混凝土铰链排沉排技术在南汀河河堤维护中的应用.pdf

2 0 1 5年第6期 水利技术监督 工程 实践 三层 含 卵石砾砂 土 和第 四层含 卵石 泥质 砾 砂土 ，颗 粒较 粗 ，承载 力较 高 ，不 易液化 ，能满 足 河堤基 础 要求 。 根据水文资料 、水工推算 和近 2年运行观测 ， 河 床有 下切现 象 ，治 理段 上 游河 床 下 切 1 m 多 ，中 下 游转 弯 段 最 大 冲刷 深 度 4 m，平 均 下 切 深 度 约 2 5 m。近几 年 随 着 报 清 公 路 完 工 ，河 床 每 年 淤 积 0 0 5 m。 根 据 渗透 管 涌破 坏 临界 水 力坡 降与 土 粒 比重 、 孔 隙度 之 间 的 关 系 ，确 定 临 界 水 力 坡 降 ，经 计 算判 断 ，该 段 河堤 基础 不 会受 管涌 破 坏 ，基 础 稳 定 。 工程区地下水位较高 ，左右岸均高 于河水位 ， 地下水类型为第四系孔隙水和基岩裂隙水 ，靠大气 降水补给，由四周山体向盆地径流 ，补给河水 ，排 泄 于南 汀河 中 。 2 2地 形地 貌 南汀河流域处于云贵高原西部 的边缘 ，横断山 脉 南延段 ，整 个流 域地 势呈北 东 向西 南方 向斜 。流 域内 的 最 高 点 为 北 面 的 永 德 大 雪 山，海 拔 为 3 5 0 4 m，最低点 为干 流 出境处 的清水 河 ，海拔 为 4 5 0 m，高差 达 3 0 5 4 m。流域 内具 有 多 种 地 貌 类 型 ， 中上游 的左半 区及 南捧 河 的上游 区为 浅切 割 构造 剥 蚀低 中山残丘地形 ，多分布表层风化剥蚀破碎严重 的花 岗岩及灰 岩 。山势 较平缓 ，一般 河浅 谷 宽 ，中 小 冲积 盆地点 缀其 中 ，如博 尚、临 沧 、蚂 蚁 堆 、勐 永 、勐捧、勐堆坝等。南汀河干流中游和南捧河 中 游多为高度切割构造剥蚀、溶蚀高中山陡坡地势地 貌 ，河谷下切侵蚀强烈 ，多呈“ V” 字型，峰谷高差 达千余米。下游区一般山高谷宽 ，多为深切割的高 山峡谷 地形 ，而 干流经 过处则 是 断 陷冲积 盆 地勐 简 军赛和 孟定两 大 坝子 ，干流 比降 急剧 减缓 ，河道 宽 浅 蜿 蜒 曲 折 ，水 流 平 缓 ，河 床 逐 年 淤 高 ，洪 灾 频 繁 。 2 3 气 象特性 南 汀河 流域 海拔 在 4 5 03 5 0 4 m 之 间 ，地 形 平 面形态极为复杂 ，变化梯度大，气候具有较为分 明 的海拔 地带性 。流域分 水线 一带及 海 拔较 高 的永 德 大雪山脉 ，气温较低 ，寒冬积雪夏天温凉；而低海 拔的河谷区和盆地坝区，气候较为炎热。从总体而 言 ，南 汀河 流域属 中山地 区典 型 的亚 热带 湿 润立 体 气候 类 型 ，其 特点 是干 湿季节 分 明 。多年 平 均气 温 为 1 7 2 2 ，日照 时数 为 1 9 0 0 2 2 0 0 h ，多年 平 8 2 均蒸发量 为 1 5 0 02 0 0 0 m m( 2 0 e m蒸 发皿 ) 。南汀 河流域多年平均降水量 1 6 0 0 mm，且降水受地形的 影响 ，汛期 ( 51 1月 ) 降 水 量 占全 年 降水 量 的 9 0 ，降水 年 内时 空 分 布 极 不 均 匀 ，年 际 变 化 较小 。 年降水 在 流 域 内分 布 状 况 是 由西 南 向 东 北 递 减 ，各区域随高程递增而增大 ，多年平均降水量在 1 1 0 0 2 7 0 0 mm 之 间 。孟 定 镇 地 处 北 回归 线 附 近 ， 属亚热 带季风气候 ， 日照长 、四季如夏 、终 年无 霜、年均气温 2 1 7 。南汀河流域 的径 流补给来 源 ，主要是来 自于印度洋的孟加拉湾 的西南暖湿气 流为水汽补给源的大气降水 。南汀河流域内洪水主 要 由暴雨 产生 ，干流 下游 段洪水 主要 来 自右岸 的南 捧河和左岸的小黑河 ；孟定坝以上的洪水主要源于 干流左岸各支流 ，部分来 自上游 的头道水河 及干 流上游 的洪水 。据流域 内水文站点 资料分析 ，洪 水 多发 生 在 61 1月 份 ，其 中 ：干 流 洪 水 发 生 在 78月份 的频率 为 7 2 3 ，南捧河 洪水 发 生在 7 8月 份 的频 率 为 8 0 ，上 游 和勐 捧 河 多发 生 在 69月 ，其它支 流也多发 生在 6 9月份。 由于 发生全流域大面积暴雨 的机率很小 ，相应洪峰模 数 不 大 。 以上 地质 地貌 和气象 特征 为在 南 汀河 河堤 维 护 中应用 昆凝土铰链排沉排技术提供了有利条件 。 3 工程施工 3 1施 工条件 3 1 1 通航条 件 在对沉排施工方式进行综合比选的过程 中，需 要充分考虑施工条件 ，以及设计所依据的这 2个方 面因素的影响。具体来说，主要影响因素有施工现 场的水域宽度 ，水域水 流速度 ，河流 流场分布特 点 ，通航 的条件以及要求 ，岸线的条件等等。由于 具体 的工程实 践 中 ，沉排 施工会 受 到施 工 区位 因素 的影响 ，因此能够支持沉排作业完成的时间是 比较 有限的。为了能够在较为紧凑 的施工进 度安排下 ， 达到理想的施工效果 ，需要使用专业的沉排船舶 ， 配合现场作业人员完成机械化施 工，以达到加快施 工 速度 的 目的 。 3 1 2 自然条 件 工程 区地 下 水 位 较 高 ，左 右 岸 均 高 于 河 水位 ， 地下水类型为第四系孑 L 隙水和基岩裂隙水 ，靠大气 降水补给，由四周山体向盆地径流 ，补给河水 ，排 工 程实践 水利技术监督 2 0 1 5年第6期 泄于南汀河中。这种 自然条件对于混凝土铰链排沉 排技术的应用是十分有利的，该工程滩群整治条件 十分复杂 ，不仅要考虑相邻滩的影响 ，同时还要考 虑 到弩滩 中段 、下段 的形成 和发 展。在 整治过 程 中，滩头降水应进行控制 ，同时对急流段的河流进 行 调 整与 收缩 。工 程实 施开 始之 后 ，应 该 结合 河 流 自然 的状 态对 本滩 进行 整治 。混 凝 土铰 链 排沉 排 技 术在这种 自然条件下使用 ，护岸整体结构稳定性等 方面的优势得到了充分的发挥 ，可以一次性达成防 护 的 目的。 3 2沉排 施工 工艺 在当前技术条件支持下 ，工程施工现场比较常 见 的铰链排沉排施工工艺有以下 3种类型 。第 1种 是基于桁架式 吊车的分条平移排体模式 ，典型的工 程项 目代表为美国的密西西 比河整治工程 ；第 2种 是旋转式起重船的分单元垂直吊排模式 ，典型的工 程 项 目代表 为 长江 铰链 排试 验 ；第 3种 是基 于 水上 的连续 水平 拉 排模 式 ，典型 的工 程项 目代表 为 南京 的水利建筑工程。与前面所提到的基于桁架式 吊车 的分条平移排体模式 以及旋转式起重船的分单元垂 直 吊排模式相 比，基 于水上的连续水平拉排模式综 合优势更加 的确切 ，表 现在具有更快 的施工速度 ， 更有效的质量控制 ，更高的机械作业效率 ，更流畅 的施工程序 ，更加可靠的施工质量 ，更加可靠 的安 全性等特点 。因此 ，在对该工程沉排施工工艺进行 综合比选的过程 中，最终确定采取基于水上 的连续 水平拉排模式作为最终施工模式。具体施工布置如 图 2所示 。 图 2铰链 混凝 土板 沉排施工布置图 3 3 施 工 程序 首先 是 系排 梁浇 筑 的养护 、沉 排 土 工布 的加工 以及 卷 制 、土板 的预 制堆 放环 节 以及 连 接环 螺 栓 的 制作 、水位变幅区的铺筑等等；其次是沉排工作船 的抛锚 以及定位工作 、地垄的埋设 、对排体单元 的 拼 装并 完成 水运 ；再 次是 沉排 以及 土工 布 同步沉 放 流程 ；最后 是在 水下 作业 面 中完成 对 相关 参 数 的检 测工作 ，并根据工程建设实际要求 ，对沉排船所处 位置进行适当的调整与处理 ，期 间与沉排工作船相 关的具体设备配置标准见表 1 。 表 1 有 关沉排工作船的具体设备配置 序 沉排工作船配置 设备 数量 规格 l 作业平台 l 2 3 m x1 4 m 2 移动面体系 4 2 3 m xl 2 m 3 力梁体系 5 2 2 m 4 牵 引 体 系 3 1 0 2 O t 5 移排动力 8 5l 2 t 6 发电设备 3 6 0l 6 O k V A 7 锚定定位体系 6 8 2 0 t 8 布他及输布系 l 2 3 t 3 4沉 排试 验施 工 岸坡状况 、流速流向等一系列因素对施工有较 大影 响，并且进行了 沉排施工试验大纲 的编写 ， 并对 实 验测试 及施 工 中 的数据进 行 了处 理 ，在 此基 础上编写 了 沉排试 验施工总结 。在保证施工 质 量 和达 到设计 要求 的前 提 下 ，施 工 单位 提 出 了沉 排 施工技术的具体措施 ，其工艺指标与预期 目标是基 本一 致 的 。 主要技术指标 ( 1套沉排船舶机械) ： ( 1 ) 排首 上 岸 61 5 m，4 0 6 0 mi n ；排 尾下 沉 1 52 5 m，3 05 0 m i n ；沉 操作 3 08 0 m，5 0 9 0 mi n ；移船定位 3 O一 5 0 m i n 。合计 时间 3 5 h 。 ( 2 ) 卷扬 机 8 1 5 t 的 6台 ，51 0 t 的 6台 ，发 电机 9 0 k W 的 2台 。 ( 3 ) 牵引梁共配置 4套 ，分别将其设置于倒拉 排首 位 置 、拉 排 位置 、止 排位置 、以及 排 尾下 沉 位 置 ；同时确保与牵引梁所对应的缆绳 以及转向装置 对应 就 位 。 ( 4 ) 根据沉 排 区流 速 取 值 对沉 排 船 施 工 安 排进 行合理控制 ：在测定沉排 区流速低于 1 0 m s的情 况下 ，可以使沉排船保持正常施工状态 ，在测定沉 排区流速高于 1 0 m s的情况下 ，需要在沉排 区上 游设定排船 ，同时固定排位 以确保沉排施工的整体 质量 。 8 3 2 0 1 5年第 6期 水利技术监督 工程 实践 ( 5)施 工 速 度 ：将 沉 排 量 控 制 在 2 5 0 0 3 5 0 0 m d区 间 内 ，其 中，排 首 上 岸 时 间 、排 尾 下 沉时间、以及移船定位时间基本 固定 ，将其 比例控 制 为 5 ： 4 ： 5 。 3 5施工 质量控 制 与检验 ( 1 ) 系排 梁 。 用 于 对 其 顶 面 高 程 、平 面位 置 ， 预埋拉排钢筋环布置等施工质量 的控制。 ( 2 ) 预制块。用于对混凝土强度、混凝 土板制 作 质 量 、模 板 强 度 、尺 寸 误 差 ，受 力 筋 规 格 等 的 控 制 。 ( 3 ) 排体沉 放。主要将 其作 用 于排体 混凝 土 板间铰链 ，使该区域 内的铰链连接更加 的稳定与 牢 固，同时可以通过排体沉放 的方式对其搭 接宽 度 进 行合 理 控 制 ，在 沉 排 操 作 过 程 当 中 遵 循 自下 而上的基本原则 ，使排体下沉更加的缓慢 、舒 展 ， 提高布排连接的可靠性 ，确保排体定位的准确性。 4 结 语 在河堤技术 中，除了混凝土铰链排沉技术可以 用来维护该工程河堤以外 ，还有许多其他 的技术被 广 泛运用 ，无 论 是 哪 一 种 型 式 ，都 要 根 据 水 文 条 件 ，抗洪 要求 ，以及 地质情 况 ，周边 环 境等 因素进 行综合选择 ，在做好河堤维护的同时保持生态平衡 和环境保护。 参考 文献 1 高志伟立式混凝土 预制板施 工工艺推 介 J 农 业科技 与信 息 ， 2 0 0 8 ( 1 8 ) 2 陈肃利 ，曾令木 镇扬河段人 民滩铰链排护岸 J 水利水电快 报，1 9 9 9 ( 0 4) 3 贾玉爱生态水利设计理念在城市河道治理美化工程 中的应用 J 水利技术监督 ， 2 o 1 2 ， 2 0 ( 0 5 )： 6 0 6 2 ( 上接第 8 0页 ) 采用跟管钻进的施工方式。钻进过 程中根据实际情况对钻进压力进行调节 ，同时利用 各种测量仪器及时校正钻杆倾角防斜纠偏 ，以保证 钻 孔质 量 。 4 2 2岩坎 岩 石灌浆 由于预留岩坎岩石破碎情况严重 ，同时渗漏水 情 况也 十分 明显 ，因此 必须采 用特 殊 的灌 浆方 法 。 ( 1 ) 提高灌浆压力。在保证岩坎岩石稳定性的 前提下 ，力争在较高的压力下进行灌浆作业 ，以期 增加浆液的扩散范 围和密实度 ，提高预留岩坎 的防 渗 效果 。 ( 2 ) 缩小 段长 。对 于岩性 较差 岩层 ，采 取缩 小段长的方 式 ，减小段 内裂隙的差异 ，提高灌 注 质量 ，例 如 将 5 m 的段 长 ，分 解 为 2 m、1 5 IT I 、 1 5 IT I 三段 ，以保证达到灌浆设计压力 ，提高扩散 半 径 。 ( 3 ) 形成反 滤滞 浆体 。对 于透水 率较 大 的岩 石 ，如果 没有 返 水 ，则 利 用 清 水 向孔 内冲灌 粗 砂 、 中砂 ，使其堵塞岩石裂隙的通道 ，形成 反滤 ，建立 阻浆滞浆体。 ( 4 ) 采用间歇灌浆 的方法进行灌浆 ，间歇的时 间 1 53 0 rai n不 等 。 ( 5 ) 对于吃浆量极大的灌浆孔 ，采用堵漏与灌 浆相结合 的方法 ，采用以上方法进行灌浆后 ，在距 其 3 0 c m左右处进行钻孔压水检查 ，若 透水率不满 足灌浆标准要进行补灌 ，直到合格为止 。 8 4 4 3结束 与封孔 在设计压力下进浆 率小于 0 4 L ra i n时，延续 3 0 ra i n结束灌浆 。然后将灌浆孔扫到孔底 ，并注入 0 5 ： 1的水 泥浆 进 行 返水 置换 ，待 返 浆 液 达到 要 求 后 ，利用纯压式灌浆 2 h结束 。 5 结 语 通过对导流明渠高边坡开挖支护、边坡加固工 程施工以及预留岩坎防渗灌浆处理等不同工作内容 采 取相应 的技 术 措 施 ，确 保 了导 流 明 渠施 工 质 量 ， 为相 关工程 的各 项施 工积 累 了宝贵经 验 。 参考 文献 1 巴兴礼瓦房城水库滑坡治理预应力锚 索施工 J 水利技术监 督 ， 2 0 1 3 ( 0 6) 2 廖仕信观音岩水库工程施工导流设计研究 J 水利规划与设 计 ， 2 0 1 4 ( 0 6) 3 陈如寿水库工 程高 边坡 开挖施 工技术 J 水 利技 术监 督 ， 2 0 1 4( 0 5 ) 4 盂宪伟潘 口水电站导流洞进 口高边坡开挖支护施工综 述 J 水利水 电施工 ， 2 O l O ( 0 2 ) 5 邓耀启 ，柴喜洲 ，绘元海宫山嘴水库 3一# 和 4一# 导流洞进 口 明渠施工技术 J 水利水 电技术 ， 2 0 1 0 ( 0 5 ) 6 涂斌 ， 孙 金山 某水 电站 导 流洞施 工对 边坡 稳定 性影 响 分析 J 人民长江， 2 0 1 4 ( 0 5 ) 7 张大雷 ， 赵 晓辉 水平铺盖 与竖直 悬挂帷幕 相结合在解 决岩溶 坝基水 库渗透稳定 问题 中的应用 J 水 利规划 与设计 ，2 0 1 4 ( 0 7)