(上海建工(浙江)水利水電建設(shè)有限公司，浙江 紹興 312000)

1 前 言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水環(huán)境保護(hù)和污染的防治越來越受到各級政府的高度重視，尤其是水源保護(hù)地有明確的環(huán)境保護(hù)管理規(guī)定要求。本文主要介紹了在紹興湯浦達(dá)郭水庫內(nèi)建造臨時(shí)圍堰的調(diào)整改進(jìn)方案，該方案較大地改善了施工期間對水庫水環(huán)境的污染影響，在確保安全的情況下加快了施工進(jìn)度，更好地保證了圍堰的施工質(zhì)量。

2 工程概述

本項(xiàng)目為紹興湯浦水庫原水第二通道工程，由本公司2017年1月中標(biāo)承建，2月28日正式開工。工程位于紹興湯浦鎮(zhèn)，工程主要由輸水引水管線、隧洞和提水泵站等組成，最終引水至達(dá)郭水庫。為保證輸水通道在達(dá)郭水庫出口段永久建筑物的建造，在達(dá)郭水庫東北側(cè)需修筑一道臨時(shí)圍堰，圍堰圖紙由浙江省水電設(shè)計(jì)院提供。達(dá)郭水庫運(yùn)行控制水位為70.00m，設(shè)計(jì)圍堰頂高程為71.00m，最大堰高約為6.4m。圍堰頂寬4.00m，兩側(cè)1∶1放坡，材料為編織袋裝黏土，中間設(shè)1道防滲土工膜及黏土心墻，于堰底中心開挖的防滲溝后用黏土回填封閉連接。圍堰長度105m，填筑方量約4000m3。圍堰結(jié)構(gòu)斷面、平面布置及剖面見圖1～圖3。

圖1 設(shè)計(jì)圍堰斷面(調(diào)整前)(高程單位：m，長度單位：mm)

圖2 設(shè)計(jì)圍堰平面截圖

圖3 設(shè)計(jì)圍堰縱剖面

3 方案制定背景

由于達(dá)郭水庫是紹興市區(qū)的重要取水口，施工期間不得產(chǎn)生污染物。在業(yè)主的協(xié)調(diào)下，要求利用春節(jié)前供水低谷時(shí)段，在春節(jié)前35天內(nèi)完成圍堰填筑，否則圍堰要延遲到第二年冬天才能實(shí)施。因此，圍堰施工只能一次性成功，無任何退路。同時(shí)，采用常規(guī)圍堰一次性填筑方案，堰基水下防滲槽開挖和黏土回填勢必產(chǎn)生污水，且質(zhì)量也難以保證。

針對湯浦達(dá)郭水庫Ⅰ級水源保護(hù)區(qū)的管理要求，如施工不采取有效措施，勢必產(chǎn)生污水，圍堰質(zhì)量也難以保證。施工面臨的困難主要來自如下幾個(gè)方面：

a.用挖掘機(jī)進(jìn)行堰基水下防滲槽開挖和黏土回填，看不到，摸不著。操作時(shí)肯定會(huì)產(chǎn)生較多的泥漿污水，而且溝槽內(nèi)嵌入的防滲膜安裝和黏土回填很難實(shí)施，這是最大的困難所在。

b.設(shè)計(jì)未對裝黏土用的編織袋尺寸和材料作出明確規(guī)定，太小影響工效，過大不利于裝卸和安裝拆除。同時(shí)編織袋必須牢固環(huán)保。這需要在施工前進(jìn)行選擇比較。

c.由于達(dá)郭水庫是紹興市重要取水口，水質(zhì)維護(hù)要求特別嚴(yán)格。在施工期間不得有污水或油污物漂入庫區(qū)，這對施工操作提出了更為嚴(yán)格的管理要求，需要采取相應(yīng)有效的措施。這既是施工目標(biāo)，也是編制施工方案的依據(jù)。

d.每年春節(jié)前用水低谷時(shí)段，有利于圍堰的填筑。經(jīng)建設(shè)單位與達(dá)郭水庫管理運(yùn)行單位的多次協(xié)調(diào)，要求在節(jié)前35天內(nèi)完成圍堰施工任務(wù)，確保后期圍堰完成后基坑內(nèi)永久建筑物的如期施工。如果此次圍堰填筑不能如期完成，只能安排到第二年冬天實(shí)施，因此工期緊、壓力大，方案必須可靠可行。

4 填筑方案調(diào)整改進(jìn)

4.1 工作思路

針對上述圍堰傳統(tǒng)施工方法帶來的諸多困難，考慮解決的首要問題是如何在滿足設(shè)計(jì)和質(zhì)量安全的前提下，通過調(diào)整、改進(jìn)施工方案，使得施工更為環(huán)保、便利、快速。

一般的臨時(shí)圍堰多采用松林樁或鋼板樁(或拉森鋼板樁)內(nèi)填黏土的結(jié)構(gòu)型式，但該項(xiàng)目受庫區(qū)堰基砂礫石地層等地質(zhì)條件的限制不能實(shí)施。設(shè)計(jì)單位提供的斷面型式對水質(zhì)保護(hù)雖然有所考慮，但在實(shí)施操作時(shí)需要制定更加可行的環(huán)保措施，同時(shí)在實(shí)施方案中也需計(jì)算填筑時(shí)間，以保證35天內(nèi)完成整個(gè)圍堰體系。

上述圍堰施工的四個(gè)難點(diǎn)問題，必須通過逐條調(diào)整改進(jìn)實(shí)施方案，最終解決。這是創(chuàng)新的思路所在。

4.2 實(shí)施方案的確定

為解決環(huán)保和工期要求高的難題，經(jīng)穩(wěn)定性核算和多方論證，在滿足設(shè)計(jì)和安全的要求下，對圍堰的施工方案做出了調(diào)整。即采取分期填筑(圍堰在防滲土工膜位置分Ⅰ、Ⅱ期兩次填筑完成)，根據(jù)水庫調(diào)度計(jì)劃，Ⅰ期為迎水面?zhèn)?8.0m高程袋裝黏土填筑，待Ⅰ期完成基坑抽水后進(jìn)行堰基防滲槽的開挖和土工膜的鋪設(shè)，然后再進(jìn)行Ⅱ期背水坡側(cè)袋裝黏土圍堰的拼接填筑至設(shè)計(jì)71.0m高程。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 Ⅰ期圍堰斷面(調(diào)整后)(高程單位：m，長度單位：mm)

4.3 調(diào)整后的施工流程

按照施工方案，制定了如下的施工流程(見圖5)：

圖5 施工工藝流程

防滲土工布鋪設(shè)緊貼Ⅰ期圍堰內(nèi)邊坡，防滲溝內(nèi)的防滲土工布兩側(cè)用黏土回填密實(shí)，確保Ⅰ、Ⅱ期圍堰與防滲土工布結(jié)合緊密。

5 圍堰實(shí)施要點(diǎn)

5.1 施工準(zhǔn)備

包括測量放樣、編織袋裝土、土工布、機(jī)械、人員等準(zhǔn)備。

5.1.1 測量放樣及地形測繪

按設(shè)計(jì)要求做好圍堰具體位置的放樣和地形測繪工作，尤其要根據(jù)地質(zhì)資料基本摸清圍堰水下部分的地形走勢、地質(zhì)地層等情況，指導(dǎo)圍堰填筑施工。

5.1.2 材料準(zhǔn)備

a.根據(jù)飲用水源地管理要求，編織袋裝黏土在附近取土點(diǎn)機(jī)械配合人工完成，然后用機(jī)械吊裝至運(yùn)輸車輛上，運(yùn)至圍堰處直接用挖機(jī)安放，減少二次污染。

b.施工用電及機(jī)械配備：準(zhǔn)備25～50kW容量的國家電網(wǎng)接電點(diǎn)，并在現(xiàn)場自備55kW發(fā)電機(jī)一臺(tái)。備足抽水機(jī)具，水排至就近排水溝，污水不能流入水庫。

因PP聚丙烯編織袋在陽光下容易老化破裂，上部需要用原土或者麻袋裝土作為面層，內(nèi)側(cè)采用厚反光塑料布遮擋，保證圍堰袋子的強(qiáng)度和拆除時(shí)對水庫的水質(zhì)不產(chǎn)生影響。

c.施工防滲膜按設(shè)計(jì)要求采購進(jìn)場，吸油棉、明礬和彩條布作為處理油污的物品必須備足。

5.1.3 施工便道及排水排污設(shè)施的修筑

利用已有道路修筑或加寬石渣施工臨時(shí)便道，把各施工作業(yè)點(diǎn)溝通起來，同時(shí)按環(huán)保文明施工要求把基坑排水和排污設(shè)施建設(shè)完成。

5.2 圍堰施工

5.2.1 裝土編織袋的定位鋪放

在施工前，應(yīng)對河床和岸坡的淤泥、大塊石等進(jìn)行適度的清理，保證堰基較為平順，沒有尖銳物，避免對裝土編織袋產(chǎn)生破壞，確保堰底與河床和岸坡緊密接觸。

5.2.2 隔離膜安裝

為減少施工時(shí)產(chǎn)生渾水等污染情況，圍堰外側(cè)設(shè)兩道隔離膜，擬在圍堰迎水面堰腳外2m、6m各設(shè)一道，根據(jù)水深情況擬采用彩條布沿水域通長布置，下部掛石塊沉底，上部采用浮標(biāo)隨水位升降，盡量阻止或延緩因施工產(chǎn)生的渾水流入水庫，并在彩條布之間放置吸油棉避免施工機(jī)械等外部油污在施工過程中漂入水庫。由于施工造成的污水可在隔離膜內(nèi)側(cè)投擲明礬等進(jìn)行沉淀應(yīng)急處理。

5.2.3 圍堰填筑

水下部分裝土編織袋圍堰施工時(shí)，由一側(cè)向另一側(cè)逐步推進(jìn)；水下部分裝土編織袋圍堰施工時(shí)盡可能先深后淺均衡上升。采用體積1m3左右的裝土編織袋，用挖機(jī)安裝(堰頂鋪設(shè)鋼板作為運(yùn)輸和挖機(jī)行走通道)，人工配合，運(yùn)輸采用拖拉機(jī)。土編織袋安裝必須整齊牢固，丁順堆放。

5.2.4 圍堰防滲處理

圍堰的滲漏主要有三個(gè)部位:堰體與原河床接觸面、堰體與岸坡接觸面、裝土編織袋與裝土編織袋之間。特別是堰體與原河床接觸面部位，水頭壓力大，最易成為滲漏通道。防滲的主要措施如下:

a.圍堰底與堰基防滲按設(shè)計(jì)要求采用防滲溝黏土回填，防滲溝的深度可根據(jù)現(xiàn)場開挖情況作適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)利用挖掘機(jī)將堰基浮泥清理挖除，增加滲徑。防滲膜必須按要求嵌入溝底，黏土回填需夯實(shí)。Ⅰ期圍堰完成后如基坑抽水發(fā)現(xiàn)異常，立即停止降水，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，采取水回灌等措施，再與參建各方協(xié)商調(diào)整方案。

b.利用裝土編織袋含泥量大、自身致密性好、透水能力差的特點(diǎn)，自身防滲。

c.裝土編織袋之間容易形成滲水通道，一方面不宜將裝土編織袋充填得太飽滿，讓裝土編織袋靠自重?cái)D壓密實(shí)；另一方面，如條件允許也可在裝土編織袋之間塞填黏性土后，再覆蓋編織土包，同時(shí)結(jié)合心墻中間的防滲土工膜防滲。

d.在堰體迎水側(cè)從堰頂鋪設(shè)兩層土工編織布至堰腳，土工編織布根據(jù)水深情況選擇相應(yīng)材料，并深入河床3m，編織布用砂包壓面固定；在土工編織布搭接處，則要用砂包密鋪壓實(shí)，形成多層防滲體系。

5.2.5 局部問題處理

a.堰體與岸坡連接處，需拆除原有漿砌塊石擋墻及部分路面，然后夯填黏土包，嵌入岸堤，形成嵌入式防滲截水槽，待施工完畢后恢復(fù)。

b.內(nèi)堰腳宜填土壓腳，作為防滲體。

c.圍堰施工時(shí)應(yīng)分層分階段加高。選擇合理的時(shí)段，嚴(yán)格控制填筑速度，加強(qiáng)觀察。

d.基坑抽水時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制水位下降速度，每50cm 左右停泵檢查，注意堰體脫水、變形和滲水通道情況，避免集中滲水，形成管涌。

e.由于圍堰最高處水位差高達(dá)6.4m，注意圍堰位移變形情況以及堰底滲水情況，以便及時(shí)采取內(nèi)側(cè)拋石穩(wěn)定圍堰、堵漏等措施。

5.2.6 排水及排污

水源保護(hù)地基坑內(nèi)排水及排污必須符合庫區(qū)管理要求，施工期間堰內(nèi)水全部抽排至道路外排水溝沉淀處理后再排到作業(yè)區(qū)外。利用水庫管理單位的自動(dòng)檢測系統(tǒng)(30min檢測一次)在施工期間對外溢污水或柴油泄漏物進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)不符合要求，立即停工整改。

5.3 工期安排

根據(jù)水源地情況及圍堰設(shè)計(jì)進(jìn)行供水調(diào)度，力爭庫水位控制在67.0m以下。按圍堰施工工期目標(biāo)，通過協(xié)調(diào)，要求水庫水位降低到67.0m以下，持續(xù)時(shí)間為35天(Ⅰ期圍堰17天，抽水3天，Ⅱ期圍堰10天，圍堰加高5天)，最終施工至設(shè)計(jì)71.0m高程。

5.4 對比分析

對比常規(guī)的施工方案，調(diào)整后的方案在施工效率、水質(zhì)保護(hù)、施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益方面都有顯著的提升。

a.傳統(tǒng)圍堰一般采用小型編織袋。通過多次灌土、裝卸和安裝試驗(yàn)，確定1m3的編織袋裝土作為圍堰材料，施工效率提高了數(shù)倍。

b.圍堰用的編織袋選用牢固環(huán)保的材料，有效解決了編織袋安裝破損和對水質(zhì)的污染影響。

c.分兩期填筑，雖然填筑速度有所減緩，但更好地保證了防滲槽的施工質(zhì)量和防滲槽施工引起的泥漿水污染。減少了返工，提高了質(zhì)量，實(shí)際上加快了施工進(jìn)度。

d.堰前設(shè)置隔離膜和吸油棉可有效地減少油污和泥漿水侵入水庫，同時(shí)在堰體表面鋪蓋土工布除了防滲外，還可以起到防紫外線的照射，避免編織袋老化破壞的作用。

e.通過Ⅰ期暫時(shí)圍堰擋水，較好地解決了低水庫調(diào)度期限短的難題。最終各類成本大大減少。

6 社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

本圍堰于2018年1月8日開始進(jìn)場施工，2018年2月4日完成，比業(yè)主要求的35天計(jì)劃提前了5天，填筑方量約4000m3；編織袋的購置、黏土的裝運(yùn)、現(xiàn)場安裝等費(fèi)用預(yù)計(jì)約27萬元，相對于常規(guī)使用的圍堰方案，實(shí)際節(jié)約成本8萬元。

調(diào)整后的方案需配合的人工比傳統(tǒng)施工方案約少5人，按每工日150元計(jì)算，實(shí)際人工支出節(jié)約3.5萬元。具體見表1。

表1 經(jīng)濟(jì)效益對比分析

通過加大黏土袋尺寸，提高了工效，加快了圍堰的施工進(jìn)度，減少了施工成本和管理成本，體現(xiàn)出一定的經(jīng)濟(jì)效益。

6.2 社會(huì)效益

首先，圍堰外側(cè)沿水域通長布置兩道彩條布隔離膜，盡量防止施工產(chǎn)生的渾水流入水庫，并在彩條布之間放置吸油棉避免施工機(jī)械等外泄油污在施工過程中漂入水庫。

其次，分兩期填筑圍堰，通過Ⅰ期圍堰擋水，較好地解決了低水位調(diào)度期限短的難題，又能在確保安全的前提下更好地保證截滲溝開挖及黏土回填質(zhì)量。袋裝黏土也減少了圍堰填筑和拆除時(shí)泥土的浸泡污水外溢。

新方案的實(shí)施減少了污水的排放量約450m3，有效地保護(hù)了水庫水質(zhì)。

7 結(jié) 語

采用本方案進(jìn)行施工，減少了工作量，縮短了工期，施工質(zhì)量得到了充分的保證，得到了業(yè)主單位、監(jiān)理單位和水庫管理的一致好評。既保證了供水，又防止了水污染，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。