一种新型的土工格栅砂土围堰方案

一种新型的土工格栅砂土围堰方案

1堤上水利工程及控制设施三江口水库位于新樊水道与虎坑水道交汇处，全长约500米。是江新联围干堤上一座集挡潮、排涝、泄洪、通航为一体的水利工程,水闸建筑工程由广东省水电二局股份有限公司承建,主要建设内容包括新建通航孔、两侧连接土堤及配套工程的管理设施等。三江口水闸通航建筑物规模按1000t级设计,通航孔级别为Ⅲ级。2角及粘聚力较小,承载力不稳定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,呈流塑状。地基的内摩擦角及粘聚力都很小,承载力远远不足,本工程如按砂土围堰常规做法,围堰沉降大,坐落在强度低、压缩性高的软弱淤泥上,容易造成淤泥的扰动、滑塌,难于稳定,难于成型。经过充分讨论研究,结合以往软基围堰施工经验,形成一个综合方案,如图一所示。3坝理论的分析3.1围堰高程的确定本工程闸址处10年一遇洪潮水位为2.11m,加安全超高0.5m、风浪壅高0.01m以及波浪爬高0.82m,经计算本工程围堰高程为3.44m;但考虑到闸址处目前实际联围堤防高程为2.60m,故围堰堰顶高程确定为2.60m,当10一遇洪潮遭遇10年一遇设计风速时,可在堰顶临时设置编织土袋子围堰,用于抵挡风浪,子堰高0.84m。3.2围堰设计及验算上、下游围堰均采用砂膜袋结合围堰,因基础为淤泥及淤泥质粘土,其饱和快剪指标为:Cq=3kPa~5kPa,φq=4o~5o,经正边坡稳定分析软件验算,围堰上下游均需要设置压重平台以保证围堰边坡的稳定。围堰基础先水下抛填1.5m厚中粗砂挤除河床表面浮泥,再水下铺设一层土工格栅,土工格栅设计抗拉强度为60kN/m。上下游围堰结构型式相同,堰顶宽为6.0m,迎水侧边坡1:3.0,水上、水下采用铺设土工膜,沙袋压层厚30cn;背水侧边坡为1:2.5,采用300m厚石渣护坡;围堰上下游均采用充填膜袋砂戗堤,戗堤顶高程为-1.20m,顶宽3.0m,上下游边坡均为1:2;围堰迎水面设置一级压重平台,平台顶高程-0.85m,宽15m;围堰背水坡设置二级压重平台,一级压重平台:高程-1.2m,宽15m;二级压重平台:高程-4.8m,宽15m;上游围堰堰顶长100m,最大堰高9.8m,下游围堰堰顶长90m,最大堰高9.7m。围堰稳定受施工期工况控制,稳定分析采用瑞典条分总应力法,根据《水利水电工程围堰设计导则》(DL/T5087-1999),其边坡稳定安全系数≥1.05。经计算,当堰前水位降落至10年一遇最低潮位-1.75m时,围堰迎水侧边坡安全系数最小为1.09;当堰前水位为10年一遇洪潮位2.11m时,围堰背水侧安全系数最小为1.08。3.3分层调和法围堰地基为主要由淤泥、淤质粘土组成,为高压缩性土,沉降计算采用分层求和法。按堰前水位为10年一遇低低潮水位-1.75m作为控制工况,选取最大堰高作为典型断面,经计算围堰竣工后沉降量为1.10m,使用期内沉降为0.78m,共沉降1.88m,沉降量较大。3.4微透水层防渗设计闸坝围堰根据地质资料显示,淤泥、淤质粘土厚度较大,平均厚度16m,其渗透系数k=2.04×10-7cm/s~4.93×10-6cm/s,平均1.51×10-6cm/s,为微透水层,施工期间不需对围堰基础进行防渗处理。围堰填筑料为水下吹填牛皮砂(含泥量约20~30%)可以起到防渗作用,考虑到挡潮水位变动较大,为防止水位骤降时引起迎水侧的边坡失稳,围堰迎水坡铺设土工膜防渗。4大坝施工4.1施工完成后施工准备→整理堰基乱石、弃置砼块体→抛填中粗砂→格栅铺设→膜袋填充→迎水面铺设土工膜→背水面修坡及填筑石渣。4.2拉拔双固结构土格栅联合驳岸组景(1)施工准备:主要测量确定围堰轴线和戗台位置线,联系砂船、订制购买编织袋、土工格栅以及组织劳力进场等。(2)整理堰基乱石、弃置砼块体:两岸围堰头均有较多抛石,特别是右弃置砼块体,将阻碍砂土堰体与岸坡和基础密合,容易引起贯通流水通道。堰体填筑前,先用抓斗船将迎水侧乱石整平,用挖土机将岸坡交接面抛石挖除,开挖成1:1.5~1:2.0边坡。(3)抛填堰基至预定高程:按要求,堰基抛填中粗沙垫层,抛填厚度为1.5米。抛填完后并请拖网渔船粗略刮平堰基底面,便于铺放土工格栅。(4)堰基面铺放土工格栅:土工格栅为单向土工格栅,型号为180KN/m。将土工格栅按预定的位置在水面展开,用竹杆通过格栅空格固定在水面上,采用小砂袋坠沉到预定位置,然后派潜水员进行水下整理。土工格栅接头应搭接,搭接宽度不小于30cm,并用砂袋压牢,避免水下暗流冲移走位。(5)修筑堰脚袋土戗台:要求内堰两侧堰脚、外堰外侧堰脚均采用膜袋砂土修筑戗台。其施工过程就是使用定制大型编织袋就地泵灌牛皮砂。其工艺流程:水面展开膜袋→竹杆固定膜袋→泵管套入袋口→用小砂袋坠沉膜袋→船上泵灌牛皮砂。编织土工冲砂袋采用膜袋布为200g/m2,纵横向断裂强度≥6.5KN/m,撕破强堵力≥0.16KN。袋长30~55m,宽3~19m,充填后高度为0.7~1.0m。现场施工时采用分层铺设分层灌砂,上下层采用丁顺交错铺设。水面展开编织袋和沉放编织袋使用3~4只小船编成一个作业小组,每个作业小组配6~8位会潜水人员进行水上操作。施工时段尽量选择平潮和弱风时段,六级大风以上停止作业。(6)堰体填筑:堰体填筑采用吹填牛皮砂和皮带输送船封堵龙口的方法进行施工。由于牛皮砂采用喷砂船吹填时流动性较大,与堰基及表面膜袋能够较好的结合,且脱水后其防渗性较好。故上下游围堰堰体修筑时均采用吹填牛皮砂的方法进行施工。在吹填中间堰体之前,先冲填好堰脚膜袋戗台,再进行喷填。筑一层堰基喷填一层牛皮砂,逐层加高堰体,这样能使堰体砂与膜袋接触面更为密实,形成密实体。待出水面后改为石粉堰体。在填筑过程中安排专业人员观测堰体的沉降及稳定情况,控制好吹填速率,以免造成地基失稳。5水面铺展应平流状,空5.1土工格栅质量轻,是浮水物,施工前应调查清楚当地水文情况,水面铺展应在平流状下进行,不宜在潮位起落的时段施工。5.2运砂船在喷砂作业时,船体距离格栅放置外边缘最小应5.0m以上,否则,船锚容易钩起格栅,严重时会钩散格栅。6土工织物模型在三江口水闸工程的围堰工程中,通过吸收膜袋砂土围堰的优点,特别是在水