研究内河岛围拦河堰建设技术

研究内河岛围拦河堰建设技术

陈臻保 罗鸣

(中交二航局)

摘要： 岛形围堰在涉水基础施工中一般都有应用。筑岛围堰作为桩基和墩台的施工平台，一般都是就地取材，基础施工区域采用土石回填，施工安全性高，施工成本低，施工进度快，有利于施工工期的紧张，以新化县境内的大洋江货运码头为背景开展施工工艺攻关。

关键词：筑岛围堰；稳定性计算；水流速

1 引言

新化县大洋江货运码头常年水深约 4 米的河床上有一些桩基，枯水期不会干涸，但水位会有所下降。通常在地基施工中，一般采用围堰施工技术，当地基位于地表水位以下时施工。该文从工程的实际情况和所处的地理环境出发，对实施过程技术和注意事项进行了详细的梳理和归纳，总体考虑了施工方案和技术要求，旨在为同类工程的实施提供借鉴。实践证明，该工程的工艺技术运用取得了圆满成功。

2 内河筑岛围堰施工技术研究

2.1 工程概况

新化县大洋江货运码头平台采用高桩框架结构，考虑到码头水位差异较大，码头设置 6 层系泊平台，码头面高程分别为 174.55 米、170.45 米、166.35 米、162.25 米、159.40 米、156.55 米，以满足不同水位下船舶系泊。港池江底设计，标高 152.33 米。码头平台长 60m，宽 18m，共布置 2 个结构段，排架间距 6.5m，每个结构段设置 5 个排架，每个排架下设置 3 个 Φ1000mm 灌注式嵌岩桩。

码头上、下游端部各设置一条长47.58m，宽5m的车行引桥，与后方陆域连接。引桥标准排架间距 13 米，每座排架下置 Φ800 灌注桩 2 根，深入河道 71.1 米宽 71 米的大洋江货运码头筑岛围堰自岸线；护坡围堰采取袋装式土筑成。设计高水位 171.71 米(20 年一遇)；设计水位较低的有 153.64 米；码头流量为 2.32 米/秒；地貌属山丘盆地。

2.2 筑岛稳定性计算

码头筑岛区边坡稳定采用易工边坡稳定分析软件，计算采用圆弧滑动法，分别采用瑞典条分法、Janbu 法、简化 Bishop 法进行分析计算，按施工期最低水位和施工期最高水位分别计算其极限状态下的抗阻力分项系数，其中施工荷载带来的不利因素考虑在施工期内进行。根据可能出现的各种受荷情况，结合各水位组合计算；施工期均考虑筑岛顶面均布 15kN/m2 堆载影响测算。

根据地质勘察报告，各地层岸坡稳定验算指标如下表所示，本计算采用固快指标进行筑岛边坡稳定验算。通过分析筑岛区地形、地质条件，对该区筑岛边坡进行多断面分析验算，均不计入施工后桩基抗滑作用。经多方法分析比较，最不利结果如下：

筑岛边坡在施工期间设计 154.93 米的低水位时，稳定性最小的抵抗能力分项系数为：1.464(瑞典条分法)；

筑岛边坡在施工期间最高水位高程为 161.44 米的情况下，具有稳定的最小阻抗系数的分项系数为：2.307(瑞典条分法)；

根据以上计算结果，筑岛坡面抗稳定性最小分项系数为 1.464。边坡采用袋装土围护加固边坡。根据以上计算结果，岛屿加固施工时所对应的水位对边坡的稳定性影响较大，因此在施工期间应选择合适的水位保证岛屿边坡的稳定性，同时在施工过程中应加强观察，在出现失稳迹象时应采取停止加载、削坡、压坡压脚、压坡减顶等措施，以确保施工安全，同时在施工过程中应采取适当的水位调整同时，在建设时要采取适当的水位，使岛坡得到保障。施工期最高水位下筑岛边坡滑动面位置见下图：

采用不同的方法计算施工期间的岛屿稳定性，经工程处理后，大洋江码头区岛屿边坡稳定性为符合《港口工程基础规范》(JTS147-1-2010)有关要求的岛屿边坡稳定性最小阻力分项系数。

筑岛土料内摩擦角 φ1 = 8 °，天然重度 R1 = 18kN/m/m/m/m，粘合度 C1 = 10kPa。资江底土层基本为粉质粘土，地基承载力特征值 fak = 200kPa，内摩擦角 φ2 = 20 °，天然重度 γ = 19.5kN/m3，粘结力 c2 = 25kPa。

按最不利工况：深水区围堰高度8.22m，双排土袋堰顶宽2m，坡比1:1，水位高8.22m验算，土袋围堰底宽为3m。

（1）堰内土袋自重

（2）水侧压力

公式中：

ρ------水的密度，取1.0×1000 kg/m³；

g------重力加速度，取10 N/kg；

h------水的深度，深水区取8.22m。

计算可知：

（3）倾覆力矩

侧压力分布图

强度沿深度呈直线分布，可知：

考虑风浪冲击影响，取安全系数2，则：

（4）抗倾覆力矩

以最不利点（背水面围堰底部角点）验算：

从而使围堰的土包稳定性符合要求。

2.3 筑岛施工方法

根据工程地质水文资料以及资江保护条例要求，本工程确定临时围堰采用土袋围堰施工工艺。利用装载机、自卸车采用进占方式，将陆域土方推入围堰内，层层夯实，直至设计标高；在筑岛填土至设计标高后，对边坡进行修整，并铺设防渗膜；再用人工填袋装土，吊起 25T 汽车，沿筑岛土方外围由下而上均匀码砌袋装土，考虑整排码装，在底部二分之一位置再加一排；待施工完成钻孔灌注桩、桩帽和横向联系后，再挖除围堰岛体土方。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)，

综合分析确定，该工程码头土包临时围堰为 5 级临时建筑(临时围堰使用年限<1.5 年，围堰高度<15 米)。围堰的高度要高于施工期间可能达到的最高水位 0.5~0.7 米(含浪高)。 围堰要求严防死守，减少渗漏。要根据实地测量的水深和流速，决定堰塞体提升面的宽度和坡度，保持堰顶宽度能够正常施工。

取围堰顶宽为2m，坡比1:1。为确保围堰底部稳定，特在围堰外围1/2处加码一排。防渗膜布置围堰堰体。下图为土包围堰的断面图。

大洋江货运码头前沿围堰区泥面标高为154.78，设计施工水位154.93-162.5，则施工深度为0.15m-7.72m，水位高时为深水作业，土袋围堰高度为7.72+0.5=8.22m；越靠近岸边围堰高度越小。

测量放线后，利用装载机及自卸汽车采用进占法将陆域山皮土推至施工区域，填筑一层碾压一层，确保筑岛土方承载力及稳定性。

目前资江水位为155.7m，考虑到筑岛前沿部分土方位于水中，为保证筑岛土方不污染水域及边坡稳定，特采取先吊装土袋形成围堰的方式；首先筑岛土方填筑至临水处（距筑岛土方坡脚线约7m），利用25t汽车吊将围堰外围底部1层土袋吊装至设计位置，隔离水域，将围堰内剩余水利用抽吸泵抽至围堰外，形成干作业；施工流程如下图：

3 结束语

近年来，随着社会经济的不断发展，河道工程建设对水域保护环境的影响逐渐受到重视，尤其是下部结构建设对环境的影响尤为突出。筑岛围堰在做好稳定性测算的同时，还能节约一定的成本，还必须做好环保措施，这样才能赢得实实在在的好处。因此，我们要把环境保护作为工程的重点来抓，对有利于环保的施工工艺要逐步改进，这样才能确保造福社会的惠民工程得到真正的实惠。

参考文献

[1] 姚志安，陈炳耀 ,《桥梁建设》.深中通道伶仃洋大桥筑岛围堰施工关键技术.

[2]  汤柯平,《建筑实践》2020年第5期.筑岛围堰（土围堰）一般应用于跨河桥梁涉水基础施工.