北排河挡潮闸施工导流围堰设计与施工

□吕贵敏

北排河挡潮闸施工导流围堰设计与施工

□吕贵敏

北排河系控制南运河干流以西、子牙新河以南、老盐河及南排河以北地区，流域面积为1328km2，20年一遇除涝设计流量为500m3/s,多年平均降水量为550～600mm。历年高潮平均潮位2.31m，低潮平均潮位-2.15m；历年汛期高潮最高平均值为2.08m。本工程包括旧闸拆除重建及新闸除险加固，故施工围堰分为一期和二期。

1.施工围堰设计

1.1 围堰的设计原则和标准

围堰设计要遵循安全可靠、稳定、抗渗、抗冲刷的原则；而且要结构简单，施工方便；施工成本最低。围堰设计挡水标准，上游围堰顶高程根据历年汛期高潮最高平均值2.08m、波浪爬高0.5m、围堰的安全超高0.5m，确定围堰顶高程设计为3.08m。下游围堰顶高程根据历年高潮平均潮位2.31m、波浪爬高0.5m、围堰的安全超高0.5m，确定围堰顶高程设计为3.31m。

1.2 围堰平面设计

围堰布置应满足基坑开挖和建筑物施工。根据实际地形分为一期横向施工围堰、二期横向施工围堰和纵向施工围堰。上游一期横向施工围堰长度为140m，纵向施工围堰长度为100m，下游一期横向施工围堰长度120m，纵向施工围堰长度100m；上游二期横向施工围堰长度100m，下游二期横向施工围堰长度为120m。

1.3 围堰结构设计

依据施工图纸，北排河挡潮闸属于Ⅲ级水工建筑物，施工围堰的安全超高为0.5m。上游围堰顶高程设计为3.08m，围堰顶宽为5m，围堰顶高程到围堰底高程的垂直高度为2.92m，迎水面坡比为1:4，背水面坡比为1:3，并在迎水面铺设宽1m的草袋土，可以起到防冲刷的作用。下游围堰顶高程设计为3.31m，围堰顶宽3m，围堰顶高程到围堰底高程的垂直高度为2.52m，迎水面坡比为1:4，背水面坡比为1:3，并在迎水面铺设宽1m的草袋土，起到防冲刷的作用。

1.4 围堰填筑计算

一是上、下游围堰的堰顶高程（m）：

Hd=hd（历年汛期高潮最高平均值）＋ha（波浪爬高）+δ（围堰的安全超高）。上游围堰顶高程：Hd=2.08m+0.5m +0.5m=3.08m；下游围堰顶高程：Hu= 2.31m+0.5m+0.5m=3.31m。

二是施工围堰断面面积：

断面面积公式：S=（a+b）×h/2。

式中：

S―断面面积；

a―断面顶宽；

b―断面底宽；

h―断面高。

施工围堰断面面积分别为：上游：（5+21.94）×2.42/2=32.6m2;下游：（3+ 17.14）×2.02/2=20.34m2。

围堰体积公式：V=S×L。

式中：

V―围堰体积；

S―断面面积；

L―围堰长度。

一期施工围堰土方量：上游：32.6× 140+32.6×100=7824m3；下游：20.34× 120+20.34×100=4475m3。二期施工围堰土方量：上游：32.6×100=3260m3；下游：20.34×120=2441 m3。

围堰基础抛块体断面面积：上游：(21.94+25.44)×0.5/2=11.85m2；下游：（17.14+20.64）×0.5/2=9.45m2。

一期围堰抛块石量：上游：11.85× 140+11.85×100=2844m3；下游：9.45× 120+9.45×100=2079m3。二期围堰抛块石量：上游：11.85×100=1185 m3；下游：9.45×120=1134 m3。

2.施工方法及主要特点

确定合理的设计参数及施工参数；选择合理的施工机械，是对施工质量及施工进度、施工成本控制的关键。施工过程中的土方碾压、围堰防护、施工安全是关键工序。

首先进行一期横向施工围堰和纵向施工围堰填筑，待旧挡潮闸所有项目施工完成后，拆除一期横向施工围堰并进行二期横向施工围堰填筑。围堰施工前要确定清淤放坡开挖外边线的平面布置，按围堰断面放出坡脚桩，再拉线确定明显的标志（高出水位）。8T自卸汽车从左侧堤岸开始将抛石集中向河道中进行摊铺，摊铺厚度50cm，待抛石基础稳定后进行围堰土方填筑。利用外购黏土作为围堰堰体，用8T自卸汽车将黏土运至围堰施工位置，用75kW推土机平整，填筑土料超出水面0.5m后，用12T振动碾分层碾压，每层厚度30～50cm，静压2遍，震动4遍。根据现场施工情况，上游围堰将作为临时施工便道。围堰施工结束后经业主及监理验收合格后方可进行主体施工。

由于本工程施工机械较多，施工面较窄，安全隐患主要为机械碰撞和坠落事故，围堰施工时必须加强堰体的稳定性，车辆在堰体上行驶时要谨慎慢行、礼貌让行，严防落水事故发生。现场安排专人对围堰施工进行旁站，发现不良因素及时汇报或采取有力措施排出险情，在工程开工前要对机械操作人员进行技术交底，特种机械操作人员必须持证上岗。交通繁忙时，安排专人在现场负责指挥交通，在岸侧设置安全警示标志，夜间设置警示灯，以免发生交通事故。安排安全员对现场机械、设备进行安全专项检查，排除安全隐患。

通过对该工程施工导流围堰的设计、施工和运行,总结出在类似工程中应注意：一是收集基础资料并进行现场查勘；二是按照设计要求进行施工，保证施工质量；三是运行中加强监测，发现问题及时处理。□

2014-04-13

吕贵敏，男，汉族，河北省水利工程局，高级工程师。