膜袋砂圍堰在小水利工程中的應(yīng)用
2009-09-28
1 圍堰設(shè)計(jì)思路
在沿海地區(qū)多支流河涌中,修建水閘、泵站等小水利工程時(shí),由于河涌互通,上游水頭低,圍堰的擋水功能主要用來抵御臺(tái)風(fēng)暴潮及日常的潮位變化。
在軟基上修筑圍堰首先要考慮地基承載力的問題,膜袋牛皮砂圍堰是在普通砂圍堰的基礎(chǔ)上的改進(jìn)設(shè)計(jì)。由于珠江三角洲地區(qū)的淤泥軟土是全國(guó)最軟的軟土,含水量高達(dá)70 %～80 % ,一般情況C 值1～3kPa ,φ值1°～5°,呈流塑狀。承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,普通砂土圍堰沉降大,容易造成淤泥的擾動(dòng)、滑塌,難于穩(wěn)定,難于成型。選擇牛皮砂作為筑堰材料,一方面是為了減小堰體自重,以減小堰體荷載產(chǎn)生的沉降。同時(shí)也利用牛皮砂作為防滲材料;另一方面,利用膜袋自身的強(qiáng)度,增加堰體剛度及整體性,擴(kuò)大了堰體基礎(chǔ)的受力面積,從而減小堰體反壓平臺(tái)的寬度。
2 工程實(shí)例
珠海市白蕉聯(lián)圍工程重建的兩座小水閘正是使用這種類型的圍堰。其中一個(gè)水閘閘址河寬50m ,河床高程y - 1. 00m;另一水閘河寬88m ,最低河床高程為y - 2. 60m。
(1) 堰型設(shè)計(jì):圍堰均設(shè)計(jì)為“主堰+ 子堰”的復(fù)式斷面,下部是擴(kuò)大斷面的膜袋砂堰體,上部是編織砂袋小堰體。膜袋采用200g/ m2的晴綸(PP) 土工編織布,縱橫向斷裂強(qiáng)力≥6. 5kN/ m ,撕破強(qiáng)力≥0. 16kN ,每個(gè)膜袋幅寬為6m ,長(zhǎng)度按實(shí)際長(zhǎng)度確定,充填后厚度為0. 5～0. 7m ,采用分層立體交錯(cuò)鋪至設(shè)計(jì)高程,圍堰迎水坡用粘性土保護(hù),面層用土工布覆蓋,片石壓頂,內(nèi)坡用礫石土填筑保護(hù),保護(hù)層厚度≥0. 2m。
(2) 圍堰的沉降:根據(jù)兩條圍堰的沉降觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)繪制的“時(shí)間—沉降量”的曲線,分別為圖1 所示曲線。
沉降曲線分析:
①從圖1 可看出:圍堰前三周的沉降量都較大,特別是前兩周,如果在此期間遇大潮,水位變化較大時(shí),沉降量不穩(wěn)定。一般需要4～6 周后才趨向穩(wěn)定。每周沉降量≤5mm。
②曲線aa′反映出前兩周的沉降特別大,應(yīng)該與河床淤泥狀況有關(guān)。該處河床是剛被抓斗船抓挖過的區(qū)域,表面淤泥擾動(dòng)過,較為軟弱。
3 圍堰施工
3. 1 施工程序
施工準(zhǔn)備→清理整坡→膜袋鋪設(shè)→張拉定位→錨固壓頂→回土加固→防滲鋪蓋施工→子堰施工。
3. 2 施工難點(diǎn)及措施
(1) 膜袋的定位鋪放:在施工前,應(yīng)對(duì)河床進(jìn)行適度的清理,保證堰基較為平順,沒有尖銳物,避免對(duì)膜袋產(chǎn)生破壞。先施工河床最深處的鋪袋,宜選擇低潮平流時(shí)開始施工,便于作業(yè)。膜袋采用竹樁定位,根據(jù)堰體尺寸,在鋪放處四個(gè)角插上毛竹,將膜袋的角拉環(huán)套在毛竹上,灌砂時(shí)讓膜袋順定位樁沉入河底。
(2) 圍堰合龍:與其他圍堰形式不同的是:一般情況下其他類型的圍堰都是龍口合龍的問題,而膜袋圍堰施工時(shí),則應(yīng)避免出現(xiàn)龍口,盡可能均衡上升。特別是圍堰施工高度達(dá)到水位變化區(qū)時(shí),在每漲退潮時(shí),不能留下個(gè)別缺口,同一層膜袋應(yīng)在一次漲退潮期間完成,避免集中水流對(duì)堰體的沖刷。
(3) 圍堰防滲:圍堰的滲漏主要有三個(gè)部位:堰體與原河床接觸面;堰體與岸坡接觸面;膜袋與膜袋之間。特別是前兩個(gè)部位,是破壞力最大,也最危險(xiǎn)的地方。防滲的主要措施有:
①利用牛皮砂含泥量大、自身致密性好、透水能力差的特點(diǎn),自身防滲。
②膜袋之間容易形成滲水通道,一方面不要將牛皮砂充填得太滿,讓膜袋自身調(diào)整擠密;另一方面,也可在膜袋之間塞填粘性土后,再覆蓋編織土包。
③在堰體迎水側(cè)從堰頂鋪設(shè)兩層土工編織布至堰腳,并深入河床3m ,編織布用砂包梅花狀壓面固定;在塑料編織布搭接處,則要用砂包密鋪壓實(shí)。
(4) 局部問題處理:
①堰體與岸坡連接處,需夯填粘土,嵌入岸堤,形成嵌入式防滲截水槽。
②外堰腳宜填土壓腳,作為防滲體。
③子堰施工時(shí)應(yīng)分層分階段加高。選擇合理的時(shí)段,每天填筑高度30cm左右,嚴(yán)格控制填筑速度,加強(qiáng)觀察。
④基坑抽水時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制水位降幅,每天50cm 左右,注意堰體脫水、滲水通道,避免集中滲水,形成管涌。
4 結(jié)論及建議
(1) 膜袋砂圍堰在此地成功運(yùn)用,滿足了施工要求,符合就地取材、合理利用資源的原則,是一項(xiàng)可行的技術(shù)。適用沿海地區(qū)軟基上修筑水利工程圍堰,且截流后 水不高、水位差不大的工程。
(2) 膜袋砂圍堰的斷面尺寸要比常規(guī)砂石堰體斷面小,對(duì)受場(chǎng)地限制的水利工程可創(chuàng)造更有利空間,方便施工。
(3) 具有堰型小、堰體輕、自身穩(wěn)定性好、對(duì)淤泥地基變形適應(yīng)性強(qiáng)、施工簡(jiǎn)單等特點(diǎn),減少了施工難度和強(qiáng)度,縮短了工期,同時(shí)也節(jié)約了投資。
(4) 實(shí)踐證明,防滲效果完全滿足施工要求。
(5) 可進(jìn)一步在運(yùn)用中探索可否在堰底鋪設(shè)無紡布,提高基礎(chǔ)的承載力及堰體的整體性。
