浅谈七浦塘拓浚整治工程阳澄湖枢纽中围堰的施工对策

(苏州市水利水务信息调度指挥中心，江苏 苏州 215000)

浅谈七浦塘拓浚整治工程阳澄湖枢纽中围堰的施工对策

俞勤建

(苏州市水利水务信息调度指挥中心，江苏 苏州 215000)

阳澄湖枢纽避水作业点多，工程中进行了多道均质土围堰及钢板桩围堰施工，施工过程中及围堰运行过程中，通过对围堰的设计、计算、施工、监测、加固、拆除，积累了宝贵的施工经验和技术知识。

围堰；钢板桩；稳定；土压力；黏聚力

1 工程概况

七浦塘拓浚整治工程阳澄湖枢纽由立交地涵、节制闸、船闸组成，工程位于七浦塘与张家港高等级航道的交汇处。该工程河道及沿线建筑物的防洪标准为50年一遇，除涝标准为20年一遇。

2 围堰设计

2.1 船闸围堰

七浦塘拓浚整治工程阳澄湖枢纽船闸为新开河道船闸，现状闸址为村民养殖塘。船闸围堰按照设计图纸的要求，在船闸施工时分别在上下游引航道入申张线、七浦塘部位预留顶宽不小于10m的实心段暂不开挖，作为施工期的围堰，预留围堰船闸侧坡度为1∶3， 水平坡长为13.5m，待水下工程完成后或汛期紧急泄洪情况下，挖除预留的实心段。

2.2 地涵围堰

由于立交地涵施工时须断航干地施工，故须分别在张家港河道及七浦塘河道立交地涵外侧填筑施工围堰，共5道，分别为申张线北围堰、申张线南围堰，七浦塘东围堰、七浦塘西围堰1、七浦塘西围堰2。

地涵围堰位于七浦塘河道与张家港河道交叉处，为桩土围堰。根据现场测量成果，围堰所在河道淤泥清除后河底最深处高程为-1.0m，根据设计图纸的说明，流域内河道正常水位为3.0m，河道警戒水位为3.67m，河道10年一遇防洪设计水位(湘城站)为3.93m，故堰顶设计高程为4.8m，采用两排单根长12m的钢管桩施打，钢管桩间距50cm，钢管桩直径273mm，围堰顶宽3.5m，两排钢管桩之间采用φ28螺杆对拉，纵向围囹采用一排32b型槽钢，每排钢管桩内侧分别先挂一排竹篱片，再挂350g/m2防渗土工布一层，然后在两排防渗土工布之间填土，填土时先从两端开始，突击使围堰露出水面，然后填筑中间，逐步延伸直至围堰合拢，填土至高程4.8m，在汛期外河水位上涨超过防洪设计水位3.93m时，用袋土加高至5.0m，为增加围堰的防洪能力，围堰闸塘侧填筑土料，填筑4m宽平台，平台高程2.0m，再以1∶3的边坡至闸塘底面。

3 围堰的稳定性计算

3.1 船闸预留围堰

船闸预留围堰为均质土围堰，边坡稳定采用平面有限元软件方法进行计算，计算原理为瑞典圆弧法，经计算，边坡稳定安全系数最小为Fs=1.58>1.05，满足边坡稳定的要求。

3.2 地涵钢板桩围堰稳定性计算

抗滑稳定安全系数为

抗倾稳定计算：

∑M>0

式中 [Kc]——抗滑稳定安全系数；

∑G——垂直方向力的总和，kN；

∑H——水平方向力的总和，kN；

f——基础底面的摩擦系数，钢管桩围堰基础均在处于③-1土层(粉质黏土)，取f=0.20。

10年一遇防护设计水位3.93m；

根据击实试验报告，填筑土料最大干密度为1.69g/cm3；

围堰内侧填筑土料及基坑侧填筑土料压实度不小于90%；

填筑土料的黏聚力c=11.9kPa；

填筑土料的内摩擦角φ=7.1°。

在河道10年一遇防洪设计水位(3.93m)条件下：

垂直方向力计算的总和∑G=ρVg=1.69×90%×5.8×3.5×1×10=308.76kN；

水平方向水压力计算：H1=ρ水gh1h1/2=10×4.93×4.93/2=121.52kN;

作用点位置距离L1=h1/3=1.64m;

围堰基坑侧填土按无黏性土压力计算，不考虑土颗粒之间的黏聚力，故水平方向被动土压力计算如下：

被动土压力系数Kp=tan2(45°+φ/2)=tan2(45°+7.1°/2)=1.28；

被动土压力H2=ρgh2h2Kp/2=1.69×90%×10×3×3×1.28/2=87.61kN；

作用点位置距离L2=h2/3=1.0m;

水平方向力的总和∑H=H1-H2=121.52-87.61=33.91kN；

3.3 地涵桩土围堰抗倾稳定计算

抗倾稳定计算：∑M=∑GL/2+H2L2-H1L1=308.76×3.5/2+87.61×1.0-121.52×1.64=428.65>0，故该围堰的抗倾稳定满足规范要求。

3.4 地涵桩土围堰内管涌验算

不产生管涌的安全条件为

K=γb/j≥1.8

j=iγw

i=h/(h+2t)

式中K——管涌安全系数；

γw——水重度，取10kN/m3；

γb——土的浮重度，γb=16.9-10=6.9kN/m3；

h——水位至坑底的距离，h=3.5m；

t——钢板桩的入土深度，t=12-5=7.0m；

i——水力梯度，i=h/(h+2t)=0.2。

经计算，K=6.9/(0.2×10)=3.45，故围堰内不会发生管涌。

4 投入主要人员设备

围堰施工投入人员由经验丰富、责任心强、勤奋能干、服务态度好的工程技术人员和组织机构人员组成；作业人员由专业素质高、工作经验丰富的专业施工班组组成。在工程进展中为确保各工种各专业配备齐全，以做到每项施工内容都有科学、合理、专业的归口和管理，切实做到不同工种不同专业之间的配合和衔接。

a. 投入工程的人员如下：

施工管理人员：施工员1人、测量员6人、专职安全员1人、质检员1人、资料员1人、材料员1人；

专业技术人员：挖机操作工4人、专业电工1人、水上作业人员20人。

b. 投入主要机械设备为：挖掘机4台、水泵4台、全站仪1台、水准仪1台、抓斗式挖泥船4艘、运泥船4艘、对讲机4套、水上打拔桩机4台。

5 施工工期

在围堰施工前先向昆山海事局提出断航申请，于昆山海事局批准公示期过后开始进行围堰施工。施工过程为四道围堰同时施工，施工时段为2014年3月中旬至4月底。

6 施工工艺

钢管桩施打前先进行围堰部位淤泥的清除，因围堰处的清淤方量较小，故采用抓斗式挖泥船进行清淤。挖泥船清淤后，再将淤泥就近运至指定弃土区堆放。

清淤结束后再由水上打桩船进行钢管桩的施打。钢管桩施打采用屏风式打入法施工。该方法打入精度高，钢管桩不易发生变形，并且易于实现围堰的封闭、合拢。施工时，将钢管桩成排、连续地插入导架内，控制好每根钢管桩垂直度，在桩体之间形成一道屏风，再将钢管桩一根根地打入土内，打至设计标高，然后用电焊固定在围檩上。

在施工过程中，根据具体情况变化施打顺序，采用多种施打顺序，将钢管桩打至设计标高。钢管桩打完后，分别在钢管桩内侧铺挂竹篱片，并布置防渗土工布，然后在桩与桩之间加固拉结螺杆(螺杆的间距为50cm，直径为28mm)和横向围囹(围囹采用32b槽钢)。

在钢管桩、竹篱片、防渗土工布施工完毕后开始填筑土料。填土土方采用导流(航)河开挖土方。由挖掘机将导流(航)河开挖土方挖至运泥船上，由运泥船运至围堰处，再用抓斗式挖泥船从船上抓土放到围堰内，放入土料时应缓慢、小心，避免因抓斗碰撞造成钢管桩变形、移位。

因围堰为水中倒土，预计围堰有一定的沉降量，因此在施工时必须预留20cm沉降高度，在整个施工期内观测围堰沉降、边线，并进行围堰的维护，当堰顶高程低于设计值10cm时，必须对堰顶进行加高处理，确保其高程达到设计标高。

围堰完成后，认真做好维护工作，安排专人每天负责围堰的巡查和观测，一旦发现异常情况，立即进行修补、处理。同时准备好一定数量的备用材料(如钢管桩、钢丝绳、土袋、铁铲、土工布、竹篱)、防汛机械设备(水泵、挖掘机、发电机)等，以备急用。

平时多留意天气情况，尤其到了汛期，必须及时掌握台风、暴雨等恶劣天气的变化情况，对汛情早做准备。

7 围堰的拆除

船闸围堰采用的均质土围堰在拆除前，先在围堰上打开一个小充水孔，对河道进行充水，待水位平衡后将围堰拆除。均质土围堰拆除时水上方由挖机拆除，水下方由抓斗式挖泥船拆除，拆堰土方运至导流河填筑。

顺河桩土围堰的拆除需先对挡墙外的河道充水，待内外水位平衡后可松开对拉钢筋，挖除水上部分土方，再拆内外两排围囹。钢管桩采用水上拔桩机拔除，水下土方采用抓斗式挖泥船挖除，用船运至2号排泥场集中堆放。

8 施工质量控制对策

由于围堰的施工质量将直接影响围堰的安全运行、使用，故采用以下措施，控制好围堰的施工质量：

a. 围堰断面必须能够满足汛期高水位的防洪标准，在各种运行情况下，围堰必须处于稳定状态。

b. 按施工方案、图纸及作业规程进行围堰的施工，填筑围堰的土料采用导流(航)河开挖翻晒后的土方，禁止采用淤泥进行围堰填筑。

c. 为了确保围堰的挡水性能，堰体填筑土料不能含淤质土，在围堰土料填筑前，先将堰基淤泥清除干净。

d. 填筑的土方露山水面后，让围堰自沉降一段时间，再逐层填高压实，填筑时控制好每层土料的厚度不超过30cm。

e. 围堰完成后组织参建各方进行围堰专项验收，验收合格后投入使用。

f. 定期对围堰进行检查和加固，施工现场配备必要的防汛、抢险材料。

9 施工安全控制对策

施工中，如何保证围堰的安全是关键，根据项目部以往施工经验，主要注意了以下几个方面：

a. 围堰的上游1km处、200m处均设置了醒目的施工标志，围堰上游设置了防护管桩，管桩上布置了警示灯，禁止船舶驶近和停靠，防止围堰坡脚被船舶的螺旋桨冲刷或掏空。

b. 围堰外侧堰脚的防护。围堰外侧直接临水，故在迎水面抛填片石进行加固，减小风浪对围堰冲刷的影响，确保围堰的运行安全。迎水面抛填片石时放坡要求须满足规范要求。

c. 围堰填筑完成后，在钢管桩围堰上布置了多处变形观测点(每道围堰6处沉降观测点、6处位移观测点)，在基坑抽水过程中控制好降水的速度，防止围堰变形。

d. 安排专人每天负责围堰的巡查和监测，平时每天两次，汛期每2h一次，一旦发生险情，确保第一时间进行抢修。

e. 汛期加强外河(张家港河、七浦塘河)的水位观测，及时对围堰进行加高加固处理，确保围堰的使用安全。

DiscussiononConstructionCountermeasureofCofferdaminYangchengLakeJunctionofQiputangIce-breakingRealignmentProject

YU Qinjian

(SuzhouWaterConservancyandWaterAffairsInformationDispatchingCommandCenter,Suzhou215000,China)

Yangcheng Lake Junction has many water avoidance operating points. Many homogeneous earth cofferdams and steel sheet pile cofferdams are constructed in the project. Valuable construction experience and technical knowledge are accumulated in construction process and operation process through cofferdam design, calculation, construction, monitoring, strengthening and dismantling.

cofferdam; steel sheet pile; stability; earth pressure; cohesion

TV551.3

A

1673-8241(2017)09-0015-04

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.09.005