城市静水流域土围堰施工工艺

2021-06-15伍华刚蒋逸谦王凯

西部交通科技 2021年3期

关键词：乌兰围堰碾压

伍华刚蒋逸谦王凯

作者简介：

伍华刚（1989—），经济师，主要从事公路桥梁施工技术工作。

文章以鄂尔多斯市乌兰木伦河3号桥为例，介绍了城市景观桥梁建设过程中土围堰的计算与建造方法，并从测量勘察、围堰填筑、环保措施等方面分析了静水流域土围堰的施工工艺，为类似景观桥梁的土围堰建造提供借鉴。

景观桥梁;静水流域;砂性;土围堰

U443.16+2A301043

0 引言

在桥梁工程建造中，会用到围堰，有土围堰、钢围堰、混凝土围堰、竹笼围堰等形式[1-2]。在水深<2 m，流速<0.3 m/s的水域中，通常采用土围堰的形式，具有施工简便、造价低、安全系数高等优点[3]。

由于土围堰主要为土质结构，土质部分会对附近水域造成污染，而城市中的景观河道大多不通航，为静水流域，土围堰的土质对于水域的污染效果更加明显，不符合城市建设的环保要求[4]。同时，土围堰不仅要承受水流的不断冲刷，还需要承受车辆及特种设备的压力，无疑对土围堰的稳定性及承载力提出了更高挑战[5-6]。本文针对静水流域土围堰的施工进行总结，对围堰施工具有指导意义。

1 工程概况

乌兰木伦河3号桥是国内首座双飞翼景观特大桥梁，桥位区内地表水系主要为乌兰木伦河，为人工河，水位常年稳定，康巴什境内乌兰木伦河长度为9.24 km，全部已治理，河道比降为1/1 572，河段现状河道底宽260～760 m。乌兰木伦河3号桥位于乌兰木伦水库坝址以下3.4 km处，桥位处流域面积为347.8 km2，其中乌兰木伦水库坝址以上控制流域面积为328 km2，区间流域面积为19.8 km2。勘察期间沟中有水流，河道内水位标高为1 283.5 m，水流深约1.7～2.5 m。桥位区属构造剥蚀丘陵地貌，微地貌属构造剥蚀丘陵斜坡与沟谷两种地貌形态。地形一般较平缓，局部起伏较大，植被较发育。河床较平坦，岸坡较陡，建设场地区域地质稳定。本项目采用超高空间异形支架体系作为临建结构，辅助完成钢箱梁、钢箱拱的吊装。因本项目采用支架施工法，桩基较多，且承台、立柱等永久结构均需在桥面下进行施工，为截止水源，采用土围堰进行临时防护。本文主要从理论计算、测量放样、围堰填筑、顶面硬化等方面介绍土围堰的施工工艺。

2 理論计算

2.1 土围堰渗流计算

土围堰基底为原状岩层，岩层结构通过地勘报告确定，该部分计算按透水地基上土坝进行渗流计算。根据《水利水电工程地质勘查规范》表2～3分级，确定透水系数的取值。计算时按实际情况进行取值，内侧边坡0 m水位为极限状态，边坡类型为透水堤基贴坡式排水。

根据计算结果中单位宽度渗流量及每日渗流量等制定防护措施，通过土袋堆填及两布一膜覆盖、基坑集水沟及抽水泵循环工作等措施，即可处理外部渗水，不影响基坑内施工。

2.2 稳定性计算

由于土围堰平台用于施工车辆通行，考虑为“土体抗剪强度不足而滑动”失稳类型，拟用圆弧滑动法（条分法）进行稳定性验算。将围堰尺寸及各项土质特性导入理正岩土计算6.0版软件中，考虑渗水及土工布围挡情况，以0.5 m为步长自动验算最不利圆心及半径，考虑围堰使用过程中的最重特种设备为最不利荷载，偏压便道。

2.3 围堰设置

围堰填土采用砂性土与水泥结合填筑，以提高围堰整体稳定性。通过计算，满足后期使用设备的最不利荷载，偏压便道。承台侧坡度≤1∶1，亲水侧坡度≤1∶2，顶宽设置15 m，满足大型车辆通过。围堰的填筑高度根据河道高度确定，高出河道≥1 m。围堰由北岸填筑至南岸，预留由围堰边至岸边30 m不填筑，以便水流的顺利流动。为保证南北岸连通，临时搭设栈桥，以便施工人员通行。

3 测量勘察

3.1 现场勘察

围堰施工前，按图纸对两岸土质、地形进行勘察，设计最优的施工便道。便道设计需考虑车辆通道临边是否有临时建筑或不稳定建筑，做好保护措施后再进行施工。为确保车辆施工过程中的安全，车辆通道填筑延长到岸上50 m，使其最大坡度≤15%，转弯处加宽至20 m以上，并对临边构筑物采取加固措施，如图1～3所示。

3.2 测量放样

根据填土围堰的平面布置图，利用全站仪在对应的桩号位置进行放样围堰的平面坐标，其中主拱座围堰边距承台外边线10 m，将竹片打入对应的放样点便道土中，以便于标示。放样点在水中插竹竿做好标记。当因为确实无法标示水中的坐标点时，为了控制施工的精度，用不断测量的方式进行精度修正。

4 围堰填筑

4.1 土料堆填

施工时，自卸车运输材料到指定的抛填地点，调转车头，往路基中线水域倾倒土料。后继车辆均顺着前一车辆填土形成的坡面从路基中线往前呈三角形方式倾倒砂黏土，再逐次向两侧全宽范围扩展。推土机配合自卸车的施工，将堆积的土料往路基水域推填，并将高出水面的填土路堤表面整平。

4.2 路基压实

当土料路堤填高出水面之后，铺垫平整，然后用振动压路机碾压使堤身密实。行走路径为从路基两边到中间反复碾压，一般横向重叠1/3轮胎轨迹。行走速度≤2 km/h。根据其他类似工程的施工经验，采用振动压路机静压1遍、震压2遍，直到填筑层顶面土块稳定。当填筑层顶面不再下沉时（无轮迹），即可判断碾压密实，达到相关要求。

4.3 碾压试验

本次碾压试验为砂岩料的碾压试验，试验使用在最优含水量范围的砂岩土料进行。根据碾压试验方案的施工要求，对含水量、厚度、碾压遍数不同的碾压层进行干密度检测，检测其是否达到设计要求，若符合设计要求，以此确定各项施工参数。本次试验采用环刀法对砂岩土进行取样。

4.4 边坡防护

（1）两布一膜覆盖于围堰的亲水侧，土袋覆盖于两布一膜的外侧，并在最外侧笼盖一层迷彩网。

（2）堰堤土袋顶面宽度为1.8 m，高度超出水面≥1 m，单向坡≤2%，堰堤任何一侧的放坡均≤1∶1。

（3）土袋内装入不渗水的黏性土，用人工装土的方式，装入袋容量的2/3左右，扎紧袋口。将土袋投放至水中，上下层土袋错开堆放，土袋整体需平整，靠水侧的土袋可装入细小的砂石增大重量，防止被水流冲走。

5 环保设置

5.1 滤网、迷彩网布置

围堰施工时会向河床内卸土，此时由于水的流通性，导致污染面积扩大，使周围水质大面积污染。故施工前就需要在河床上下游间隔2 m的位置设置滤网/防污帷幕，进行防污染处理。同时，在边坡土袋表面覆盖迷彩网，防止边坡土壤的扩散。

5.2 顶面硬化

围堰填土顶面铺设20 cm水稳层，以提高围堰的承载负荷，防止车辆荷载局部集中以及降水对围堰的破坏，可以有效提高围堰整体的稳定性和耐用性，对长期施工有保证。路面颜色分明，可提高夜间施工的安全性。

5.3 排水系统建设