%)可以起到防滲作用,考慮到擋潮水位變動(dòng)較大,為防止水位驟降時(shí)引起迎水側(cè)的邊坡失穩(wěn),圍堰迎水坡鋪設(shè)土工膜防滲。4大壩施工4.1施工完成后施工準(zhǔn)備→整理堰基亂石、棄置砼塊體→拋填中粗砂→格柵鋪設(shè)→膜袋填充→迎水面鋪設(shè)土工膜→背水面修坡及填筑石渣。4.2拉拔雙固結(jié)構(gòu)土格柵聯(lián)合駁岸組景(1)施工準(zhǔn)備:主要測量確定圍堰軸線和戧臺(tái)位置線,聯(lián)系砂船、訂制購買編織袋、土工格柵以及組織勞力進(jìn)場等。(2)整理堰基亂石、棄置砼塊體:兩岸圍堰頭均有較多拋石,特別是右棄置砼塊體,將阻礙砂土堰體與岸坡和基礎(chǔ)密合,容易引起貫通流水通道。堰體填筑前,先用抓斗船將迎水側(cè)亂石整平,用挖土機(jī)將岸坡交接面拋石挖除,開挖成1:1.5~1:2.0邊坡。(3)拋填堰基至預(yù)定高程:按要求,堰基拋填中粗沙墊層,拋填厚度為1.5米。拋填完后并請拖網(wǎng)漁船粗略刮平堰基底面,便于鋪放土工格柵。(4)堰基面鋪放土工格柵:土工格柵為單向土工格柵,型號為180KN/m。將土工格柵按預(yù)定的位置在水面展開,用竹桿通過格柵空格固定在水面上,采用小砂袋墜沉到預(yù)定位置,然后派潛水員進(jìn)行水下整理。土工格柵接頭應(yīng)搭接,搭接寬度不小于30cm,并用砂袋壓牢,避免水下暗流沖移走位。(5)修筑堰腳袋土戧臺(tái):要求內(nèi)堰兩側(cè)堰腳、外堰外側(cè)堰腳均采用膜袋砂土修筑戧臺(tái)。其施工過程就是使用定制大型編織袋就地泵灌牛皮砂。其工藝流程:水面展開膜袋→竹桿固定膜袋→泵管套入袋口→用小砂袋墜沉膜袋→船上泵灌牛皮砂。編織土工沖砂袋采用膜袋布為200g/m2,縱橫向斷裂強(qiáng)度≥6.5KN/m,撕破強(qiáng)堵力≥0.16KN。袋長30~55m,寬3~19m,充填后高度為0.7~1.0m。現(xiàn)場施工時(shí)采用分層鋪設(shè)分層灌砂,上下層采用丁順交錯(cuò)鋪設(shè)。水面展開編織袋和沉放編織袋使用3~4只小船編成一個(gè)作業(yè)小組,每個(gè)作業(yè)小組配6~8位會(huì)潛水人員進(jìn)行水上操作。施工時(shí)段盡量選擇平潮和弱風(fēng)時(shí)段,六級大風(fēng)以上停止作業(yè)。(6)堰體填筑:堰體填筑采用吹填牛皮砂和皮帶輸送船封堵龍口的方法進(jìn)行施工。由于牛皮砂采用噴砂船吹填時(shí)流動(dòng)性較大,與堰基及表面膜袋能夠較好的結(jié)合,且脫水后其防滲性較好。故上下游圍堰堰體修筑時(shí)均采用吹填牛皮砂的方法進(jìn)行施工。在吹填中間堰體之前,先沖填好堰腳膜袋戧臺(tái),再進(jìn)行噴填。筑一層堰基噴填一層牛皮砂,逐層加高堰體,這樣能使堰體砂與膜袋接觸面更為密實(shí),形成密實(shí)體。待出水面后改為石粉堰體。在填筑過程中安排專業(yè)人員觀測堰體的沉降及穩(wěn)定情況,控制好吹填速率,以免造成地基失穩(wěn)。5水面鋪展應(yīng)平流狀,空5.1土工格柵質(zhì)量輕,是浮水物,施工前應(yīng)調(diào)查清楚當(dāng)?shù)厮那闆r,水面鋪展應(yīng)在平流狀下進(jìn)行,不宜在潮位起落的時(shí)段施工。5.2運(yùn)砂船在噴砂作業(yè)時(shí),船體距離格柵放置外邊緣最小應(yīng)5.0m以上,否則,船錨容易鉤起格柵,嚴(yán)重時(shí)會(huì)鉤散格柵。6土工織物模型在三江口水閘工程的圍堰工程中,通過吸收膜袋砂土圍堰的優(yōu)點(diǎn),特別是在水