中小河流顺河围堰施工方案探索

陈 峰 丁国莹

（1.扬州市润扬河工程管理处，江苏扬州 225009；2.江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏 扬州 225217）

1 工程概况

扬州市古运河瓜洲运河整治工程全长15 km，涉及邗江区、经济开发区、广陵区。其中，对两岸险工段采用混凝土挡墙防护总长达到20.025 km，由于古运河瓜洲运河不能断航，修筑这部分混凝土挡墙必须修建顺河围堰挡水，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑混凝土挡墙。因此，围堰施工是本工程施工的最重要的关键点，围堰堰体的质量安全、施工方案的合理可靠、围堰维护的防护措施直接关系到古运河瓜洲运河整治工程施工的质量、安全与进度能否达到预期目标。

2 初步方案

由于古运河处于市区，调土运输极为不方便。另外，施工单位出于对自身经济利益、施工工期等因素的考虑，没有采用原设计中草袋围堰的施工方案，而是采用从河道中取土填筑围堰，具体施工方案主要有以下几个步骤：

（1）围堰采用两侧打钢管桩插竹笠挡土，中间由水上挖掘机开挖河道疏浚土方填芯的结构形式。

（2）根据现场实际测量，围堰处水深大都在1.5～1.8 m，经测算，围堰填筑用水上挖掘机施打钢管桩，钢管桩入土深度需保证在3.0 m 以上，施打钢管桩的间距为0.4～0.5 m/根。

（3）围堰内坡底角距混凝土挡墙底板开挖线1.0 m 以上，围堰施工采用先打内侧钢管桩控制围堰填筑位置，再于施工过程中边填筑边测量，确保围堰位置准确。

（4）内外两侧钢管桩施打净宽为3 m，竖向钢管桩施打完成后，顺钢管桩外侧水面以上采用纵向钢管通长布置，横向钢管1.0～1.2 m/道，并对纵横向钢管用扣件拉结，以形成一个整体。

（5）钢管桩采用6.0 m 长钢管，水深为1.5～1.8 m，钢管在水面以上一般为0.5～0.8 m，实际入土深度为3.5～4.0 m（包括面层淤泥厚度）。

（6）纵横向钢管拉结完成后，采用人工将挡土竹笠顺钢管桩内侧插入土中0.1～0.2 m。考虑到经济性，先在岸上采用12# 铁丝将竹笠拼接至1.8 m 以上高度（大于水深），再顺钢管内侧插入拼接完成的挡土竹笠，每片竹笠插入后采用12# 铁丝与钢管连接，所有纵向挡土竹笠之间均采用12#铁丝连接成一个整体。

（7）围堰外侧框架完成后，即可进行围堰填芯施工。采用水上挖掘机填芯前，在围堰内外侧钢管桩之间铺设6.0 m 宽防渗膜以增强围堰整体性及防止填芯土方流失。防渗膜两侧用铁丝固定于钢管桩上，中间填土后沉入河底。

（8）水上挖掘机挖土填芯采取分层填筑稳定，共计分四层填筑：第一层填土厚度控制在0.8～1.0 m，第二层填土厚度控制在0.5～0.6 m，第三层填土填筑至水面，第四层填土填筑水上部分，每层填土间隔时间不少于24 h，并保证填筑完成的围堰高出水面0.3～0.5 m。

（9）围堰填筑完成后，将防渗膜覆盖于堰顶并用铁丝连接牢固。

（10）防渗膜应选择质量不小于350 g/m2的涤纶无纺土工膜，其性能指标和施工工序必须执行《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98）标准，且土工膜不允许有针眼、疵点、裂口、裂纹、孔洞和厚薄不均匀或退化变质等。

（11）铺设防渗膜时，一定要自下而上铺设。膜与膜之间及膜与基面之间要压平贴紧，但不宜将膜拉得过紧，一般可略松一点，以不在膜底留有气泡为准。因为土工膜比较薄且很轻，铺好以后，在未铺好保护层以前，极易被风吹动，所以，一次铺膜面积不宜达大，最好边铺膜边盖保护层土料以起到固定作用。钢管围堰断面见图1。

在实际施工过程中，由于堰址处淤泥较厚，大部分区域达到1.5～2m，从河道中取的淤泥砂性较大，每层填土填筑时间较快没有达到方案要求等原因，即使施工单位采取很多补救措施，绝大部分围堰仍长时间不能成型且不能完全露出水面，使整个工程说明：

图1 钢管围堰断面图

1.图中单位以“m”计；

2.围堰采取打双排钢管，排距3.0 m，钢管纵向间距0.4～0.5 m，水上部分用钢管顺围堰纵向与立管连接，两排钢管之间加横向钢管用扣件拉结，以形成一个整体，并沿钢管内侧插竹笠，铺设防渗膜，最后用水上挖掘机挖河道土方分层填筑围堰内侧。的进度计划受到严重影响。

3 吹砂袋填筑围堰方案

为了赶工期，经多次试验并对局部河段成型围堰进行分析，决定采用泥浆泵吹砂袋填筑围堰方案。

3.1 施工准备

准备规格为250 g/m2的防老化土工布、长6 m 的圆木桩以及水力冲挖机组等。砂袋长度为50 m，在砂袋一端的上部开一个进水口，另一端的上部开一个排水口，对进排水口均需做好袖口，以便与管路相接。

3.2 施工步骤

（1）由于钢管桩稍微移动就不能受力，围堰采用两侧打木桩，中间用吹砂袋吹砂做为挡水材料的结构形式。

（2）两侧木桩的作用是对吹砂袋进行定位，木桩的入土深度必须得到保证，经过试验，木桩打下去入土3 m、间距达到1 m 便可有效控制吹砂袋移位。

（3）内侧木桩的位置较为重要，不仅要考虑以后基坑开挖的工作面，还要给基坑排水留下位置，以便开挖明沟或者安装井点排水设备。

（4）内外两侧木桩施打宽度以稍宽于吹砂袋的宽度为宜。如果在吹砂过程中，发现局部木桩存在薄弱环节，可以在木桩中间加密打钢管桩临时支护。

（5）吹砂袋里的土最好不要含有黏性土，以河砂为最好。吹砂袋分层填筑时，上层的吹砂袋不宜吹得过满，以免容易产生滑动。

（6）圆木桩梢径不得小于12 cm，入土深度为3.5～4.0 m。临土侧木桩起固定砂袋围堰施工位置及防止内侧基坑开挖后砂袋围堰发生滑移的作用。砂袋围堰断面见图2。

在实施吹砂袋填筑围堰方案后，围堰成型出水的时间明显缩短，且采用堵漏结合井点排水常规方法可以解决渗水现象。

4 抗渗稳定计算

采用江苏省水利勘测设计研究院有限公司的土堤渗流稳定计算程序对两种围堰方案进行验算抗渗稳定，结果如图3 所示。

经计算，两种围堰方案均能满足抗渗稳定的要求。

5 经济比较分析

按图纸设计500 m 一个施工段计算。

5.1 钢管围堰

（1）钢管扣件租赁

①纵向立管：（500 m/ 0.4 m +1）×6.0 m×2 侧=15012 m

②纵向横管：500 m×2 侧=1000 m

③横向拉管：（500 m/ 1.0 m+1）×3.5 m=1754 m

④横向拉管扣件：（500 m/ 1.0 m+1）×2 侧=1002 只

⑤立管横管连接扣件：（500 m/2.0 m 道+1）×2 侧=502 只

图2 砂袋围堰断面图

图3 中小河流施工顺河围堰钢管围堰渗透计算

⑥横管套接：500 m/ 6.0 m×2侧=168 只

每段工期按3 个月租期计算，租赁费为：

钢管：17766 m×1.03（损耗）×90 d×0.023 元/d=37879 元

扣件：1672 只×1.03（损耗）×90 d×0.018 元/ d=2790 元

局部钢管弯曲调直或遗失赔偿费：17766 m×2 元/m（平均）=35532元

（2）竹笠费用

500 m/1.4 m（竹笠宽）×2 块拼接×2 侧=1432 块×1.03（接头损耗）×26元/块=38349 元

（3）防渗膜

6.0m（宽）×500 m（长）×1.03（接头损耗）×3.5 元/m2=10815 元

（4）铅丝等小型辅材费

（38349 元+10815 元）×5%=2458元

（5）挖泥船填芯费用

3.0m（宽）×（1.8 m 水深+0.5 m出水面+1.0 m 淤泥厚）×500 m（长）×18 元/m2=89100 元

（6）人工绑扎竹笠、协助打钢管、拔钢管等人工费

4 人×90 d×100 元/ d=36000 元

（7）机械转运钢管扣件竹笠等费用

200 元/ d×90 d=18000 元

（8）围堰拆除机械人工费用

120 元/ m×500 m=60000 元

小计：330923 元/ 500 m=661.85元/m

5.2 砂袋围堰

（1）6.0 m 圆木桩购置摊销

（500 m/ 1.0 m+1）×2 侧×1.03（损耗）×200 元/ 根×15%（摊销）=30962元

（2）砂袋购置费用

（6.0 m+4.0 m+3.0 m+2.0 m）×2层×1.03（损耗）×500 m×3.5 元/ m2=54076 元

（3）吹砂填筑

（5.0+1.0）/ 2 m×3.3 m（高）×1.03（损耗）×500 m×32 元/m3=163152 元

（4）其它小型辅材费

（30962 元+54076 元）×5%=4252元

（5）机械转运木桩、砂袋等费用（施工按30 d 计算，拆除按30 d 计算）

400 元/ d×60 d=24000 元

（6）水上机械打、拔木桩机械及人工费（施工期按30 d 计算，拆除按30 d 计算）

水上机械：600 元/d×60 d=36000元

人工：6 人×60 d×100 元/d=36000元

（7）水上挖泥船砂袋围堰土方挖运

（5.0+1.0）/2 m×3.3 m（高）×1.03（损耗）×500 m×28 元/m3=142758 元

合计：491200 元/ 500 m=982.4元/m

砂袋围堰比钢管围堰造价高出约320.55 元/m，且成型的围堰上部因断面较小，每层砂袋之间漏水现象较为严重，加大了施工期排水工程量，对基坑开挖较为不利。但钢管围堰施工期比吹砂袋围堰长，对每次挖土填芯高度必须严格控制，需待下层土稳定后方可进行上层土填筑，且稳定期较长。因此，对工期要求比较急的工程可采用吹沙袋围堰。

6 经验与教训

在中小河流施工顺河围堰时采用从河道中取土填筑围堰的方法，材料简单、施工方便且经济效益突出，但通用性不好，适宜在水深浅、有滩涂且填筑材料为黏性土的情况下围堰方能容易成功。对于堰址处有较厚淤泥的河道，宜先清理淤泥再采用吹砂袋填筑围堰的方案。由于古运河瓜洲运河各段河道具体的施工条件不同，综合各方面因素，需要采取适宜的围堰方案进行施工，而不可拘泥于采用一种围堰形式。