塔里木河中游防洪工程施工技术探析_杨锐.pdf

2023.No.3收稿日期：20220520作者简介：杨锐（1989），男，工程师，主要从事水利工程建设管理工作。摘要：为确保塔里木河输水堤防工程安全建设，在分析工程存在问题及建设任务的基础上，对施工导流、堤身回填、填筑施工中采用的雷诺护垫、格宾石笼、无纺布、无纺布土工袋、砂砾料垫层等技术进行了分析，为类似工程建设提供借鉴。关键词：施工技术；堤防工程；塔里木河中图分类号：TV871文献标识码：A文章编号：1004-7328（2023）03-0049-03DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2023.03.014塔里木河中游防洪工程施工技术探析杨锐（塔里木河流域工程建设处，新疆库尔勒841000）因河势变化，塔里木河干流生态治理输水工程部分段堤防出现了水流淘刷、漫溢现象，危及到输水堤的安全运行，影响向下游输送生态水目标的实现，对堤防工程进行除险加固尤为迫切。由于项目区工程地质条件复杂，牵扯导流，需对施工技术进行分析。1概况塔里木河干流中游乌斯满枢纽上游至阿其克枢纽段，长 239 km。河段平均纵坡为 1/7 000左右，河床高程 928.00890.23 m，工程防洪标准为 10 a一遇，相应洪峰流量 653259 m3/s。工程区位于一级构造单元塔里木台区，轮台大断裂南侧塔里木台隆起带上。河道两岸基本是自然生态林及草地，尉犁县的部分村庄分布在工程防护区域内。该河段共修建堤防117.29km（其中左岸57.35km、右岸 59.94 km），布置在距主河岸 300500 m 范围内，左岸堤防工程部分堤段布置与尉犁县至喀尔曲尕乡公路走向一致。由于该河段地势平坦，河道纵坡比降小，主河槽摆动范围大，原堤防堤距较小，部分弯道逼近堤防。现状输水堤顶宽 3.54.0 m，堤高 2.03.5 m。河道主流紧临两岸输水堤，临时防洪设施受到不同程度的损毁，部分堤段高程不足，无法满足挡水要求。2施工条件及准备2.1工程组成拟建防洪工程位于塔里木河干流中游英巴扎至阿其克区间，修建护岸7处、长度3 570 m，防护型式采用“坡式护岸+水平铺盖基础”。工程以现状输水堤护岸加固为主，主要包括土方开挖、回填和堤身填筑，保护对象为塔里木河干流输水堤沿河两岸的20 km2耕地及8 330人生命财产安全。工程防护等级为等，防洪标准为 10 a一遇，相应洪峰流量 653259 m3/s。2.2施工场地工程区位于尉犁县境内，该河段为自由河湾，属弯曲型河道，年内流量变化大，洪水期、枯水期水位变化大。河道凹岸坍塌、凸岸淤积，现有堤防距河面平均 0.51.5 km。河段纵坡缓，河道过水能力小，河水漫溢，发育河滩洼地、牛轭湖等。沿工程河段区域分布有沙丘和沼泽，地表植被多为芦苇、红柳、胡杨等。施工场地为输水堤以外开阔平整的荒地，工程管理和保护范围内均可作为施工场地。2.3材料准备根据实地勘察，确定工程混凝土粗细骨料取自库尔勒市 501 厂天然砂砾石料场。该料场东西向长度大于2 km，宽约 l km，储量 400万m3以上，交通运输便利，满足设计要求。粗骨料各粒径表观密度2.652.67 g/cm3，堆积密度1.491.57 g/cm3，紧密堆积密度1.651.72 g/cm3；吸水率最大为 1.33%；冻融温度为-242203，粒径1020、4080 mm的冻融损失率较高（10%）。由此可见，本料场混凝土粗骨料除部分粒径组分含泥量和冻融损失率不符合规程规范中混凝土粗骨料的质量要求外，其余指标均符合质量要求。作为混凝土骨料使用时应采取分选、冲洗、抗冻等措施。混凝土细骨料的试验成果如下：表观密度2.66 g/cm3，堆积密度1.52 g/cm3；云母含量0.1%；含泥量为 2.1%3%，无黏土块存在；硫酸盐及硫化物含量合格；有机质含量合格；轻物质含量为 01%；细度模数2.25，为细砂，平均粒径0.32 mm。除粒径海河水利492023年3月偏细外，其余指标均符合混凝土细骨料的质量要求。2.4施工导流结合工程实际，施工安排枯水期（35 月）进行。为了便于降水清基、基础加固处理施工、防止基坑上下游和外侧河水倒灌，沿堤防临河侧设纵向土石围堰，分段束窄河道导流。河道断流，此时只有河床主槽有水（0.52.0 m）。根据 水利水电工程围堰设计规范（SL645-2013）规定，土石围堰顶高程=设计洪水位+安全超高（0.5 m）。施工期河道设计洪峰流量5.807.03m3/s（P=20%）较小，水深仅为0.20.5m，主要为春灌回归水渗入河道。初步拟定围堰顶宽2.0 m，高度1.5 m，内外边坡 1 2。2.5施工排水根据工程地质分析可知，含水层岩性多为粉细砂土。在进行堤防基础施工时，基坑积水采取明排方式。基坑坡脚外侧10 m处开挖1条顺水流方向排水沟，为梯形断面，底宽1.0 m，口宽9.0 m，深2.0 m；排水沟间隔50 m设1个集水坑（长宽深为2.0 m2.0 m2.0 m），积水汇入坑内用离心泵抽排，分段施工，按100 m估算。每段基坑长100 m、宽15 m，积水深度按 0.5 m 计，则总积水量为 750 m3，按照 1 d抽排完毕，则基坑排水量约31.25 m3/h。选用无堵塞自吸式污水泵，型号为80ZW40-16，流量为40 m3/s，扬程为16 m，功率为4 kW，布置在基坑外侧（临河侧）。3工程施工技术分析3.1基础处理土方填筑前应清除施工范围内堤基、堤坡上的草皮、腐植土、砂石等杂物，清基厚度为0.3 m，清基土料由推土机推至堤防背河侧（外侧），距坡脚0.5 m外摊平堆存，堆弃范围一般不超过管护地范围。然后进行基础开挖，开挖边坡为1 1，就地建设临时围堰。机械挖至设计高程+10 cm，采用人工开挖平整基坑，以保证不超挖。最后进行基础土方回填，部分区域采用蛙式打夯机进行压实。填筑相对密度不小于0.70。3.2堤防填筑施工土方填筑程序为土堤高程引测宽度控制部分土堤分层填筑洒水碾压干容重试验土堤削坡成型。筑堤材料沿工程两岸就近取土，以河槽取土为主。为保证堤防稳定，取土范围在距堤脚200 m以外，取土深度小于1.5 m。土堤填筑各层铺土厚度不大于30 cm，碾压按进退错距法压实，顺碾压方向不小于0.5 m，垂直碾压方向搭接不小于3.0 m，每段防洪堤自身在回填碾压过程中留纵横向接槎，禁止出现欠压和过压现象。土堤削坡采取人工施工方式，修整成设计要求的横断面，堤坡压实采用蛙式打夯机夯实。3.3堤顶路面砂砾石硬化堤顶路底部铺设土工布，以人工平顺铺设，拼接采用粘接，粘接宽度为15 cm，随铺随压，松弛适度，应留有余幅便于粘接。堤顶路面用砂砾料填筑，采用推土机铺料，以滚筒振动碾压实，压实按相对密度0.7控制，直至填筑密实，砂砾石硬化厚度为30 cm。3.4土工布铺设护坡及基础均铺设无纺布（500 g/m2），采用长丝纺粘针刺非织造土工布（规格300 g/m2）。铺设前要检查基层是否平整、坚实，裁剪尺寸要准确，搭接处应平整、松紧适度。用针刺机将2幅土工布的搭接部位连接加固，连接间距应适宜。土工布采用缝合连接法连接，即用专用缝纫机进行双线缝合链接，缝合最小宽度20 cm，缝合线要采用抗化学破坏和紫外线光照射能力更强的材质。缝合部位缝合线应平直，针脚应均匀，缝合后应检查土工布是否铺设平整和存在缺陷。如存在不合要求的现象，应及时进行修补。3.5无纺布土工袋施工采用成品的长丝纺粘针刺非织造土工布土工袋（规格为300 g/m2），尺寸为2.0 m1.5 m。无纺布土土袋为机械现场装填，装填、摆放一次成型，装填好后不再挪动位置。无纺布土工袋装填直径约 0.9 m、高度 1.0 m，同一平面装填高差不大于5 cm，不同层土袋之间应错缝摆放。无纺布土工袋封口采用无纺布双道尼龙线缝合，缝合针脚间距不大于2 cm。在施工过程中当无纺布发生破损时，应及时双道缝合修补；无纺布土工袋接头处可用小沙袋填充空隙。3.6雷诺护垫施工雷诺护垫施工工序为组装将雷诺护垫单元铺展到设计位置填充块石盖板。3.6.1组装雷诺护垫组装后，其侧面、尾部和间隔都应竖立，并确保所有的折痕都在正确位置，每个边的顶部水平，最后用绞合钢丝把雷诺护垫的边连接。3.6.2放置将雷诺护垫放到设计位置。在完成组装以后，护垫被一个接一个地摆放在合适的地点。为了构成完整的结构，用钢丝或钢环把所有相邻空护垫沿其接触面的边连接。3.6.3填石填充石块可以采用任何合适的采石方法获取，并杨锐：塔里木河中游防洪工程施工技术探析502023.No.3用任何设备按照分级要求生产成所需的大小。填石必须具有一定硬度，而且暴露在水里的情况下不分解或在护垫结构使用寿命之内不风化。其粒径大小范围应在75150 mm，在不放置在护垫表面的前提下，可以有 5%的变化。根据护垫的不同高度，超大的石块尺寸必须不妨碍用不同大小的石块在护垫内至少填充2层的要求。考虑到沉降，填充块石高出网格约23 cm。在斜坡上施工，应从坡底端开始。填充应该逐个护垫进行，确保每个间隔的顶部都可以被绞合。3.6.4盖板将护垫盖铺上，用适当的工具把护垫盖和即将被连接的边拉近。护垫盖与所有的边、尾端和间隔板紧紧地绞合在一起。采用交互的钢丝圈结或钢环加固的方法，把护垫盖连接在雷诺护垫的端板、边板和隔板上。工程完工后，对雷诺护垫沉降情况、雷诺护垫堤前冲刷深度、雷诺护垫完整性和耐久性进行观测。3.7格宾石笼施工格宾石笼施工时首先按设计要求开挖并平整铺设面，基础地面应平整、密实、无杂质，然后按照组装、运输放置、填石、盖板顺序进行施工。格宾石笼组装后，用绞合钢丝将其边连接，放置到设计位置，采用机械或人工方法按照分级要求进行填石，填石粒径范围在50 80 mm。然后，用适当的工具把护垫盖和即将被连接的边拉近。最后，采用钢丝圈结或钢环加固的方法，把护垫盖连接在格宾石笼的端板、边板和隔板上。3.8防冲木桩施工木桩就近从尉犁县木材市场采购，以杨树为主。3.8.1圆木桩制作圆木桩严格按照设计采购，木桩长度 5 m，小头直径不小于20 cm；外形要顺直光滑，尖部要削成30 cm 长的尖头，利于打入持力层。待准备充分，调入挖掘机进行打桩施工。将备好的圆木桩放线定位，为打桩做好准备，木桩材质要仔细甄选，避免劣质木材影响打桩质量。3.8.2打桩流程打桩设备及人员配置情况为现场使用挖掘机2台，每台配 5名工人。挖掘机就位后，扶正木桩就位。用挖掘机挖斗倒置扣压桩至软基中，按压稳定后，用挖斗背面击打桩头，直到设计桩顶标高。施工时要求将木桩打入河床4.0 m，外露1.0 m，中心间距1 m。顶端采用双道 10号铁丝将各个木桩绑扎连接。3.8.3质量控制设备和人员配置必须满足施工合同及工程总工期的要求。检查施工单位施工工艺流程和施工质量是否符合规范要求，经检查圆木桩规格、桩顶标高等符合设计要求。根据设计高度控制标高，桩位偏差必须控制在小于D/6D/4范围内，桩的垂直度控制在1%以内。严格按照设计图纸，在地面标定木桩预定打桩位置，并经监理单位检查合格后方可进行打桩。打桩过程中，如遇坚硬地层或触及地下障碍物导致不能打入预定深度时，应及时汇报并列入施工纪录，不得任意截断桩体。在进行巡查或阶段性考核时，对圆木桩长度及梢径、桩顶标高、选材等严格按照图纸及合同进行核对，如出现问题应及时责令施工单位整改，问题严重时要求施工方停止施工，待整改到位后方可复工。3.9四面六边透水框架施工四面六边透水框架在预制场预制，施工工艺主要有预制、搬运、焊接构件和抛投构件。3.9.1制作四面六边透水框架主要采用钢制模具进行预制生产，混凝土杆件尺寸为1 m0.1 m0.1 m，混凝土标号为C25，钢筋伸出150 mm，以 1 根12 的钢筋作为立筋，采用模板浇筑。3.9.2搬运透水框架预制完成后存放于预制场成品堆场或就近的预制场地，人工装车，汽车运输，低速行驶，小心构件之间磕碰，造成边角损坏。3.9.3焊接和吊装汽车将透水框架运到施工场地，6根杆件端部的钢筋3根1组焊接为一个三角椎体。透水框架焊接拼装的主要难点在于杆件钢筋的搭接，需要采用铁锤和套筒等工具