趙海軍

（山西萬水水利勘測設(shè)計(jì)咨詢有限公司）

1 工程概況

清漳河屬海河流域南運(yùn)河水系，清漳河干流經(jīng)下交漳村入峽谷地段，河道窄而曲折，至九腰會村以下出峽谷，經(jīng)澤城、麻田入黎城縣境，至黎城下清泉村流入河北省，在河北省涉縣合漳村與濁漳河匯合稱漳河。清漳河河道蜿蜒曲折，主流全長210 km，流域面積5 320 km2，其中清漳東源控制流域面積1 586 km2，河長105 km；清漳西源控制流域面積1 568 km2，河長104 km。清漳河山西段流經(jīng)昔陽縣、和順縣、左權(quán)縣和黎城縣，省內(nèi)流域面積4 150 km2，主流長146 km。

2016年“7.19”洪災(zāi)是左權(quán)縣近20年來遭受的最大的一次洪災(zāi)，全縣水利基礎(chǔ)設(shè)施受損嚴(yán)重。清漳河?xùn)|源最大洪峰流量達(dá)到800～900 m3/s，造成堤防多處損壞，道路受損嚴(yán)重，給當(dāng)?shù)鼐用裆?cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。2017年“7.27”洪災(zāi)，左權(quán)縣境內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)降雨，局部地區(qū)降雨量達(dá)130 mm 以上，清漳河河水猛漲，導(dǎo)致洪災(zāi)發(fā)生，部分農(nóng)田、大棚被淹，橋梁（便橋）垮塌，水利設(shè)施沖毀，房屋受損。芹泉水文站記錄下莊最大日降雨量43 mm，最大洪峰流量110m3/s。

清漳河?xùn)|源現(xiàn)狀樞紐由進(jìn)水閘、泄洪閘、溢流堰、防洪堤組成，在運(yùn)行過程中上游防洪堤沖刷日益嚴(yán)重，亟待加固處理。

2 防洪堤防沖加固形式比選

2.1 防沖加固形式

針對清漳河?xùn)|源治理段具體情況，規(guī)劃防洪堤全段長3.2 km，樁號為205+390～208+590。由于受資金限制，工程分為205+390～206+590，206+590～207+590，207+590～208+590三段，設(shè)計(jì)了兩個(gè)防沖加固方案。

方案一：混凝土板加水力插板連續(xù)墻防沖

207+590～208+590防洪堤河床以上斷面為梯形，高度4.50 m，堤頂寬為5.00 m，邊坡為1∶2，迎水面采用C20現(xiàn)澆混凝土板護(hù)砌，混凝土板厚0.15 m，每塊板長、寬為3.00 m×3.00 m，混凝土板下鋪設(shè)0.30 m厚的砂礫石墊層，砂礫石墊層下設(shè)無紡布?；A(chǔ)防沖采用水力插板連續(xù)墻防沖方案，墻深12 m，水力插板板厚0.30 m，單板寬1.20 m，長11.50 m，為保證水力插板在洪水淘刷作用下的穩(wěn)定性，每隔8.10 m 設(shè)置一道防沖板，交接處為T型板，齒長0.30 m，防沖板總長2.70 m；水力插板頂部設(shè)置帽梁，帽梁厚0.50 m，寬0.50 m的現(xiàn)澆C20混凝土，梁頂設(shè)置水平拉梁，間距8.10 m，斷面為0.50 m×0.50 m×5 m，拉梁由錨梁固定，錨梁每隔24.30 m設(shè)置一道沉降縫，在拉梁與錨梁節(jié)點(diǎn)處設(shè)水力插板摩擦樁，錨板深6.00 m，間距為8.10 m，以保證防沖墻的穩(wěn)定。

全壩段在混凝土護(hù)坡前拋投四面六邊透水體，壩前平鋪6 m，設(shè)置兩層，以降低墻前水流流速，形成落淤，確保工程安全，為防止下滑鋪設(shè)一層土工格柵。四面六邊透水體框架桿件為混凝土結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度指標(biāo)為C20，Ⅱ級配，抗凍指標(biāo)為F200，抗?jié)B指標(biāo)為W6，截面面積為0.10 m×0.10 m，桿件長1.00 m，中心用φ 10鋼筋進(jìn)行構(gòu)造連接。堤頂設(shè)砂礫石路面寬5.00 m，厚0.20 m。

方案二：雷諾護(hù)墊+格賓石籠

207+090～208+590防洪堤河床以上斷面為梯形，高度3.60 m，壩坡采用雷諾護(hù)墊厚0.30 m，下設(shè)無紡布，規(guī)格為400 g/m2，自壩頂鋪設(shè)至河床以下4.00 m 深度，雷諾護(hù)墊m=2.5，自河床以下5.20 m設(shè)置格賓石籠水平鋪蓋，自上而下分別為二層0.60 m厚格賓，規(guī)格為2 m×1 m×0.60 m（長×寬×高），格賓石籠的水平鋪設(shè)長度為10 m。該防沖形式為半臨時(shí)性加固措施，需在每年洪水期觀測沉降量，按照自然沉降形成落淤穩(wěn)定，必要時(shí)進(jìn)行險(xiǎn)工段的拋投加固。堤頂設(shè)砂礫石路面寬5.00 m，厚0.20 m。

2.2 工程方案的比較

從運(yùn)行管理、使用壽命、工程施工難易程度、防滲效果、抗沖能力、耐久性能、總投資等角度［1］進(jìn)行防洪堤防沖加固形式優(yōu)缺點(diǎn)的比選，具體見下表。

表1 防洪堤防沖加固形式比較

以上兩個(gè)方案從技術(shù)角度來講都是可行的，但從施工難易程度、施工質(zhì)量控制、投資等方面綜合比較，方案一混凝土板護(hù)坡+水力插板防沖優(yōu)越性較明顯，施工工期有保證，有利于機(jī)械化施工，受惡劣天氣的影響較小，考慮到清漳河?xùn)|源治理段上游的防沖形式，故推薦方案一。

3 水力插板連續(xù)墻施工要點(diǎn)

3.1 鋼筋制作

根據(jù)設(shè)計(jì)將鋼筋籠制作好，鋼筋籠每節(jié)按18 m考慮，根據(jù)鋼筋加工量每個(gè)工段設(shè)工棚50 m2，料場100 m2。工棚內(nèi)設(shè)置14 kW鋼筋調(diào)直機(jī)，20 kW鋼筋切斷機(jī)，φ6～40鋼筋彎曲機(jī)，30 kW直流電焊機(jī)，150 型電弧對焊機(jī)來完成鋼筋加工，然后通過5t載重汽車運(yùn)至各安裝點(diǎn)綁扎，鋼筋加工焊接及綁扎的好壞，直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量，為此在鋼筋調(diào)直、除銹、下料、彎制成形、焊接、綁扎等工序上嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行。

3.2 鋼筋混凝土板樁的預(yù)制

先進(jìn)行水力插板連續(xù)鋼筋混凝土板樁的預(yù)制，配置的混凝土標(biāo)號必須滿足設(shè)計(jì)要求，一律選用硅酸鹽水泥。施工機(jī)具、施工條件、操作工藝、質(zhì)量和成品養(yǎng)護(hù)應(yīng)符合GB 50204-2015的規(guī)定［2］。混凝土澆筑前，應(yīng)檢查并做到模板的標(biāo)高、位置、截面尺寸均符合設(shè)計(jì)要求；模板的縫隙嵌嚴(yán)，模板的支撐、木楔、墊板等均牢固、穩(wěn)定。檢查并做到鋼筋的數(shù)量、排列、直徑、彎曲位置、構(gòu)件同一截面鋼筋接頭數(shù)量和距離以及鋼筋保護(hù)層厚度均符合設(shè)計(jì)要求。用普通硅酸鹽水泥制混凝土板澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d，可采取措施保持混凝土處于足夠的濕潤狀態(tài)。預(yù)制混凝土板養(yǎng)護(hù)氣溫不低于5 ℃。

3.3 水力插板施工

水力插板工程是由單塊水力插板通過類似擺積木一樣的施工方法建設(shè)形成。陸地施工時(shí)，需先平整好場地，然后定位、放線、確定標(biāo)高，沿插板樁軸線方向開挖溝槽，內(nèi)寬能保證插板樁正常插入，安放扶正器，地下返出的高含沙水從已插混凝土板兩側(cè)流過。水上施工時(shí)，首先安裝在底部焊有三面封閉一面開口導(dǎo)流攔沙擋板的操作平臺，確保水力噴射切割地層返出地面的高含沙水從已插完的混凝土板兩側(cè)流過，達(dá)到導(dǎo)流沉沙加固樁板的目的。水泵吸水口必須安裝過濾篩網(wǎng)，不允許吸水口接觸地面。預(yù)制鋼筋混凝土板樁起吊時(shí)繩索與板水平面夾角應(yīng)大于45°。第一塊板插入時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制方位及垂直度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第二塊板的滑板應(yīng)插入第一塊板的滑道內(nèi)，當(dāng)板頂離設(shè)計(jì)標(biāo)高0.50 m時(shí)應(yīng)降低排量，使滑板的限位板緩慢平穩(wěn)接觸第一塊板的滑道頂面。在隔水道中下入膜袋，從下至上注滿水泥漿使兩板結(jié)合部形成全封閉的“內(nèi)腔室”。下入注漿管道使“內(nèi)腔室”從下至上注滿水泥漿固結(jié)成帶有夾心鋼板的混凝土整體從而使密封性能超過鋼筋混凝土板。施工結(jié)束后，板樁的沉降為設(shè)計(jì)高程的±20 mm。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首先制作鋼筋籠，預(yù)制鋼筋混凝土板墻；其次將預(yù)制成型的水力插板依靠水力噴射將混凝土板插入地層；再次將插入地層的單個(gè)水力插板通過注漿、固縫形成一道整體地下連續(xù)墻；最后綁扎鋼筋現(xiàn)澆混凝土形成帽梁。整個(gè)施工過程最主要是預(yù)制鋼筋混凝土板和插入地層兩個(gè)環(huán)節(jié)。水力插板的工藝流程圖、注漿、固縫示意圖［3］如下：

圖1 水力插板施工工藝流程圖

4 結(jié)論

在清漳河?xùn)|源治理段防洪堤加固施工過程中，混凝土板護(hù)坡+水力插板連續(xù)墻防沖加固型式具有防沖、防凍、防滲效果好、穩(wěn)定性強(qiáng)、使用壽命長、施工開挖斷面小，施工方便、不受施工排水及場地限制、易機(jī)械化施工、運(yùn)行管理方便，施工質(zhì)量較容易控制，投資最低，減少河道淤積，節(jié)省材料、運(yùn)費(fèi)等優(yōu)勢，應(yīng)該選用。在渠首防洪堤水力插板連續(xù)墻防沖加固施工過程中，為確保防沖加固施工質(zhì)量，應(yīng)該加強(qiáng)對鋼筋制作、鋼筋混凝土板樁預(yù)制及水力插板施工工藝的控制。