景德镇城市供水源顶管工程对防洪堤影响分析

黄 海

（江西省水利水电开发有限公司,江西 南昌 330029）

1 引言

顶管施工是引水工程常见的施工方式,具有非开挖,对既有道路、河道等工程影响小等优势,在工程实践中得到了广泛应用。由于顶管工程采用非开挖方式施工,地质条件的复杂导致工程具有一定的不可预料性,因此,分析顶管工程实施对既有工程的影响是十分必要的[1-3]。

景德镇城市供水源工程拟在第四水厂取水泵房东北侧兴建工作井一座,在昌江防洪大堤东侧兴建接收井一座,顶管从工作井出发至接收井结束。 工作井开挖直径13.0 m,开挖深度约27.2 m；接收井开挖直径7.4 m,开挖深度约26.0 m；顶管长度约233 m,管径1.4 m。见图1。

图1 过昌江顶管工程平面布置图

2 既有防洪堤的现状

景德镇市城市供水水源（樟树坑）工程顶管穿越昌江项目附近有昌江左（东）岸的城东防洪堤,具体为景德镇市城市防洪工程中的城东堤观音阁至瓷都大桥段（桩号0-239～1+290.7）,长1529.7 m。

城东堤观音阁至瓷都大桥段结合城市沿江景观及道路规划要求,使防洪堤建设与沿江公路（青塘路）建设相协调,实现打造沿江景观带目的。工程实施段防洪堤为土堤,与瓷都大桥连接段采用“L”型防洪墙。该段地基为杂填土,杂填土较厚,杂填土由煤渣、碎砖块、碎瓷片及建筑杂土等组成,成份复杂,土质不均,结构疏松,透水性强,在堤外高水位作用下地基极易发生破坏,杂填土以下多为砂砾层,厚度不一,为减少堤身渗漏水量,以及降低堤身浸润线防止堤后产生渗流破坏,原初步设计防洪堤采用复合土工膜防渗,考虑水位降落时,内水不能外退,对迎水坡抗滑稳定不利,并且土工膜施工时容易损坏,土工膜破损后其防渗质量不能保证。考虑景德镇市河流为山区性河流,洪水陡涨陡落,一般大洪水引起的高水位不超过2 天。当洪水过后堤身内浸润区前峰未到地面,通过适当防渗措施,使堤身内浸润线前峰达不到地面,从而避免渗漏破坏,粘土堤身结合开挖截水槽形成粘土防渗体,有效降低浸润线水头,使堤身内浸润线前峰达不到地面,从而防止下部堤身（杂填土）发生渗透破坏的目的。

桩号0-239～1+015 段,长1254 m,该段为新建土堤,堤段设计洪水位为35.79 m～35.31 m,设计堤顶高程为37.29 m～36.81 m,堤身采用粘土填筑,下设4.0 m深截水槽；堤顶宽5.0 m,设1.0 m高栏杆,背水坡坡比1∶2.5,采用草皮护坡,坡后为20 m宽压浸平台,平均厚度1.5 m。迎水坡坡比1∶2.5,采用草皮护坡,堤脚22.50 m高程处平台,宽度1.5 m～12.0 m。平台外为抛石固脚,顶宽1.5 m,坡比1∶3.0,再外抛厚1.5 m,宽5.0 m的水平护坡。城东堤顶管穿越昌江项目所在堤段（桩号0-239～1+015段）采用粘土堤身结合开挖截水槽形式进行过防渗处理,粘土堤身结合开挖截水槽形成粘土防渗体,有效降低浸润线水头,使堤身内浸润线前峰达不到地面,从而达到防止下部堤身（杂填土）发生渗透破坏的目的。

桩号1+015～1+290.7段,长275.7m,该段“L”型防洪墙为瓷都大桥连接过渡段,墙高4.76 m,底宽4.76 m,墙厚0.35 m～0.8 m,底板厚0.4 m～0.60 m,墙下设4.0 m深截水槽,墙顶高程36.81 m～35.76 m,顶宽4.65 m,上设1.0 m高防浪拦板,防洪墙后为格宾挡墙,高度0～4.0 m；防洪墙上游面设5.2 m～6.2 m宽平台,上游坡比1∶2.0,采用草皮护坡,堤脚为格宾挡墙,高度0～3.0 m。墙外为抛石固脚,顶宽1.5 m,坡比1∶3.0,再外抛厚1.5 m,宽5.0 m的水平护坡。防洪墙下为杂填土,杂填土较厚,堤基承载力小,难以满足砼防洪墙地基承载力要求,需进行地基处理。采用开挖换填地基,回填砾质土碾压,要求基础承载力大于12 t/m2。

景德镇市城市供水水源（樟树坑）工程顶管穿越昌江项目左（西）岸接收井所在堤防断面位于桩号0+962 处,设计洪水位为35.33 m,设计堤顶高程为35.85 m,堤身由粘土填筑而成,目前尚在建设之中。堤内路面高程34.00 m,建成后堤高1.85 m。

3 施工对防洪提的影响分析

顶管施工工艺流程见图2。

图2 顶管施工工艺流程

景德镇市城市供水水源（樟树坑）工程顶管穿越昌江项目所有设施都不在附近防洪堤断面内,见图2,虽然左（东）岸顶管接收井边缘离城东堤（为新筑土堤）背水面堤脚线只有12.45 m,表明其对旁边城东堤渗流稳定的影响很小。

图3 顶管与堤防剖面位置关系图

此外,接收井建造既不破坏城东堤粘土堤身,也不破坏城东堤压浸平台后面的截水槽,即不破坏由粘土堤身和截水槽构成的防渗体,从另一角度说明顶管穿越昌江项目的实施对旁边城东堤渗流稳定的影响很小。

顶管穿越城东堤防位置在堤面（堤顶）以下25 m处,该处土质为板岩（中风化板岩）,顶管施工对堤防形态影响很小。顶管接收井离城东堤内坡地脚线12.45 m,确定接收井基坑开挖范围和桩位线后,先开挖地表4 m杂填土,合格后施工高压旋喷桩。桩施工前应试桩,确定预浆液配比、压力等参数。高压旋喷桩是较为常用的方案,施工工艺已经成熟,在施工过程中可实现最低程度的扰动[4-7]。

采用以上技术进行接收井基坑开挖,使井壁固结土体具有良好的整体性、均匀性与抗渗性。加上接收井外缘到城东堤地脚距离12.45 m,堤内地面到堤顶过去只有不到2 m的高差,且现在已经完全填平（新堤内坡填高修建城东沿江路—青塘路改造）,顶管穿越昌江项目附近城东堤因此井外周边土体性状变化较小,对城东堤堤基安全的影响很小。

4 运行期影响分析

景德镇市城市供水水源（樟树坑）工程顶管穿越昌江项目投入运行后,由于过江顶管位于堤顶以下25 m处,同时在河床最低点2.70 m以下,加上该河段基本无新的冲刷,河床与岸线基本处于稳定状态,过江顶管不会受水流冲刷破坏,不需要挖开堤防或河床进行维护；即使出现顶管管壁破裂漏水等问题,也可以通过停止输水在管内进行焊接维修。故顶管穿越昌江项目运行期间对城东堤安全影响很小。

由于所有设施都不在河道内,对所在河流断面流态无影响,对河道无冲刷与淤积影响,对项目所在河段的平面形态不产生影响,对河道河势稳定不产生影响,对附近防洪工程城东堤基本无影响。

但在遇到顶管管壁破裂漏水,同时顶管管壁与岩孔之间出现较大缝隙,则漏水会通过接收井进入附近城区。如果汛期发生这种情况,则会加大附近城区洪涝防御压力。

必须对顶管破裂漏水情况实行随时监测,发现问题及时处理,确保顶管管道长期处于不破裂、不漏水的正常运行状态。

5 结论

通过分析景德镇城市供水源工程过昌江段的实际情况,研究了工程施工和运行期间对防洪堤的影响。在施工期间选取合理的施工工艺,加强监测预警工作,可降低工程建设对既有防洪堤的影响。由于工程管道埋深大,不会受水流冲刷破坏,无需开挖堤防、河床进行维护,工程运行期间对防洪堤影响亦较小。因此,昌江段采用顶管施工方式较为可行,适宜性较强。