蜀山泵站船闸基坑开挖导流设计与施工研究

郭海生 江苏华宁工程咨询有限公司

1.工程概况

蜀山泵站枢纽工程—蜀山一线船闸，船闸位于泵站南侧，轴线与泵站轴线平行布置，船闸中心距泵站中心261.1m。水运部分土石方开挖范围主要包括上下游引航道、闸首、闸室等主要构筑物，基坑开挖总土方量约655万m3，石方开挖总量99.87万m3，基坑最大开挖深度约31m。在整个泵站建设中基坑开挖是影响整个工程质量和工期的关键，因此需要对前期导流方案进行详细设计与施工技术分析。

2.导流方案

船闸基坑施工导流分两期进行：

一期导流：为了尽早组织船闸下游引航道施工，计划在原设计导流方案基础上新增派河3号导流明渠，同时根据现场调查了解原1号导流明渠位置目前尚有部分地块未拆迁(三岗村村委段)，不具备施工条件，因此将1号导流明渠向南侧外移。

二期导流：为了提前施工上游导航墙、靠船墩和上游引航道，船闸上游引航道导航段提前开挖，并在J005-2标河渠过水之前完成上游引航道导航段+19.4m平台以下的护底及护坡施工，同时在向阳跌水涵位置预埋涵管。

一期、二期导流平面布置见图1。

图1 一期、二期导流平面布置图

3.导流和围堰的设计

3.1 导流明渠的设计

根据设计导流洪水标准1号、2号和3号导流明渠以10年一遇全年洪水为246m3/s进行计算和设计，明渠底宽均为10m，两侧边坡坡度均为1:2，每隔5m高设一平台，平台宽2m，平均坡率不小于0.3‰，坡底标高与现状河道顺接，流明渠断面尺寸见图2。

图2 1号、2号导流明渠设计开挖断面图

3.2 导流围堰设计

根据施工导流设计要求，导流明渠导流流量为246m3/s，向阳涵跌水涵导流流量14.40m3/s，查取水力计算成果，得知派河及向阳河水深分别为h=5.77m。

根据《水利工程施工手册》第五版，围堰堰顶高程Hd=hd+ha+σ，hd为上游围堰水位高，ha为波浪爬高(一般取0.3m～0.5m)；σ为围堰的安全超高，见规范取值。

本工程h a 为波浪爬高取0.4m，1 号～6 号围堰级别为Ⅳ级，σ 围堰的安全超高取0.5 m，hd为12.32+5.77=18.09m，则围堰堰顶高程Hd=hd+ha+σ=18.09+0.4+0.5=18.99m，同理计算得出7号围堰Hd=15.7＋1.91＋0.4＋0.5=18.51m。考虑到临时围堰两端现状场地标高普遍在20.2～23m之间，因此取临时围堰堰顶高程不低于现状地面高程。各围堰设计参数见表1。

表1 围堰设计参数

一、二期导流明渠的上下游各填筑一道围堰，填筑材料渗透系数不宜大于1×10-4cm/s，围堰顶高程以现状地面高程为准，围堰填筑水位以上边坡1:3，采用植草护坡；水下边坡为自然坡(约1:5～1:7)，采用铺设土工膜和抛填袋装土防护。水下填筑围堰一次完成，水上填筑围堰需分层压实，根据堤防工程设计规范要求，压实度不小于0.91，每层填筑厚度不超过30cm，围堰典型断面如图3。

图3 围堰典型断面示意图

4.导流和围堰施工要点

4.1 导流明渠施工要点

导流明渠施工的流程为：施工准备→地表清理→明渠两侧施工道路平整→明渠分段开挖→明渠边坡防护。

（1）地表土清理。地表土清理深度按30cm控制进行挖除，为便于集土堆放，直接采用挖掘机开挖，自明渠轴线处向两侧推进。表土按要求堆放在弃渣场指定位置。

（2）施工道路平整。为便于明渠开挖渣土运输及围堰填筑施工，在明渠两侧开挖边线1.0m处，采用挖掘机进行道路平整并碾压，直至满足车辆通行要求。

（3）明渠开挖。明渠开挖采取分段同时作业，每100m为一个区段，每200m布置一条下基坑临时道路。明渠开挖采取分层开挖方式进行，每层开挖深度控制在5.0m，边坡处预留30cm保护层，在开挖至渠底后，由测量人员放样，人工配合反铲对边坡保护层进行剥离开挖，严格控制边坡平整度。

4.2 围堰施工要点

围堰填筑料就近利用导流明渠开挖料，装自卸汽车运至围堰填筑点。在堰体填筑期间，选择合格的材料填筑，对于膨胀土或含泥量超标的物料全部转堆至指定位置。

围堰填筑采用挖机采料填筑，施工过程中，为保持填料填筑、摊铺与碾压等工序施工的连续性，按流水法施工。水上各层填筑时首先进行测量放样，明确标志出各层填料的填筑边线，自卸汽车运输填料，挖机按要求的铺料厚度摊铺。填筑上升至水面高程以上后及时用反铲配合人工进行坡面清理，为护坡施工提供施工部位。

在迎水面围堰水下边坡采用人工平铺土工膜，挖机抛填袋装土防护，水上及背水面采用植草护坡。

一期临时围堰无需拆除，二期上下游预留围挡根据实际需求安排，围挡拆除需配置2台挖机进行开挖，从围堰尾端开始，边退边挖，开挖渣料利用自卸汽车运至渣场。

4.3 可能存在的问题及措施分析

本工程在施工过程会经历较长的汛期，施工期防洪度汛是工程建设中的一个重点。

为保障导流建筑物能安全度汛，避免超标准洪水导致洪水翻围堰，淹没基坑，在施工期建立24小时值班制度，加强水情的短期及长期预报工作，并据此安排各项施工项目。在汛期，所有设备、人员服从当地防汛部门、业主的统一调配，保证施工设备、人员的投入数量，并使其正常运转，确保主体工程施工进度，保证导流及主体工程施工期安全度汛，特制定应急方案及技术措施。

5.结论及建议

蜀山泵站枢纽工程船闸基坑施工中对导流围堰方案进行深入分析，可以更好地实现业主工期节点目标，多创造施工作业面，加快施工进度，保证工程按期按质完成。