膜袋砂围堰在小水利工程中的应用
2009-09-28
1 围堰设计思路
在沿海地区多支流河涌中,修建水闸、泵站等小水利工程时,由于河涌互通,上游水头低,围堰的挡水功能主要用来抵御台风暴潮及日常的潮位变化。
在软基上修筑围堰首先要考虑地基承载力的问题,膜袋牛皮砂围堰是在普通砂围堰的基础上的改进设计。由于珠江三角洲地区的淤泥软土是全国最软的软土,含水量高达70 %～80 % ,一般情况C 值1～3kPa ,φ值1°～5°,呈流塑状。承载力远远不足,普通砂土围堰沉降大,容易造成淤泥的扰动、滑塌,难于稳定,难于成型。选择牛皮砂作为筑堰材料,一方面是为了减小堰体自重,以减小堰体荷载产生的沉降。同时也利用牛皮砂作为防渗材料;另一方面,利用膜袋自身的强度,增加堰体刚度及整体性,扩大了堰体基础的受力面积,从而减小堰体反压平台的宽度。
2 工程实例
珠海市白蕉联围工程重建的两座小水闸正是使用这种类型的围堰。其中一个水闸闸址河宽50m ,河床高程y - 1. 00m;另一水闸河宽88m ,最低河床高程为y - 2. 60m。
(1) 堰型设计:围堰均设计为“主堰+ 子堰”的复式断面,下部是扩大断面的膜袋砂堰体,上部是编织砂袋小堰体。膜袋采用200g/ m2的晴纶(PP) 土工编织布,纵横向断裂强力≥6. 5kN/ m ,撕破强力≥0. 16kN ,每个膜袋幅宽为6m ,长度按实际长度确定,充填后厚度为0. 5～0. 7m ,采用分层立体交错铺至设计高程,围堰迎水坡用粘性土保护,面层用土工布覆盖,片石压顶,内坡用砾石土填筑保护,保护层厚度≥0. 2m。
(2) 围堰的沉降:根据两条围堰的沉降观测资料统计绘制的“时间—沉降量”的曲线,分别为图1 所示曲线。
沉降曲线分析:
①从图1 可看出:围堰前三周的沉降量都较大,特别是前两周,如果在此期间遇大潮,水位变化较大时,沉降量不稳定。一般需要4～6 周后才趋向稳定。每周沉降量≤5mm。
②曲线aa′反映出前两周的沉降特别大,应该与河床淤泥状况有关。该处河床是刚被抓斗船抓挖过的区域,表面淤泥扰动过,较为软弱。
3 围堰施工
3. 1 施工程序
施工准备→清理整坡→膜袋铺设→张拉定位→锚固压顶→回土加固→防渗铺盖施工→子堰施工。
3. 2 施工难点及措施
(1) 膜袋的定位铺放:在施工前,应对河床进行适度的清理,保证堰基较为平顺,没有尖锐物,避免对膜袋产生破坏。先施工河床最深处的铺袋,宜选择低潮平流时开始施工,便于作业。膜袋采用竹桩定位,根据堰体尺寸,在铺放处四个角插上毛竹,将膜袋的角拉环套在毛竹上,灌砂时让膜袋顺定位桩沉入河底。
(2) 围堰合龙:与其他围堰形式不同的是:一般情况下其他类型的围堰都是龙口合龙的问题,而膜袋围堰施工时,则应避免出现龙口,尽可能均衡上升。特别是围堰施工高度达到水位变化区时,在每涨退潮时,不能留下个别缺口,同一层膜袋应在一次涨退潮期间完成,避免集中水流对堰体的冲刷。
(3) 围堰防渗:围堰的渗漏主要有三个部位:堰体与原河床接触面;堰体与岸坡接触面;膜袋与膜袋之间。特别是前两个部位,是破坏力最大,也最危险的地方。防渗的主要措施有:
①利用牛皮砂含泥量大、自身致密性好、透水能力差的特点,自身防渗。
②膜袋之间容易形成渗水通道,一方面不要将牛皮砂充填得太满,让膜袋自身调整挤密;另一方面,也可在膜袋之间塞填粘性土后,再覆盖编织土包。
③在堰体迎水侧从堰顶铺设两层土工编织布至堰脚,并深入河床3m ,编织布用砂包梅花状压面固定;在塑料编织布搭接处,则要用砂包密铺压实。
(4) 局部问题处理:
①堰体与岸坡连接处,需夯填粘土,嵌入岸堤,形成嵌入式防渗截水槽。
②外堰脚宜填土压脚,作为防渗体。
③子堰施工时应分层分阶段加高。选择合理的时段,每天填筑高度30cm左右,严格控制填筑速度,加强观察。
④基坑抽水时,应严格控制水位降幅,每天50cm 左右,注意堰体脱水、渗水通道,避免集中渗水,形成管涌。
4 结论及建议
(1) 膜袋砂围堰在此地成功运用,满足了施工要求,符合就地取材、合理利用资源的原则,是一项可行的技术。适用沿海地区软基上修筑水利工程围堰,且截流后 水不高、水位差不大的工程。
(2) 膜袋砂围堰的断面尺寸要比常规砂石堰体断面小,对受场地限制的水利工程可创造更有利空间,方便施工。
(3) 具有堰型小、堰体轻、自身稳定性好、对淤泥地基变形适应性强、施工简单等特点,减少了施工难度和强度,缩短了工期,同时也节约了投资。
(4) 实践证明,防渗效果完全满足施工要求。
(5) 可进一步在运用中探索可否在堰底铺设无纺布,提高基础的承载力及堰体的整体性。
