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橡胶坝围堰及排水技术解析

发布日期:2018-12-18   00:00:00    信息来源:华明橡胶坝     浏览数:1357 次

1 工程概况
       石柱头橡胶坝位于金华市婺城区白沙溪出口处金华江上,坝址以上流域面积6348km2。工程总长363.4m,工程从右到左总体布置:0+000~0+322m为橡胶坝段;0+322~0+335m为充水泵房段;0+335~0+363.4m为升卧冲砂闸段。本工程是一个拦河水闸工程,洪水标准根据统一规划采用50年一遇洪水设计,其设计过闸洪峰流量8248m3/s,正常蓄水位30.7m。根据设计文件,其水文特性如表1所示:

2 导流标准
        根据设计文件,导流建筑物取5级,其设计洪水标准5~10采用一遇:围堰采用土石结构,导流洪水标准采用非汛期3年一遇,相应洪峰流量1260m3/s。

 

3 导流方案

3.1 方案的确定
        本工程枢纽工程总长363.4m,坝址河床宽度405m,河床段标高25.28~27.9m,呈“U”字型。导流洪水标准采用非汛期3年一遇,相应洪峰流量达到了1260m3/s。根据工程坝址地形条件,结合枢纽布置以及导流洪水标准,本枢纽施工安排在两个非汛期分二期实施,导流采用分段围堰导流法。
3.2 一期导流
        根据实际情况,一期河水通过原河床下泄,先施工右岸的两跨橡胶坝,由左岸束窄河床进行导流。束窄河床后过流宽度228m,河床的束窄率约为49.3%,最高水位30.2m。
3.3 二期导流
       在一期施工的两跨橡胶坝及二期纵向围堰施工完毕后,挖除一期围堰,填筑二期围堰,河水通过已建两跨橡胶坝下泄,施工左岸剩余的一跨橡胶坝及升卧冲砂闸、充水泵房等。因已建建筑物的雍水作用,最高水位约31.3m。

 

4 导流建筑物

4.1 工程地质
       坝址左右岸为一级阶地,地表坡降约为3‰。总趋势是东南高,西北低。一级阶地标高一般为34~36m(黄海高程),以34~35m为主。高漫滩标高为30~32m。河床段宽405m,呈“U”字型,河床段标高为25.28~27.9m。上部河床段砂砾卵石层厚0.5~1.8m,结构松散,渗透系数大,不适宜作为建筑物的基础。下部基岩强风化厚度0.6~1.3m,由于岩体较破碎,遇水极易软化、风化,不适宜作为建筑物的基础。基础宜放在弱风化的钙泥质粉砂岩上。根据压水试验分析,透水率为1.1~5.4Lu,坝址区不存在渗漏问题,不需进行帷幕灌浆处理。
4.2 围堰布置

4.2.1 一期围堰。

        一期围堰分别从工程上、下游侧沿橡胶坝从右岸向河中心布置,并在0+230.81处合垅,长度510m。围堰顶高程按设计导流最高水位30.2m+超高水位0.5m,确定30.7m。根据工程特点,同时考虑围堰的安全稳定和防渗的要求,围堰形式采用土石混合体结合粘土心墙围堰,围堰顶宽5.8m,围堰迎、背水面边坡1:1.5,迎水面用抛石护坡防冲,护砌到围堰顶高程;背水面坡脚高1.8m以下设袋装土石护脚,以防止边坡坍塌;围堰心墙采用草袋粘土填心,顶宽1.2m,两侧边坡1:0.3;围堰土石混合体填筑在原河床上,心墙粘土基础则要求开挖至基岩。

4.2.2 二期围堰。

        上、下游围堰:二期围堰断面与一期围堰断面形式基本相同,布置时分别从工程上、下游侧沿橡胶坝的左岸向河中心布置,长464.6m。围堰顶高程按设计导流最高水位31.3m+超高水位0.5m,确定31.8m。

       纵向围堰:二期纵向围堰布置在0+214.5桩号处,长58m。围堰顶高程同二期围堰顶高程;断面形式采用外C20混凝土灌砌石砌筑,内C20混凝土防渗墙形式。围堰断面顶宽1.0m,围堰迎、背水面边坡1:0.3,围堰中心设0.4m厚C20混凝土防渗墙。二期纵向围堰在一期围堰内干地施工,施工条件较好,其C20混凝土防渗墙及C20混凝土灌砌石基础均坐落在基岩面上,防渗效果良好。

一、二期施工围堰布置如图1所示。

 

5 基坑排水

5.1 初期排水
        初期排水总量包括围堰闭气后的基坑积水、抽水过程中围堰及地基渗水、堰身及基坑覆盖层中的含水、可能的降水。根据设计,河床段标高为25.28~27.9m,基坑基岩面高程25.0m,河水位一期高水位30.2m,二期31.3m,降水深5.2~6.3m。

        因在排水时基坑内的水位是缓慢下降的,围堰内、外的水位差并不会太大,并且围堰形式均有防渗结构,围堰基础透水率不高,不存在渗漏问题,因此基坑渗水不大,计算时可不必考虑。

        基坑水量的计算:一期基坑积水=K×(基坑积水面积×基坑平均水深)=2×(12695×5.20)=13.20×104m3。

        K为经验系数,与围堰种类、基坑覆盖层情况、排水时间、基坑面积大小等因素有关,一般采用1.5~2.5,本工程取2.0。
        二期基坑积水=K×(基坑积水面积×基坑平均水深)=2×(12777×6.30)=16.09×104m3。
       初期排水流量根据地质情况、工程等级、工期长短及施工条件等因素,参考实际工程经验,按下面的公式确定。
Q=ηV/T
式中:
Q——初期排水流量(m3/s)
V——基坑的积水体积(m3)
T——初期排水时间(s)
η——经验系数,主要与围堰种类、防渗措施、地基情况、排水时间等因素有关,一般取η=3~6。当覆盖层较厚,渗透系数较大时取上限。根据施工总进度要求,排水计划3d,取η=4,一期基坑排水Q=2.03m3/s,二期基坑排水Q=2.48m3/s,综合考虑集水井点、排水沟布置等因素并计入降雨量后,一期基坑排水按2.44m3/s考虑,二期基坑排水按2.98m3/s考虑,综合一、二期情况按2.98m3/s考虑。
根据实际,本工程前期排水采用大口径低扬程水泵,拟用0.6m3/s潜水泵进行抽水,计算用5台即可,为防止水泵在抽水过程中发生故障,另备用2台在工地现场。排水过程中安排专人根据水位下降情况进行水泵的移动,并实时注意水位下降过程中围堰位移、沉降、渗流变化等情况,发现问题要及时汇报并采取措施。
5.2 经常性排水
         本工程的坝基地基为岩基,地质条件良好,坝基开挖深度不是特别的大,故本工程经常性排水采用明沟排水。排水沟沿围堰内侧坡脚设置,排水沟深1.0m、宽1.0m,并每隔50m左右设置一个集水井,排水沟和集水井用液压凿岩机开挖。施工经常性排水采用小口径高扬程立式水泵。渗流量的计算因现场缺少试验条件,施工用水量如冲毛、混凝土浇筑时的保养等用水量并不能事先确定,故本工程中采用现场用水泵试抽水的试验的方法确定,最后综合考虑确定本方案为投入7kW功率水泵进行经常性排水,每一个集水井1台,投入水泵合计13台(其中3台备用),排水采用24小时专人值班间歇式排水。

 

6 结语

        在水利工程基坑施工中,最首要的就是基坑的围堰与排水方案,其直接关系到后续工程的施工工期和整个工程的施工质量,如果处理得不好就会给工程造成延期,甚至造成安全隐患。现工程已完工,验收质量优良,通过实施过程中进行验证,该围堰与排水均取得了良好的效果。