汾河太原段治理三期工程施工方案設計

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摘要：啟動實施汾河太原段綜合治理三期工程是山西省為改善太原市生態(tài)環(huán)境的重要舉措，文中就該工程的施工難點和重點進行了分析，提出了相應的施工方案設計，對工程的實施起到了一定的指導和借鑒作用。

關鍵詞：施工導流；防滲；土方平衡

1汾河太原段綜合治理三期工程建設概況

汾河為黃河的一級支流，是山西省境內(nèi)的第一條大河，全長約710km，流經(jīng)太原市區(qū)段汾河長度近40km。1998年以來，為改善城市環(huán)境，太原市政府對主城區(qū)段總長約20km的汾河河道分兩期進行了綜合治理。2010年為進一步改善太原市生態(tài)環(huán)境，提升城市品味，創(chuàng)建宜居城市，啟動實施了汾河太原段綜合治理三期工程。汾河太原段綜合治理三期工程處于汾河中游太原市區(qū)段，北起二期工程治理段末端（祥云橋南500m處），南至晉祠迎賓路南2km處，長度12.0km，呈南北向展布。本項目的主要建設內(nèi)容包括以下幾部分：1）堤防工程：包括移堤和現(xiàn)有堤防加固兩部分。河道移堤總長度14.1km，其中樁號0+000~10+400西大堤西移，長度10.4km，樁號8+300~12+000東大堤東移，長度3.7km，；移堤后河道拓寬至430~450m。剩余的現(xiàn)有堤防進行加固處理，長度約10.3km。2）蓄水池工程：治理段共設有1號、2號兩座壅水閘壩，分別布置于樁號7+400和樁號11+800的主槽內(nèi)，形成2座蓄水池，池長分別為7.4km和4.4km，總蓄水量1450萬m3，蓄水面積440萬m2。兩座壅水閘壩均由三部分組成：即位于中部的壅水閘和兩側的液壓壩。其中，壅水閘布置在中間約100m寬的排沙行洪槽范圍內(nèi)，閘壩上游側設工作橋，兼做蓄水池兩岸人行交通橋。通航建筑物均布置在壅水閘的中間，共2座，可利用現(xiàn)有主槽作為主航道，滿足三期工程治理段至汾河二壩河道的水上通航。三期工程航線全長11.8km，通航建筑物采用單線單級船閘。3）排污暗涵工程：排污暗涵的作用是截斷兩岸邊山支溝降雨初期水質(zhì)較差的小流量洪水，以減少對汾河蓄水池水體污染的幾率。暗涵最大設計流量25m3/s，支溝匯入前暗涵凈尺寸為3m×3.5m（寬×高），支溝匯入后的暗涵凈尺寸為4m×3.5m（寬×高）。本期治理段暗涵起點與二期工程東西暗涵相接，向下游延伸至治理段末端，設計總長度為24km（東西暗涵各12km）。4）防滲墻工程：根據(jù)地質(zhì)勘查資料分析，蓄水池若不做防滲處理，年補水費用將增加4440～5400萬元，同時蓄水池滲漏將使兩岸的地下水位抬高，可能會對兩岸形成一定的浸沒影響，所以，對蓄水池進行防滲處理是十分必要的。經(jīng)比較確定采用垂直防滲方案，蓄水池東西兩岸縱向采用防滲墻和暗涵組合的型式，在平面上防滲墻與暗涵錯開布置，防滲墻設置在暗涵的臨水側，暗涵與防滲墻之間水平鋪設厚1m的黏土層連接，形成防滲墻—暗涵防滲體系，東西兩岸縱向垂直防滲墻各12km。兩座壅水閘壩底板段前端垂直河道設有一道垂直防滲墻并與蓄水池兩側縱向防滲墻“T”接。

2施工重點及難點分析

本工程為河道疏浚蓄水美化工程，其中施工導流、垂直防滲工程以及土方工程是工程施工組織設計的重點及難點。1）工程全部位于汾河河道內(nèi)，建筑物施工必須進行施工導流，由于工程施工線路較長，導致導流工程量大，同時主體工程所處河道地下水埋深較淺，河堤、暗涵以及蓄水建筑物基礎施工是均需要進行降排水，因此，選擇合理的施工導流及施工降排水方案，是加快施工進度、確保工程施工安全的重要環(huán)節(jié)。2）防滲工程主要包括水泥土地連墻和高噴防滲墻，水泥土地連墻總防滲面積為32.61萬m2，高噴防滲墻進尺1.06萬m，施工線路長，是控制工程質(zhì)量和施工進度的關鍵項目，確定合理的防滲墻施工方案是是施工組織設計的重點。3）本工程土方開挖量為681萬m3，回填量為587萬m3，工程量大，投資約1億元，占建筑工程費用的1/7。為了控制和降低工程造價，減少土方的二次倒運，加快施工進度，進行合理的土方平衡是十分必要的。

3施工導流

3.1導流標準

本工程蓄水工程的等別為Ⅲ等，相應壅水壩及岸墻按3級建筑物設計；船閘的工程等級為Ⅶ級，相應永久性主要建筑物級別為4級，次要建筑物按5級建筑物設計，根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2004）的規(guī)定，導流建筑物級別為5級。本工程采用汛期與非汛期相結合的導流方式，導流建筑設計洪水標準為5年一遇，主河道洪水流量汛期為1250m3/s，非汛期為167m3/s；風峪河非汛期為0.98m3/s。

3.2導流方式

3.2.1堤防工程

堤防施工導流方式為圍堰圍護，原河道泄流。1）原大堤加固段導流：現(xiàn)狀大堤可利用長度為10.3km（東岸2.7km，西岸7.6km），需進行加固處理，該施工段利用汛期施工，將原大堤填筑至設計高程。依據(jù)5年一遇汛期洪水流量，經(jīng)計算河道水深為3.5m，低于現(xiàn)狀堤頂高程，故加高堤防施工時利用原大堤擋水，原河床泄洪。原大堤迎水面防護施工時采用非汛期圍堰，依據(jù)5年一遇非汛期洪水流量，非汛期圍堰時水深為1.1m，圍堰設計高度為1.6m。2）改線堤段導流：大堤改線段采用非汛期施工。依據(jù)5年一遇非汛期洪水流量，非汛期圍堰時水深為1.1m，圍堰設計高度為1.6m。

3.2.2其他建筑物

壅水閘壩施工采用分期導流，非汛期圍堰。一期圍護右岸，圍堰高1.7m，原河道泄流；二期圍護左岸，圍堰高2.0m，利用建成的液壓閘壩段泄流?？紤]汾河二期工程暗涵下泄雨污水的導流，根據(jù)實際情況，在治理段首端-南環(huán)高速段河道中間開挖一條10m寬的導流渠，深1.0m，將上游暗涵下泄水導入南環(huán)高速橋下游現(xiàn)有小主槽內(nèi)。

3.3基坑排水

施工期間在基坑內(nèi)沿基坑輪廓線布置排水溝，水經(jīng)排水溝匯入集水井，在井邊設置水泵站，將水從集水井中抽排。東西暗涵基礎強夯施工采用管井降水。根據(jù)汾河二期工程實際施工排水估算本工程為912600臺時。

4防滲工程施工

4.1防滲工程布置

根據(jù)地質(zhì)情況，蓄水池存在滲漏和兩岸浸沒等問題，需采取防滲措施。經(jīng)比較確定本工程采用垂直防滲方案，防滲墻采用水泥土地連墻和高噴防滲墻，蓄水池閘壩下及跨越南環(huán)高速路橋、小店橋和風峪河口等地段時，防滲墻采用高壓噴射注漿法，其余地段采用多軸攪拌水泥土地連墻防滲墻。兩岸縱向防滲墻平行于兩岸暗涵布置，總長度約24km，是防滲工程的重點。防滲墻采用與岸墻錯開布置的方式（見圖1，該圖為東岸布置方案，西岸相同），即防滲墻平行布置于岸墻和暗涵之間的一級平臺上，與暗涵組成防滲體系，即通過填筑在暗涵內(nèi)側齒墻上的寬9.2m、厚1m的黏土層將防滲墻和暗涵連接，形成防滲墻—黏土—暗涵防滲體系。防滲墻距岸墻控制線7.2m，待岸墻、暗涵及其內(nèi)側的黏土層、墻后填土施工完成后再行防滲墻的施工。防滲墻底高程伸至隔水層內(nèi)0.5m，防滲墻頂至水平黏土層頂面。

4.2水泥土地連墻施工

水泥土地下連續(xù)防滲墻墻體固化材料采用普通硅酸鹽水泥，成墻厚度不小于20cm。滲透系數(shù)不大于10-6cm/s，樁間搭接長度按15cm控制，鉆具垂直精度不小于1/200。成墻后要求墻體完整連續(xù)，滿足防滲要求，允許比降不小于50。防滲墻施工工序為：起重機懸吊多頭攪拌機定位下沉，啟動帶有攪拌頭的攪拌機，沿導向架攪拌下沉；攪拌機下沉至設計深度后，提升20cm，開啟灰漿泵從攪拌機中心管下端管口壓開單向球閥，將水泥漿壓入土中，邊噴漿邊旋轉邊提升；重復攪拌下沉，使軟土和水泥漿攪拌均勻，重復攪拌提升。

4.3高噴防滲墻施工

高壓噴射注漿成墻采用擺噴法，擺角15°，孔距0.6m，要求成墻厚度不小于15cm。防滲墻施工前應進行高噴試驗，以選定合理的施工參數(shù)。防滲墻施工工序：測量放線→鉆進→成孔檢查→下入三重管→高壓灌漿→封孔。為保證高噴防滲墻的搭接厚度，高噴防滲墻鉆孔施工時應嚴格控制孔斜率，孔斜率應按不同孔深控制，孔深小于10m時，孔斜率不大于2%，孔深小于20m大于10m時，孔斜率不大于1%，孔深大于20m時，孔斜率不大于0.8%。

5土方平衡

本工程土方開挖回填量大，投資約1億元左右，約占建筑工程費用的15%。制定合理的土方平衡規(guī)劃，對于降低工程造價，加快施工進度，具有積極的作用。土方平衡規(guī)劃原則一般為：1）優(yōu)先考慮就近利用，減少土方倒運運距。2）合理確定工程區(qū)不同區(qū)域的施工順序，減少可利用開挖料的堆存場地，提高開挖料一次利用率，較少二次倒運量。3）嚴格控制不可用料開挖、清除，保證可用開挖料的質(zhì)量。4）利用料堆放場的設置應布置合理，應考慮進出場、運距等方面的因素。在充分分析挖填工程的施工進度、土方挖填的數(shù)量以及挖填運距等相關因素的基礎上，進行土方平衡計算。按照施工分區(qū)布置，將整個施工區(qū)段按東西岸大約每400m分為一個施工段，土方調(diào)配首先考慮相鄰施工段或同樁號東西岸施工段之間調(diào)配；其次鄰近段調(diào)配完成后，如剩余土方或缺土，綜合考慮整個施工區(qū)情況后，進行二次調(diào)配；通過土方平衡調(diào)配計算，東岸缺土約66.2萬m3（自然方），西岸余土約66.3萬m3（自然方），樁號0+000～樁號5+219.6余土約133萬m3（自然方），樁號5+219.6至末端缺土約132.9萬m3（自然方）。由上可知，鄰近段內(nèi)平衡后，約133萬m3（自然方）土方需二次調(diào)配，調(diào)配后整個工程的土方基本可以達到挖填平衡。

6結語

汾河太原段綜合治理三期工程是汾河流域生態(tài)綜合治理的重要組成部分，工程的建成對改善太原市生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。施工方案設計對工程的前期準備和后期實施具有指導作用。

作者:侯旭 單位:山西省水利水電勘測設計研究院