西梓干渠四标段土石围堰及导流明渠施工

2017-01-09陈金山李振远李书藏

四川水利 2016年2期

关键词：梓潼斜墙明渠

陈金山，李振远，李书藏

(中国水电基础局有限公司，天津武清，301700)

西梓干渠四标段土石围堰及导流明渠施工

陈金山，李振远，李书藏

(中国水电基础局有限公司，天津武清，301700)

结合四川省武都水库第二期灌区工程西梓干渠第四标段工程跨梓潼江段上、下游围堰及导流明渠施工的过程，重点阐述围堰填筑、防渗处理、导流明渠开挖施工及其技术要求。

西梓干渠四标段围堰工程导流明渠施工方案

1 西梓干渠工程概况

西梓干渠渠首接武都引水工程总干渠玉皇观分水闸，干渠布置于川北盆地的梓潼江与西河之间，经江油、梓潼、至盐亭县金孔镇止，全长108.131km，由66座隧洞(长58.884km)、18座渡槽(长4.905km)、5座倒虹管(长3.277km)及其间的明渠(长41.065km)组成。西梓干渠分成九个流量段，设计流量分别为：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。

为解决西梓灌区后段的供水保证，干渠于第六流量段末端设有一座囤蓄水库(金峰水库)，干渠的入库桩号为凤后54+085.91m。

工区内地势自西北向东南倾斜，由于河谷纵横，切割较深，河谷狭窄，耕地较分散，多属连绵起伏的深丘地貌，海拔高程400m～700m，与梓潼江相对高差100m～200m。

西梓干渠位于梓潼和盐亭县境内，有国道、省道、县道与渠线相交，沿渠线附近有乡村公路相连，各重点建筑物也有公路直达，对外交通较方便。为满足工程施工需要，规划提前修建沿渠管理公路，施工期还需从现有交通干道上“T”接，局部修建进场公路，即可满足场内施工的交通要求。

西梓干渠第一流量段总长23.191km，属于世界银行贷款投资项目，第一流量段共划分为四个标段：第一标段合同范围为桩号0+000～6+550m，长6550m；第二标段合同范围为桩号6+550m～13+750m，长7200m；第三标段合同范围为桩号13+750m～21+861m，长8111m；第四标段合同范围为桩号21+861m～23+191m，长1330m。

2 合同工程概况

西梓干渠第四标段合同工程范围为渠道总长1330m，从梓潼江倒虹管进口至凤凰水库入库，包括梓潼县城取水口临时改建工程。

渠道包括梓潼江倒虹管和一段暗渠，倒虹管总长1225m，暗渠长105m，暗渠进入凤凰水库时跨108国道。倒虹管结构主要分为进口段、管身段、出口段。进口段包括渐变段、沉沙池、泄水冲沙闸、拦污栅、进口节制闸以及连接段，连接段由消力池和挡水墙组成，倒虹管管身段采用PCCP管，双管布置，管径为2.6m(内径)，出口段包括节制闸、消力池以及渐变段，渐变段之后与矩形明渠相接。暗渠为矩形断面型式，采用C20钢筋混凝土，衬砌厚度40cm。

梓潼江倒虹管在桩号凤前22+870.2m～凤前22+902.0m处横跨梓潼江，该部位需要填筑围堰和开挖导流明渠，方能保证管道安装的干地作业。围堰具体布置见如图1、图2所示。

图1 上、下游围堰平面布置

图2 上、下游围堰纵剖面

桩号凤前22+870.2m～凤前22+902.0m，长131.8m，为跨梓潼江河床埋管段。该处梓潼江水面宽112.0m，水位472.00m，水深约3.0m～6.0m，枯水季节水流速度缓慢。据两岸钻孔及物探资料揭示，覆盖层为第四系冲积堆积之砾卵石夹砂，厚2.0m～6.0m，基岩分布于高程467.8m～470.6m，基岩为K1j8-2层粉砂质泥岩，岩石强、弱风化带厚度分别为1.0m～3.0m和4.0m～5.0m，岩体完整性较好，但强度较低。

本标段跨河段倒虹吸管施工存在以下主要难点：

(1)梓潼江汛期流量大，围堰段必须在一个枯水期完成施工任务，进度压力大；

(2)因围堰宽度限制，无法采用常规粘土心墙防渗处理，粘土斜墙防渗处理施工技术性强，难度大；

(3)围堰的填筑会对梓潼县水厂取水口有所影响，稍不注意，很有可能会引起社会问题，工程的意义重大；

(4)梓潼江围堰填筑完成后，将会对当地村民灌溉用水有一定的影响，设计中需要考虑的因素多。

3 围堰施工方案

本工程选用不过水围堰分一次填筑拦断梓潼江河床，利用导流明渠泄流。上下游围堰、导流明渠结构布置见图3。

图3 围堰、导流明渠结构布置

3.1 围堰施工程序

施工程序为：取水口改道施工→第一段围堰填筑(0+000～0+087m)→导流明渠开挖、导流明渠防渗体施工(开始导流)→第二段围堰填筑(0+087m～0+107m)(自左岸向右岸进行填筑)、围堰合龙→粘土斜墙施工、闭气(铺盖土填筑)→围堰施工完成→基坑抽水。

围堰施工完成后，首先完成(9#～11#镇墩)围堰段基坑内管道安装，然后拆除9#～11#镇墩段围堰，在剩余两个横向围堰之间施工纵向围堰。

对基坑范围外的导流明渠采用砂卵石回填，基坑范围内的导流明渠开挖到设计深度后，进行8#～9#镇墩段的浇筑、管道安装及顶部回填作业。该段施工任务完成，拆除8#～9#镇墩间的横向围堰及纵向围堰，恢复原河床。

3.2 导流明渠开挖

渠道土方分层开挖，水平和立面开挖相结合，共分3层，每层深度3m。在沿轴线方向布置两个开挖工作面，呈台阶状布置，以减少相互干扰。开挖土可用作围堰回填土，运往回填区或临时堆放于基坑边，弃渣运往弃渣场。土方运输采用20t自卸汽车进行。

对导流明渠进口段和出口段两侧边坡，抛大块石护脚、护坡，防止水流对明渠边坡及纵向围堰的冲刷，避免造成塌方。导流渠道靠梓潼江一边修筑土堤挡水。

3.3 上下游围堰堰体填筑

上下游围堰体填筑沿轴线方向同时进行，采用进占法施工，水面以下采用自然落坡填筑，水面以上采用砂砾石填筑，填筑完成再进行粘土斜墙施工。

由右岸向左岸进占填筑，填筑材料取料场位于水厂上游约1km的河滩处，为天然级配砂砾石，主要用1.2m3挖掘机挖装，20t自卸汽车运到工作面，进占法铺料，TY220推土机平料。平料时，在工作面两侧及前进方向，每20m放置一个100cm长的标志杆，以控制铺料厚度。标志杆有专人负责挪动，当推土机平料前进时，及时向前挪动，并指挥推土机平料。

进占法卸料及平料时，大粒径石料一般都在底部，不容易造成超厚，使平料后的表面比较平整，振动碾碾压时，不致因个别超径块石突起而影响碾压质量。一旦发现超径块石，则用反铲从铺料层中挖除，运到其它填筑单元，采用冲击锤破碎，再和下次填料混合填入堰体中。

对于迎水面边坡，用反铲削坡后进行块石护坡施工，采用反铲配合人工按照设计线砌筑。

根据设计的导流流量计算，导流的流速为3m/s，流速较小，不再进行导流明渠的防冲设计和施工。

3.4 土工膜的铺设

导流明渠采用复合土工膜防渗，以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合形成土工防渗材料，其防渗性能主要取决于塑料薄膜。目前，国内外防渗应用的塑料薄膜主要有聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)，它们是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高；耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。塑料薄膜的不透水性可以隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形。无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后，不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于无纺布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。同时，它们对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性，不怕酸、碱、盐类的侵蚀。

本工程采用聚乙烯(PE)复合土工膜，产品种类为300/0.3一布一膜，铺设技术要求如下：

(1)铺设顺序。从一岸至另一岸由下而上的顺序铺设，接缝排列方向要平行或垂直于最大坡度线；

(2)铺设要求。铺设土工膜时要适当放松，避免人为的硬折和损伤；膜块间形成的结点为T字型，不得作为十字型；根据当地气温变化幅度和工厂产品说明，预留出温度变化引起的伸缩变形量；在铺膜过程中随时检查膜的外观有无破损、麻点及孔眼等缺陷，若有孔眼等缺陷须用同种新鲜母材修补，补疤每边要超过破损部位10cm～20；铺设后的土工膜要自然松弛，与支持层贴实，不得褶皱、悬空。

铺设过程中，作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉的鞋，不准直接在土工膜上卸放混凝土护坡块体，不准用带尖头的钢筋作撬动工具，严禁在土工膜上敲打石料和一切可能引起土工膜损坏的施工作业；在铺设期间，所有土工膜均有用沙袋或软性重物压住四角，直到保护层施工完毕。当天铺设的土工膜，要在当天内全部拼接完成；

(3)现场搭接。设计要求接头采用搭接法，接缝宽度不小于15；

(4)土工膜铺设拼接完毕后，及时报监理验收，合格后立即进行土工膜上部M30砂浆施工。要求土工膜铺设后及时进行砂浆封闭，以防紫外线照射加速防渗土工膜老化。

3.5 粘土斜墙施工方法

粘土斜墙填筑从最低部位开始，自下而上水平铺填，采用20t自卸车运料，长臂挖至深入基岩0.5m，然后回填粘土，确保围堰不会有大的渗流量。粘土来自河道上游2km靠许州公路边山坡上，该土料粘性颗粒含量高，能满足围堰防渗的要求，采用TY220推土机平整铺料，相邻作业面搭接碾压，平行于堰轴线方向应为0.5m，垂直于堰轴线方向不应小于1.5m。

粘土斜墙填筑时不留纵向接缝，横向接缝坡度不陡于1∶3。

粘土斜墙施工前，采用反铲挖至河床基岩部分后，对堰体迎水面进行大致削坡，然后用20t自卸汽车从堰顶进料，1台TY220推土机向江中赶料、铺料、削坡。斜墙坡脚施工时,反铲挖掘机尽量靠近水边并向江中抛投粘土。

为保持土料的正常填筑含水量，雨天应停止填筑，并使填筑面略向下游倾斜，以利排除积水。

粘土斜墙填筑完成后，按规范要求进行碾压，并通知参建各方验收。

3.6 护坡块石填筑

(1)上、下游围堰、纵向围堰护坡块石，在粘土斜墙施工完成后进行抛填；

(2)在料场及弃渣场选取质地坚硬的块石或卵石，采用20t自卸汽车运至堰面，采用1.2m3挖掘机平整，要求上游坡面平顺，无明显凸起，满足稳定坡面的要求；

(3)护坡块石的抛填高度为1.5m。