环保式土围堰快速施工工法

2019-04-09

水利建设与管理 2019年3期

(上海建工(浙江)水利水电建设有限公司，浙江绍兴 312000)

1 前言

随着经济社会的快速发展，水环境保护和污染的防治越来越受到各级政府的高度重视，尤其是水源保护地有明确的环境保护管理规定要求。本文主要介绍了在绍兴汤浦达郭水库内建造临时围堰的调整改进方案，该方案较大地改善了施工期间对水库水环境的污染影响，在确保安全的情况下加快了施工进度，更好地保证了围堰的施工质量。

2 工程概述

本项目为绍兴汤浦水库原水第二通道工程，由本公司2017年1月中标承建，2月28日正式开工。工程位于绍兴汤浦镇，工程主要由输水引水管线、隧洞和提水泵站等组成，最终引水至达郭水库。为保证输水通道在达郭水库出口段永久建筑物的建造，在达郭水库东北侧需修筑一道临时围堰，围堰图纸由浙江省水电设计院提供。达郭水库运行控制水位为70.00m，设计围堰顶高程为71.00m，最大堰高约为6.4m。围堰顶宽4.00m，两侧1∶1放坡，材料为编织袋装黏土，中间设1道防渗土工膜及黏土心墙，于堰底中心开挖的防渗沟后用黏土回填封闭连接。围堰长度105m，填筑方量约4000m3。围堰结构断面、平面布置及剖面见图1～图3。

图1 设计围堰断面(调整前)(高程单位：m，长度单位：mm)

图2 设计围堰平面截图

图3 设计围堰纵剖面

3 方案制定背景

由于达郭水库是绍兴市区的重要取水口，施工期间不得产生污染物。在业主的协调下，要求利用春节前供水低谷时段，在春节前35天内完成围堰填筑，否则围堰要延迟到第二年冬天才能实施。因此，围堰施工只能一次性成功，无任何退路。同时，采用常规围堰一次性填筑方案，堰基水下防渗槽开挖和黏土回填势必产生污水，且质量也难以保证。

针对汤浦达郭水库Ⅰ级水源保护区的管理要求，如施工不采取有效措施，势必产生污水，围堰质量也难以保证。施工面临的困难主要来自如下几个方面：

a.用挖掘机进行堰基水下防渗槽开挖和黏土回填，看不到，摸不着。操作时肯定会产生较多的泥浆污水，而且沟槽内嵌入的防渗膜安装和黏土回填很难实施，这是最大的困难所在。

b.设计未对装黏土用的编织袋尺寸和材料作出明确规定，太小影响工效，过大不利于装卸和安装拆除。同时编织袋必须牢固环保。这需要在施工前进行选择比较。

c.由于达郭水库是绍兴市重要取水口，水质维护要求特别严格。在施工期间不得有污水或油污物漂入库区，这对施工操作提出了更为严格的管理要求，需要采取相应有效的措施。这既是施工目标，也是编制施工方案的依据。

d.每年春节前用水低谷时段，有利于围堰的填筑。经建设单位与达郭水库管理运行单位的多次协调，要求在节前35天内完成围堰施工任务，确保后期围堰完成后基坑内永久建筑物的如期施工。如果此次围堰填筑不能如期完成，只能安排到第二年冬天实施，因此工期紧、压力大，方案必须可靠可行。

4 填筑方案调整改进

4.1 工作思路

针对上述围堰传统施工方法带来的诸多困难，考虑解决的首要问题是如何在满足设计和质量安全的前提下，通过调整、改进施工方案，使得施工更为环保、便利、快速。

一般的临时围堰多采用松林桩或钢板桩(或拉森钢板桩)内填黏土的结构型式，但该项目受库区堰基砂砾石地层等地质条件的限制不能实施。设计单位提供的断面型式对水质保护虽然有所考虑，但在实施操作时需要制定更加可行的环保措施，同时在实施方案中也需计算填筑时间，以保证35天内完成整个围堰体系。

上述围堰施工的四个难点问题，必须通过逐条调整改进实施方案，最终解决。这是创新的思路所在。

4.2 实施方案的确定

为解决环保和工期要求高的难题，经稳定性核算和多方论证，在满足设计和安全的要求下，对围堰的施工方案做出了调整。即采取分期填筑(围堰在防渗土工膜位置分Ⅰ、Ⅱ期两次填筑完成)，根据水库调度计划，Ⅰ期为迎水面侧68.0m高程袋装黏土填筑，待Ⅰ期完成基坑抽水后进行堰基防渗槽的开挖和土工膜的铺设，然后再进行Ⅱ期背水坡侧袋装黏土围堰的拼接填筑至设计71.0m高程。优化后的结构见图4。

图4 Ⅰ期围堰断面(调整后)(高程单位：m，长度单位：mm)

4.3 调整后的施工流程

按照施工方案，制定了如下的施工流程(见图5)：

图5 施工工艺流程

防渗土工布铺设紧贴Ⅰ期围堰内边坡，防渗沟内的防渗土工布两侧用黏土回填密实，确保Ⅰ、Ⅱ期围堰与防渗土工布结合紧密。

5 围堰实施要点

5.1 施工准备

包括测量放样、编织袋装土、土工布、机械、人员等准备。

5.1.1 测量放样及地形测绘

按设计要求做好围堰具体位置的放样和地形测绘工作，尤其要根据地质资料基本摸清围堰水下部分的地形走势、地质地层等情况，指导围堰填筑施工。

5.1.2 材料准备

a.根据饮用水源地管理要求，编织袋装黏土在附近取土点机械配合人工完成，然后用机械吊装至运输车辆上，运至围堰处直接用挖机安放，减少二次污染。

b.施工用电及机械配备：准备25～50kW容量的国家电网接电点，并在现场自备55kW发电机一台。备足抽水机具，水排至就近排水沟，污水不能流入水库。

因PP聚丙烯编织袋在阳光下容易老化破裂，上部需要用原土或者麻袋装土作为面层，内侧采用厚反光塑料布遮挡，保证围堰袋子的强度和拆除时对水库的水质不产生影响。

c.施工防渗膜按设计要求采购进场，吸油棉、明矾和彩条布作为处理油污的物品必须备足。

5.1.3 施工便道及排水排污设施的修筑

利用已有道路修筑或加宽石渣施工临时便道，把各施工作业点沟通起来，同时按环保文明施工要求把基坑排水和排污设施建设完成。

5.2 围堰施工

5.2.1 装土编织袋的定位铺放

在施工前，应对河床和岸坡的淤泥、大块石等进行适度的清理，保证堰基较为平顺，没有尖锐物，避免对装土编织袋产生破坏，确保堰底与河床和岸坡紧密接触。

5.2.2 隔离膜安装

为减少施工时产生浑水等污染情况，围堰外侧设两道隔离膜，拟在围堰迎水面堰脚外2m、6m各设一道，根据水深情况拟采用彩条布沿水域通长布置，下部挂石块沉底，上部采用浮标随水位升降，尽量阻止或延缓因施工产生的浑水流入水库，并在彩条布之间放置吸油棉避免施工机械等外部油污在施工过程中漂入水库。由于施工造成的污水可在隔离膜内侧投掷明矾等进行沉淀应急处理。

5.2.3 围堰填筑

水下部分装土编织袋围堰施工时，由一侧向另一侧逐步推进；水下部分装土编织袋围堰施工时尽可能先深后浅均衡上升。采用体积1m3左右的装土编织袋，用挖机安装(堰顶铺设钢板作为运输和挖机行走通道)，人工配合，运输采用拖拉机。土编织袋安装必须整齐牢固，丁顺堆放。

5.2.4 围堰防渗处理

围堰的渗漏主要有三个部位:堰体与原河床接触面、堰体与岸坡接触面、装土编织袋与装土编织袋之间。特别是堰体与原河床接触面部位，水头压力大，最易成为渗漏通道。防渗的主要措施如下:

a.围堰底与堰基防渗按设计要求采用防渗沟黏土回填，防渗沟的深度可根据现场开挖情况作适当调整，同时利用挖掘机将堰基浮泥清理挖除，增加渗径。防渗膜必须按要求嵌入沟底，黏土回填需夯实。Ⅰ期围堰完成后如基坑抽水发现异常，立即停止降水，启动应急预案，采取水回灌等措施，再与参建各方协商调整方案。

b.利用装土编织袋含泥量大、自身致密性好、透水能力差的特点，自身防渗。

c.装土编织袋之间容易形成渗水通道，一方面不宜将装土编织袋充填得太饱满，让装土编织袋靠自重挤压密实；另一方面，如条件允许也可在装土编织袋之间塞填黏性土后，再覆盖编织土包，同时结合心墙中间的防渗土工膜防渗。

d.在堰体迎水侧从堰顶铺设两层土工编织布至堰脚，土工编织布根据水深情况选择相应材料，并深入河床3m，编织布用砂包压面固定；在土工编织布搭接处，则要用砂包密铺压实，形成多层防渗体系。

5.2.5 局部问题处理

a.堰体与岸坡连接处，需拆除原有浆砌块石挡墙及部分路面，然后夯填黏土包，嵌入岸堤，形成嵌入式防渗截水槽，待施工完毕后恢复。

b.内堰脚宜填土压脚，作为防渗体。

c.围堰施工时应分层分阶段加高。选择合理的时段，严格控制填筑速度，加强观察。