陳金山，李振遠(yuǎn)，李書藏

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 武清，301700)

西梓干渠四標(biāo)段土石圍堰及導(dǎo)流明渠施工

陳金山，李振遠(yuǎn)，李書藏

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 武清，301700)

結(jié)合四川省武都水庫第二期灌區(qū)工程西梓干渠第四標(biāo)段工程跨梓潼江段上、下游圍堰及導(dǎo)流明渠施工的過程，重點(diǎn)闡述圍堰填筑、防滲處理、導(dǎo)流明渠開挖施工及其技術(shù)要求。

西梓干渠四標(biāo)段 圍堰工程 導(dǎo)流明渠 施工方案

1 西梓干渠工程概況

西梓干渠渠首接武都引水工程總干渠玉皇觀分水閘，干渠布置于川北盆地的梓潼江與西河之間，經(jīng)江油、梓潼、至鹽亭縣金孔鎮(zhèn)止，全長108.131km，由66座隧洞(長58.884km)、18座渡槽(長4.905km)、5座倒虹管(長3.277km)及其間的明渠(長41.065km)組成。西梓干渠分成九個流量段，設(shè)計(jì)流量分別為：28.5m3/s，26.9m3/s，24.0m3/s，22.7m3/s，17.9m3/s，16.7m3/s，16.5m3/s，14.7m3/s，12.5m3/s。

為解決西梓灌區(qū)后段的供水保證，干渠于第六流量段末端設(shè)有一座囤蓄水庫(金峰水庫)，干渠的入庫樁號為鳳后54+085.91m。

工區(qū)內(nèi)地勢自西北向東南傾斜，由于河谷縱橫，切割較深，河谷狹窄，耕地較分散，多屬連綿起伏的深丘地貌，海拔高程400m～700m，與梓潼江相對高差100m～200m。

西梓干渠位于梓潼和鹽亭縣境內(nèi)，有國道、省道、縣道與渠線相交，沿渠線附近有鄉(xiāng)村公路相連，各重點(diǎn)建筑物也有公路直達(dá)，對外交通較方便。為滿足工程施工需要，規(guī)劃提前修建沿渠管理公路，施工期還需從現(xiàn)有交通干道上“T”接，局部修建進(jìn)場公路，即可滿足場內(nèi)施工的交通要求。

西梓干渠第一流量段總長23.191km，屬于世界銀行貸款投資項(xiàng)目，第一流量段共劃分為四個標(biāo)段：第一標(biāo)段合同范圍為樁號0+000～6+550m，長6550m；第二標(biāo)段合同范圍為樁號6+550m～13+750m，長7200m；第三標(biāo)段合同范圍為樁號13+750m～21+861m，長8111m；第四標(biāo)段合同范圍為樁號21+861m～23+191m，長1330m。

2 合同工程概況

西梓干渠第四標(biāo)段合同工程范圍為渠道總長1330m，從梓潼江倒虹管進(jìn)口至鳳凰水庫入庫，包括梓潼縣城取水口臨時改建工程。

渠道包括梓潼江倒虹管和一段暗渠，倒虹管總長1225m，暗渠長105m，暗渠進(jìn)入鳳凰水庫時跨108國道。倒虹管結(jié)構(gòu)主要分為進(jìn)口段、管身段、出口段。進(jìn)口段包括漸變段、沉沙池、泄水沖沙閘、攔污柵、進(jìn)口節(jié)制閘以及連接段，連接段由消力池和擋水墻組成，倒虹管管身段采用PCCP管，雙管布置，管徑為2.6m(內(nèi)徑)，出口段包括節(jié)制閘、消力池以及漸變段，漸變段之后與矩形明渠相接。暗渠為矩形斷面型式，采用C20鋼筋混凝土，襯砌厚度40cm。

梓潼江倒虹管在樁號鳳前22+870.2m～鳳前22+902.0m處橫跨梓潼江，該部位需要填筑圍堰和開挖導(dǎo)流明渠，方能保證管道安裝的干地作業(yè)。圍堰具體布置見如圖1、圖2所示。

圖1 上、下游圍堰平面布置

圖2 上、下游圍堰縱剖面

樁號鳳前22+870.2m～鳳前22+902.0m，長131.8m，為跨梓潼江河床埋管段。該處梓潼江水面寬112.0m，水位472.00m，水深約3.0m～6.0m，枯水季節(jié)水流速度緩慢。據(jù)兩岸鉆孔及物探資料揭示，覆蓋層為第四系沖積堆積之礫卵石夾砂，厚2.0m～6.0m，基巖分布于高程467.8m～470.6m，基巖為K1j8-2層粉砂質(zhì)泥巖，巖石強(qiáng)、弱風(fēng)化帶厚度分別為1.0m～3.0m和4.0m～5.0m，巖體完整性較好，但強(qiáng)度較低。

本標(biāo)段跨河段倒虹吸管施工存在以下主要難點(diǎn)：

(1)梓潼江汛期流量大，圍堰段必須在一個枯水期完成施工任務(wù)，進(jìn)度壓力大；

(2)因圍堰寬度限制，無法采用常規(guī)粘土心墻防滲處理，粘土斜墻防滲處理施工技術(shù)性強(qiáng)，難度大；

(3)圍堰的填筑會對梓潼縣水廠取水口有所影響，稍不注意，很有可能會引起社會問題，工程的意義重大；

(4)梓潼江圍堰填筑完成后，將會對當(dāng)?shù)卮迕窆喔扔盟幸欢ǖ挠绊?，設(shè)計(jì)中需要考慮的因素多。

3 圍堰施工方案

本工程選用不過水圍堰分一次填筑攔斷梓潼江河床，利用導(dǎo)流明渠泄流。上下游圍堰、導(dǎo)流明渠結(jié)構(gòu)布置見圖3。

圖3 圍堰、導(dǎo)流明渠結(jié)構(gòu)布置

3.1 圍堰施工程序

施工程序?yàn)椋喝∷诟牡朗┕ぁ谝欢螄咛钪?0+000～0+087m)→導(dǎo)流明渠開挖、導(dǎo)流明渠防滲體施工(開始導(dǎo)流)→第二段圍堰填筑(0+087m～0+107m)(自左岸向右岸進(jìn)行填筑)、圍堰合龍→粘土斜墻施工、閉氣(鋪蓋土填筑)→圍堰施工完成→基坑抽水。

圍堰施工完成后，首先完成(9#～11#鎮(zhèn)墩)圍堰段基坑內(nèi)管道安裝，然后拆除9#～11#鎮(zhèn)墩段圍堰，在剩余兩個橫向圍堰之間施工縱向圍堰。

對基坑范圍外的導(dǎo)流明渠采用砂卵石回填，基坑范圍內(nèi)的導(dǎo)流明渠開挖到設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)行8#～9#鎮(zhèn)墩段的澆筑、管道安裝及頂部回填作業(yè)。該段施工任務(wù)完成，拆除8#～9#鎮(zhèn)墩間的橫向圍堰及縱向圍堰，恢復(fù)原河床。

3.2 導(dǎo)流明渠開挖

渠道土方分層開挖，水平和立面開挖相結(jié)合，共分3層，每層深度3m。在沿軸線方向布置兩個開挖工作面，呈臺階狀布置，以減少相互干擾。開挖土可用作圍堰回填土，運(yùn)往回填區(qū)或臨時堆放于基坑邊，棄渣運(yùn)往棄渣場。土方運(yùn)輸采用20t自卸汽車進(jìn)行。

對導(dǎo)流明渠進(jìn)口段和出口段兩側(cè)邊坡，拋大塊石護(hù)腳、護(hù)坡，防止水流對明渠邊坡及縱向圍堰的沖刷，避免造成塌方。導(dǎo)流渠道靠梓潼江一邊修筑土堤擋水。

3.3 上下游圍堰堰體填筑

上下游圍堰體填筑沿軸線方向同時進(jìn)行，采用進(jìn)占法施工，水面以下采用自然落坡填筑，水面以上采用砂礫石填筑，填筑完成再進(jìn)行粘土斜墻施工。

由右岸向左岸進(jìn)占填筑，填筑材料取料場位于水廠上游約1km的河灘處，為天然級配砂礫石，主要用1.2m3挖掘機(jī)挖裝，20t自卸汽車運(yùn)到工作面，進(jìn)占法鋪料，TY220推土機(jī)平料。平料時，在工作面兩側(cè)及前進(jìn)方向，每20m放置一個100cm長的標(biāo)志桿，以控制鋪料厚度。標(biāo)志桿有專人負(fù)責(zé)挪動，當(dāng)推土機(jī)平料前進(jìn)時，及時向前挪動，并指揮推土機(jī)平料。

進(jìn)占法卸料及平料時，大粒徑石料一般都在底部，不容易造成超厚，使平料后的表面比較平整，振動碾碾壓時，不致因個別超徑塊石突起而影響碾壓質(zhì)量。一旦發(fā)現(xiàn)超徑塊石，則用反鏟從鋪料層中挖除，運(yùn)到其它填筑單元，采用沖擊錘破碎，再和下次填料混合填入堰體中。

對于迎水面邊坡，用反鏟削坡后進(jìn)行塊石護(hù)坡施工，采用反鏟配合人工按照設(shè)計(jì)線砌筑。

根據(jù)設(shè)計(jì)的導(dǎo)流流量計(jì)算，導(dǎo)流的流速為3m/s，流速較小，不再進(jìn)行導(dǎo)流明渠的防沖設(shè)計(jì)和施工。

3.4 土工膜的鋪設(shè)

導(dǎo)流明渠采用復(fù)合土工膜防滲，以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復(fù)合形成土工防滲材料，其防滲性能主要取決于塑料薄膜。目前，國內(nèi)外防滲應(yīng)用的塑料薄膜主要有聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)，它們是一種高分子化學(xué)柔性材料，比重較小，延伸性較強(qiáng)，適應(yīng)變形能力高；耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好。塑料薄膜的不透水性可以隔斷土壩漏水通道，以其較大的抗拉強(qiáng)度和延伸率承受水壓和適應(yīng)壩體變形。無紡布亦是一種高分子短纖維化學(xué)材料，通過針刺或熱粘成形，具有較高的抗拉強(qiáng)度和延伸性，它與塑料薄膜結(jié)合后，不僅增大了塑料薄膜的抗拉強(qiáng)度和抗穿刺能力，而且由于無紡布表面粗糙，增大了接觸面的摩擦系數(shù)，有利于復(fù)合土工膜及保護(hù)層的穩(wěn)定。同時，它們對細(xì)菌和化學(xué)作用有較好的耐侵蝕性，不怕酸、堿、鹽類的侵蝕。

本工程采用聚乙烯(PE)復(fù)合土工膜，產(chǎn)品種類為300/0.3一布一膜，鋪設(shè)技術(shù)要求如下：

(1)鋪設(shè)順序。從一岸至另一岸由下而上的順序鋪設(shè)，接縫排列方向要平行或垂直于最大坡度線；

(2)鋪設(shè)要求。鋪設(shè)土工膜時要適當(dāng)放松，避免人為的硬折和損傷；膜塊間形成的結(jié)點(diǎn)為T字型，不得作為十字型；根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁刈兓群凸S產(chǎn)品說明，預(yù)留出溫度變化引起的伸縮變形量；在鋪膜過程中隨時檢查膜的外觀有無破損、麻點(diǎn)及孔眼等缺陷，若有孔眼等缺陷須用同種新鮮母材修補(bǔ)，補(bǔ)疤每邊要超過破損部位10cm～20；鋪設(shè)后的土工膜要自然松弛，與支持層貼實(shí)，不得褶皺、懸空。

鋪設(shè)過程中，作業(yè)人員不得穿硬底皮鞋及帶釘?shù)男粶?zhǔn)直接在土工膜上卸放混凝土護(hù)坡塊體，不準(zhǔn)用帶尖頭的鋼筋作撬動工具，嚴(yán)禁在土工膜上敲打石料和一切可能引起土工膜損壞的施工作業(yè)；在鋪設(shè)期間，所有土工膜均有用沙袋或軟性重物壓住四角，直到保護(hù)層施工完畢。當(dāng)天鋪設(shè)的土工膜，要在當(dāng)天內(nèi)全部拼接完成；

(3)現(xiàn)場搭接。設(shè)計(jì)要求接頭采用搭接法，接縫寬度不小于15；

(4)土工膜鋪設(shè)拼接完畢后，及時報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收，合格后立即進(jìn)行土工膜上部M30砂漿施工。要求土工膜鋪設(shè)后及時進(jìn)行砂漿封閉，以防紫外線照射加速防滲土工膜老化。

3.5 粘土斜墻施工方法

粘土斜墻填筑從最低部位開始，自下而上水平鋪填，采用20t自卸車運(yùn)料，長臂挖至深入基巖0.5m，然后回填粘土，確保圍堰不會有大的滲流量。粘土來自河道上游2km靠許州公路邊山坡上，該土料粘性顆粒含量高，能滿足圍堰防滲的要求，采用TY220推土機(jī)平整鋪料，相鄰作業(yè)面搭接碾壓，平行于堰軸線方向應(yīng)為0.5m，垂直于堰軸線方向不應(yīng)小于1.5m。

粘土斜墻填筑時不留縱向接縫，橫向接縫坡度不陡于1∶3。

粘土斜墻施工前，采用反鏟挖至河床基巖部分后，對堰體迎水面進(jìn)行大致削坡，然后用20t自卸汽車從堰頂進(jìn)料，1臺TY220推土機(jī)向江中趕料、鋪料、削坡。斜墻坡腳施工時,反鏟挖掘機(jī)盡量靠近水邊并向江中拋投粘土。

為保持土料的正常填筑含水量，雨天應(yīng)停止填筑，并使填筑面略向下游傾斜，以利排除積水。

粘土斜墻填筑完成后，按規(guī)范要求進(jìn)行碾壓，并通知參建各方驗(yàn)收。

3.6 護(hù)坡塊石填筑

(1)上、下游圍堰、縱向圍堰護(hù)坡塊石，在粘土斜墻施工完成后進(jìn)行拋填；

(2)在料場及棄渣場選取質(zhì)地堅(jiān)硬的塊石或卵石，采用20t自卸汽車運(yùn)至堰面，采用1.2m3挖掘機(jī)平整，要求上游坡面平順，無明顯凸起，滿足穩(wěn)定坡面的要求；

(3)護(hù)坡塊石的拋填高度為1.5m。

4 結(jié)語

土石圍堰施工成敗的關(guān)鍵在土石堰體的密實(shí)度控制及防滲體處理。粘土斜墻施工，應(yīng)盡量用挖掘機(jī)斗體夯實(shí)粘土。

圍堰填筑完成后開始抽水時，抽水下降速度不宜太快，應(yīng)安排專人觀察漏水點(diǎn)，滲流量較大的點(diǎn)，可以采用加厚鋪蓋土或者在圍堰頂部開挖心墻回填粘土進(jìn)行漏水點(diǎn)處理。

此外，在導(dǎo)流明渠設(shè)計(jì)中，糙率的取值非常重要，要結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)資料及規(guī)范經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選取，糙率如果選用不適，對導(dǎo)流明渠過流斷面及流量影響較大。

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陳金山(1978-)，男，吉林長春人，工程師，主要從事水利水電工程施工項(xiàng)目管理工作；

李振遠(yuǎn)(1968-)，男，河北石家莊人，工程師，主要從事水利水電工程施工項(xiàng)目管理工作；

李書藏(1985-)，男，河南封丘人，助理工程師，主要從事水利水電工程施工技術(shù)管理工作。