大型灌區(qū)渠道供水期的邊坡防護技術

鐘一楨

(廣東省水利電力勘測設計研究院,廣東 廣州 510170)

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大型灌區(qū)渠道供水期的邊坡防護技術

鐘一楨

(廣東省水利電力勘測設計研究院,廣東 廣州 510170)

青年運河改造工程主河段在改造期間要求不間斷供水，主河段內約3Km填方渠道由于施工期運河放水流量大,渠內水位太高,鋼板樁圍堰施工困難。采用水下模袋混凝土代替了鋼板樁圍堰干地施工的方案,并提出模袋混凝土的施工工藝。

大型渠道;不間斷供水;模袋混凝土;邊坡防護

1 工程概況

鶴地水庫建成于1960年,位于廉江市河唇鎮(zhèn)鶴地村附近,控制九洲江上游流域集雨面積為1 495 km2,總庫容為11.44億m3,正常蓄水位為40.5 m,死水位為34.0 m,死庫容為2.96億m3,興利庫容為4.99億m3,多年平均產水量為14.8億m3,是一座以灌溉為主結合防洪、航運、發(fā)電、旅游等綜合性利用的大(1)型水利樞紐工程。

雷州青年運河灌區(qū)以鶴地水庫為水源地,原設計灌溉面積為13.33萬hm2,是全國重點大型灌區(qū)之一,主河全長78.073 km,主河自河首至東海河分水口段,長度32.777 km,全部為明渠輸水。渠首設計引水流量為110.0 m3/s,加大引水流量為121.0 m3/s,主河除灌溉外,還承擔為廉江市區(qū)、遂溪縣城、湛江市赤坎區(qū)、麻章區(qū)及霞山區(qū)生活及工業(yè)用水供水任務,節(jié)水改造工程施工期間要求渠道不間斷供水。

2 原初步設計方案

主河25+890～26+164、27+039～28+500、30+000～31+293段原渠道為梯形輸水斷面,渠道整治設計底寬26 m,渠道內坡1∶1.5,渠堤右岸頂設計寬為2.5 m,渠堤左岸頂寬為3.5 m,如果渠道原堤頂寬大于設計寬度,則保留原堤頂寬度。渠道內側采用0.10 m 厚C20砼進行防滲襯砌,渠道砼襯砌每3 m設一道橫向伸縮縫,兩側堤腳設縱縫,縫內用閉孔泡沫板填縫,石油瀝青聚氨酯封頂。外坡進行填土培厚,堤腳做貼坡排水。施工采用鋼板樁圍堰干地施工。

3 方案變更緣由

湛江市雷州青年運河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程主河25+890～26+164、27+039～28+500、30+000～31+293段是2013年度計劃實施項目。該段為填方渠段,經調查,是主河歷年險情多發(fā)渠段。

原初步設計批復的導流流量為10.0 m3/s,該段渠道水深約1.8～2.0 m,采用單根6 m長拉森Ⅲ型鋼板樁圍堰圍護基坑,形成渠道底板、邊坡砼的干地施工條件。隨著城市發(fā)展,沿線供水不斷增加,導致主河放水流量增加,運河一直處于高水位運行。根據2011年至今施工期間的情況了解,該段的實際運行水深約3.5～4.3 m,比原初步設計的水深增加較多。

參建單位根據現(xiàn)場實際情況,經過反復論證研究,提出了鋼板樁圍堰改進方案,由6 m長鋼板樁改為 9～12 m長鋼板樁,并增加板樁頂部鋼絞線拉桿的鋼板樁圍堰進行導流、基坑內干地施工。但該段渠道施工期水深較深,經過多次施打試驗鋼板樁均未能成功,鋼板樁圍堰的穩(wěn)定、基坑滲水問題的未能有效解決。為此,針對該段渠道的加固方案結合水下施工條件提出新的加固改造方案。

渠道原設計的加固改造方案的主要功能是渠道防滲、內坡的加固以及渠道糙率的降低?，F(xiàn)提出的改造方案也要盡量確保以上功能的實現(xiàn)。

通過對渠道地質情況分析,三段渠道未見透水層,因此渠道的防滲可以通過堤身設置防滲墻的方式解決,而渠道的內坡由于常年通水,水位變動區(qū)基本上都有內坡塌滑的情況,為保護渠道內坡,采用可水下施工的模袋混凝土護坡措施。因此,新的加固改造方案為施工期不采用圍堰干地施工,不斷流的情況下采用內坡模袋砼護坡。填方河段新設計標準斷面見圖1。

圖1 填方河段新加固標準斷面示意

4 渠道內坡防護設計

根據測量的平面圖與斷面圖,在保持原設計渠底高程和確保過水斷面面積的情況下,對樁號25+890～26+164、27+039～28+500、30+000～31+293段內坡進行水下修整,渠道內坡設模袋混凝土防護。河床底部均寬10 m左右,坡面長約8.0～9.0 m,河床坡角約33.5°。初選模袋的尺寸為長16 m,寬4 m。垂直水流方向模袋在河底平段的鋪設長度L3為6 m ,沿渠道橫斷面方向鋪設,模袋每4 m設200 mm搭接面,搭接處底部鋪設500 mm寬復合土工膜。模袋岸頂嵌入1 m深的凹槽內進行嵌固,以回填土進行壓頂。中間4 m寬河床采用模袋混凝土順水流鋪設,拼接形式連接。

4.1 模袋混凝土厚度確定

模袋混凝土護坡主要是承受浮托力和風浪荷載,土工模袋混凝土厚度按抗漂浮所需要的厚度可用公式(1)進行計算,

(1)

式中 C為面板系數(shù),大塊混凝土護面,c=1；護面上有濾水點,c=1.5；Hw、Lw為波浪高度與長度,m； Lr為垂直于水邊線的護面長度,m,本工程Lr取9m；m為坡面a的余切；a為33.5°； γc為混凝土有效容重,kN/m3,取24kN/m3； γw為水的容重,kN/m3；

經計算,模袋混凝土充填厚150mm。從結構上的要求,混凝土護坡厚度不宜少于100mm；本工程模袋混凝土厚度取計算值150mm,滿足要求。

4.2 抗滑穩(wěn)定性校核

計算模袋混凝土的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按公式(2),抗滑計算公式如下：

(2)

式中L3、L2為長度,m,見圖2；a為坡角(°),本標段坡角約33.5°；fcs為模袋與坡面摩擦系數(shù),一般取0.5；FS為安全系數(shù)；

經計算,FS=1.35。對比《堤防工程設計規(guī)范》(GB 50286—98)規(guī)范規(guī)定,計算結果大于2級堤防抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)1.25,滿足要求。

5 施工工藝

采用簡易浮箱滑道法澆筑模袋砼,施工工藝流程為：準備工作→測量放樣→浮箱定位→模袋布敷設→排頭固定→充灌混凝土→模袋沉放。

1) 準備工作

設計充填水泥砼厚度為15 cm,模袋寬度為4 m,長度按設計的整體條帶長度加工成卷運到現(xiàn)場。0.75 m3移動式拌和機拌制砼,混凝土泵送、浮箱等相關設備進場。

2) 浮箱定位

采用簡易浮箱2個,在2個浮箱的中間布設滑道。模袋混凝土施工前,先將浮箱定位。

3) 模袋布敷設

將模袋從浮箱、滑道板牽引至渠頂上模袋平臺固定,將整個模袋布鋪平拉展,預留灌口以便灌注砼。排頭固定：在渠頂平臺上的錨固槽內,將Ф100鋼管穿入模袋排頭穿管布中,采用4根Ф79鋼管制成的管樁打入溝槽底部將排頭固定,有防滲墻位置可利用墻端固定。施工時要確保已施工的模袋混凝土不得下滑移動,固定樁待該幅模袋灌鋪結束后再行拔除,用作下次周轉。

4) 充灌及鋪放

采用HBT30A型砼泵、充灌管路向模袋內充灌混凝土。陸上部分的模袋砼采用泵送管道接駁至各充灌口進行充灌。水下部分的模袋混凝土在滑道上部平臺上進行充灌,充灌砼的同時人工踩動助流,保證模袋混凝土充灌飽滿,滿足設計的質量要求,模袋充灌好后,控制浮箱后移,將充灌好的模袋沉放就位。厚充灌過程中隨時用探針檢查度是否達到設計要求,并能及時進行調整。潛水員配合檢查施工質量。

5) 施工注意事項

① 土工模袋質量必須選用符合土工材料的規(guī)范要求；模袋質量保證才能保證施工的出現(xiàn)的斷線、破裂等問題

② 為了使模袋混凝土更加平順,施工前,利用長臂挖機對坡面的坑洼、坑洞、塌方嚴重部位進行簡單平整；對水上坡面除雜。

③ 模袋混凝土應按照先上游后下游的順序施工,充灌自下而上。每個灌注口控制灌漿面積為6 m2。模袋塊體之間的通道處要有專人負責踩壓,以使混凝土順利通過通道。模袋拼接采用現(xiàn)場縫接,相鄰2塊模袋接縫處,墊設無紡土工織物,土工織物與模袋混凝土搭接長度不宜小與50 cm。

④ 水下施工由潛水員配合控制模袋混凝土施工質量,特別是水下塊與塊之間的連接平整,縫接緊密。

6 結語

本標段采用模袋混凝土護坡新方案后,無須圍堰,無須斷水,避免了高水鋼板圍堰施工安全問題,也大大加快了施工速度。模袋混凝土配合防滲墻方案實施后,水流流態(tài)改善,防滲效果明顯。該施工方法在工程中應用是成功的,也是適合各大引水、供水渠道改造工程推廣的施工技術。

[1] 廣東省水利電力勘測設計研究院.廣東省湛江市雷州青年運河灌區(qū)主河25+890～26+164、27+039～28+500、30+000～31+293段渠道整治設計變更報告[R].廣州:廣東省水利電力勘測設計研究院,2015.

[2] 譚文彪.土工模袋混凝土在蕉門河內河堤搶險工程中的應用[J].廣東水利水電,2012(5):32-34.

(本文責任編輯 馬克俊)

Slope Protection Technology in Large Irrigation Channel in the Water Supply Period

ZHONG Yizhen

(Guangdon Hydropower Planning and Design Institute , Guangzhou 510635，China)

Main river of Youth canal reconstruction project is requested continuous water supply during the period of transformation. About 3 km fill in the main river channel; because the large canal water flow during canal water level is too high, the steel sheet pile cofferdam construction difficulties. Scheme of the steel sheet pile cofferdam in the dry land is replaced the mold bag concrete construction, and the construction technology of mold bag concrete is put forward.

large channel； continuous water supply； mold bag concrete；slope protection

2016-04-28;

2016-05-26

鐘一楨(1982),男,本科,工程師,從事工程管理工作。

U617.8

B

1008-0112(2016)06-0034-03