钢板桩围堰作为一种高效且具竞争力的深水基础施工技术,在现代工程建设领域占据着重要地位,其设计简便且易于操作,积累了丰富的实践经验(参考文献[1-4])。这种技术的优势在于能够实时监控施工过程中的各个阶段,从而及时响应并解决可能遇到的异常状况。设计围堰时,不仅要确保其防水和防渗功能,还要追求结构的简化与施工效率的提升(参考文献[5-6])。
复合土工膜因成本效益高、铺设快捷以及优秀的防渗特性,成为了土石围堰防渗层的理想选择,尤其在缺乏黏土资源的区域更为突出(参考文献[7-8])。然而,由于围堰填料与防渗结构间可能产生的不均匀沉降(参考文献[9]),复合土工膜在与防渗墙接触部位易遭受损害,这是一个常见的问题。
鉴于上述挑战,本研究项目创新性地融合了复合土工膜与钢板桩防渗墙,提出了一种围堰防渗结构及其施工方案,该方案涵盖了钢板桩防渗墙、复合土工膜及混凝土底座等关键组件。这一技术已在百色水库灌区银屯进水口工程中成功应用,证明了其可行性与有效性。
通过结合两种材料的优点,即钢板桩的强度与稳定性以及复合土工膜的防渗能力,该围堰系统不仅提升了整体结构的安全性和可靠性,还优化了施工流程,减少了潜在的环境影响,展现了其在水利工程中的巨大潜力。
本工程的特点体现在采用了复合土工膜与钢板桩相结合的双重防渗体系,其中核心部分是一道由拉森Ⅵw型钢板桩构成的防渗墙。该型号的钢板桩尺寸为600mm×210mm×18mm,根据实际需要,其长度可从6米至24米不等,以确保桩底至少深入全风化层以下1米,从而提供稳固的支撑和有效的隔水效果。
在海拔高度206米以上的区域,则使用土工膜进行额外的防渗处理。为了保障围堰结构的稳定性和排水效率,戗堤后方设置了反滤层和水平排水系统,而在内坡的底部则利用抛石形成排水棱体以保护坡脚不受水流侵蚀。
围堰施工的时间窗口受到百色水库水位调度的严格限制,必须在8月中旬前完成填筑工作,以符合水库水位管理的计划。这一紧迫的时间表对施工团队提出了高效作业的要求。此外,本围堰工程规模庞大,其轴线总长达到165米,最高点高达43米,填筑总量超过30万立方米,这无疑是一项极具挑战性的大型土建项目。
综上所述,本围堰工程不仅体现了复合材料与传统施工技术的有效结合,还面临着严格的工期约束与巨大的工程规模,对施工组织与管理提出了较高的要求。
围堰填筑作业是整个工程项目中的关键环节,施工进度需严格遵循水库水位变化的时间节点进行规划。
1. **填筑I区(含戗堤部分)**:
- 总计填筑体积约10.3万立方米,主要使用土石混合料与风化石料。
- 质量标准:围堰压实区的土石混合料及风化料的压实度需达到或超过0.96,石渣料的相对密度则需大于等于0.75。
- 施工周期为17天,平均每日需填筑0.6万立方米。考虑到施工初期工作面有限和填筑效率的影响,高峰期的日填筑量将超过0.9万立方米,因此,运输能力需按1.0万立方米/天的填筑强度来配置。
2. **防渗钢板桩施工**:
- 待I区围堰填筑完毕并形成足够的工作面后,开始实施防渗钢板桩的施工,包括准备工作在内共需8天,总计1,650米的钢板桩,平均每日安装约207米。
3. **钢板桩施工与Ⅲ区、Ⅳ区围堰同步进行**:
- 当I区围堰完成后,立即启动钢板桩的施工,同时进行Ⅲ区与Ⅳ区围堰的建设。考虑到土工膜的铺设,水面以上部分的Ⅲ区与Ⅳ区围堰分为两段施工,首先完成背水侧的施工,修整边坡并铺设级配碎石垫层,之后敷设土工膜,最后填筑迎水面的堰体。
4. **基坑排水**:
- 围堰闭合后,进行基坑排水,总体积约45万立方米。其中,206米至200米间的水量约为24万立方米,预计10天完成,初始排水速率约为0.5米/天;200米至190米间的水量约为21万立方米,预计8天内完成。
5. **排水棱体施工与堰体修整**:
- 基坑基本排水结束后,开展排水棱体的施工以及堰体坡面的修整工作。
6. **子堰施工**:
- 对于226米高程以上的子堰,在主堰体完成后再根据实际情况进行施工,使用编织袋装土进行填筑。
整个施工计划需精确控制,以确保工程质量和安全,同时满足水库水位调度的需求。