双排木桩围堰在宝应湖退水闸加固工程中的应用

陈言兵 蒋金城

双排木桩围堰在宝应湖退水闸加固工程中的应用

陈言兵 蒋金城

一、工程概况

宝应湖退水闸工程位于宝应湖和高邮湖两湖之间的大汕子隔堤上，主要功能为汛前预排宝应湖涝水，汛期挡住入江水道洪水，汛后排除宝应湖涝水，是淮河入江水道江苏省境内的一个重要建筑物。工程经多年运行存在一定的病害，在淮河入江水道整治工程中对该闸进行加固。为不影响该闸汛期的运行，须在一个非汛期内完成该闸水下结构加固。为保证加固工程干法施工，采用上下游分别填筑约80m土围堰进行挡水。

二、围堰方案设计

宝应湖退水闸加固工程施工围堰原设计方案为普通土质围堰，顶宽4.0m，边坡按1∶4比例放坡，设计土源为使用挖泥船在高邮湖、宝应湖湖区高地部分取土。但此方案存在几个方面的问题：（1）湖区取土不利于湖泊的保护；（2）湖区土源含水量太大，不利于压实作业；（3）宝应湖侧围堰使用挖泥船施工，需部分占用航道，对紧邻金宝航道通行影响较大；（4）使用挖泥船施工，围堰施工工期较长，不利于工程总体进度目标的实现。

基于以上问题的考虑并结合工程现状和土质情况，对围堰工程做了如下的实施方案：

（1）围堰顶高程取按原设计方案确定，上游施工围堰堰顶高程设为8.0m（含0.50m高防浪子堰），下游施工围堰堰顶高程设为7.5m（含0.50m高防浪子堰），宽均为5.0m，围堰两侧打双排木桩，双排木桩之间填均质粘土，土源取自15km外的南水北调工程弃土区。木桩桩长6.0m，间距 0.30～0.50m，打入土中2.5m，两侧对应木桩用φ8钢筋对拉。围堰双排木桩填土侧绑扎双层竹排，迎水侧铺设750g/m2土工膜防水。

（2）围堰迎水坡采用750g/m2土工布铺设，上下沿口用编织袋装土压实进行防护。

（3）围堰横断面如图1。

图1 围堰断面设计图

三、围堰安全复核

1.抗滑稳定计算

围堰内抽完水时，K=F垂直·ξ/ F水平=5.46＞1.30，故安全（土体之间的摩擦系数取ξ＝0.4）。

2.抗倾覆稳定计算

围堰内抽完水时，K＝M正/M负=4.43＞1.50，故安全。

3.整体抗滑稳定计算

根据地质资料，整体抗滑稳定计算采用瑞典圆弧滑动法验算，电子计算机软件计算成果见图2。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），围堰边坡安全稳定系数K不小于1.05（4～5级），故安全。

4.木桩受力复核

经计算复核木桩打入深度为2.5m时，考虑主动土压力Ea、水压力Eh等对拉筋位置求距，计算出被动土压力Ep均小于理论被动土压力，故安全。

四、围堰施工

1.施工流程

定位放样→打桩→扎竹排→铺设防水土工膜→筑入土方→筑土袋子堰→抽水→加固。

2.定位放样

受静水总压力及受力中心的影响，结合经济适用、安全富余的原则，围堰的中心部位采用近似弧形以减少水压力。

3.木桩施打

围堰桩采用长6.5m杉木，打桩机械采用长臂挖掘机，打桩采用静压加锺击的方法进行，打桩和土方填筑交替分段进行，即打入一段15m左右的木桩后，就进行钢筋加固联结，铺设双层竹排和土工膜，筑入土方，上述工序完成后再进行下一段木桩的打入。

4.绑扎竹排

机械打好桩后（含横向联接），在筑入土方前绑扎竹排、铺设土工膜，以防止土方流失及成形围堰的塌陷。根据水深及桩的间距，定做一定长度及宽度的竹排，然后用铁丝进行绑扎，竹排应从河床底延伸至水面上0.50m，套扎在围堰桩内。

5.筑入土方

筑入土方采用排水挤淤的方法进行施工，筑入的土方必须采用硬质粘性土，土源从南水北调工地弃土区购入，用自卸车陆路运到工地，用装载机筑入。分层填筑，直至填筑至水面以上；水面以上土方必须分层填筑、压实。筑入土方过程中注意经常检查木桩以及对拉钢筋，防止木桩发生倾斜。

图2 瑞典圆弧滑动法计算成果图

6.围堰防护

筑入土方一出水面，两边用袋装土加固，并在临水侧铺设土工布，以防风浪冲刷。

7.闸塘抽水

围堰内排水应控制降水速率，分阶段进行。在水位每下降30～50cm左右时适当停顿，使围堰逐步稳定。同时，在抽水过程中加强观测，一发现异常，采取相应的补救措施。

8.围堰加固

抽水结束后，根据围堰的实际情况进行加高或内、外侧加固，直至成形。

9.围堰的管护

闸塘排水和施工期间必须配备足够的备用土源以及防汛物资，并加强值班、巡查工作，机械随时待命。

在上下游设置水尺，加强水情和围堰变形观测、巡查，并做好记录，如遇超设计标准水位，应及时启动应急预案。

五、围堰拆除

围堰拆除流程：闸塘充水→木桩、竹排、土工布拆除→水上土方拆除→水下土方拆除。

围堰木桩及主要土方采用长臂挖掘机分段拆除，首先将木桩等拆除，然后分段先拆除水上土方，利用长臂挖掘机优势将围堰水下土方拆除，拆除同时复核围堰范围内底高程，防止留有坝梗。

六、使用效果与总结

该工程围堰在使用过程中除个别木桩发生倾斜等情况，其他均正常，围堰变形、沉降观测反映的各项指标均符合规范要求。在整个施工过程中安全运行了8个月。在此期间还因南水北调金宝航道输水上游水位达到设计标准6.5m，围堰经受住了考验，未发生任何险情，为整个工程的顺利实施发挥了作用。该方案与原方案相比，土方少用约10000m3，工期缩短了约25d，为水下工程实施争取了宝贵的时间。

双排木桩围堰适用与水深在2～4m之间的地域，能有效解决土源紧张、航道影响、水域保护等问题，并能有效缩短工期、节约工程造价

（作者单位：淮安市水利勘测设计院有限公司 223005 江苏省灌溉总渠管理处 223200）