沉桩式防洪堤结构形式及施工工艺探讨 本文关键词：防洪堤，施工工艺，探讨，形式，结构
沉桩式防洪堤结构形式及施工工艺探讨 本文简介：［摘要］文章详细阐述了玉龙喀什河下游粉细砂河床内防洪堤的结构形式及施工工艺。［关键词］粉细砂河床;水力沉桩;施工工艺;玉龙喀什河1工程概况项目段位于玉龙喀什河河谷冲积细土平原中下部，塔克拉玛干大沙漠西南缘，地形相对平坦，略向河流下游方向倾斜，区内地势西南高，东北低。项目段河道为细砂河床，河床开阔，河
沉桩式防洪堤结构形式及施工工艺探讨 本文内容：
［摘要］文章详细阐述了玉龙喀什河下游粉细砂河床内防洪堤的结构形式及施工工艺。
［关键词］粉细砂河床;水力沉桩;施工工艺;玉龙喀什河
1工程概况
项目段位于玉龙喀什河河谷冲积细土平原中下部，塔克拉玛干大沙漠西南缘，地形相对平坦，略向河流下游方向倾斜，区内地势西南高，东北低。项目段河道为细砂河床，河床开阔，河道宽度在900～1900m，河岸高出河底0．8～3．0m，主流摆动大，洪水在河内游荡，河岸不高，每年修建临时砂土坝等防护治理措施来防护河左岸。项目河段河道安全过洪能力只有300m3/s，超过此流量就有可能冲刷河岸堤防，洪水会对河岸造成洪灾损失。
2防洪堤结构形式
2．1现浇钢筋混凝土挡水墙+钢筋混凝土预制桩
该方案是墙式堤防工程型式，是当地成功的方案，已经在玉龙喀什河下游粉细砂河床内使用，并运行了3～7年。根据项目区工程地质条件，基础采用双排钢筋混凝土预制桩，桩深10m，用水力沉桩方法安装，沉桩顶部采用现浇钢筋混凝土圈梁连成整体。桩前设置悬挂式防冲板，预制后水平安装，在自重作用下自然沉降到垂直状态，才起到基础防冲作用。上部结构采用整体式现浇钢筋混凝土挡水墙，在背水面设置支撑，堤顶设置人行道，用于运行管理中的检查和维护。由于方案一结构刚度大，整体性好，结构重量轻，能够承受地震液化、基础不均匀沉陷等因素带来的不均匀荷载，结构稳定性好、方形断面预制桩施工相对简单、运行管理方便等优点，因此，施工中不需要开挖基础，地下水位对工程施工没有影响;堤防不需要填筑，弥补了土料质量不好的缺点。钢筋混凝土结构的整体性好，耐久性、抗震性满足规范要求。根据该方案工程量计算，建筑工程投资为790万元/km。
2．2现浇钢筋混凝土挡水墙+混凝土灌注桩
该方案是墙式堤防工程型式，已经在玉龙喀什河中游砂卵石河床内使用，已经运行了20余年。根据项目区的工程地质条件，基础采用单排钢筋混凝土灌注桩(井柱桩)，桩深15m，桩顶部采用现浇钢筋混凝土圈梁连成整体。桩前设置悬挂式防冲板，预制后水平安装，在自重作用下自然沉降到垂直状态，才能起到基础防冲作用。上部结构采用整体式现浇钢筋混凝土挡水直墙，堤顶设置人行道，用于运行管理中的检查和维护。由于方案二结构刚度大，整体性好，结构重量轻，能够承受地震液化、基础不均匀沉陷等因素带来的不均匀荷载，结构稳定性好、施工相对简单、运行管理方便等优点，施工中不需要开挖基础，地下水位对工程施工没有影响，堤防不需要填筑，弥补了土料质量不好的缺点。钢筋混凝土结构的整体性好，耐久性、抗震性满足规范要求。但是钢筋混凝土结构不能够就地取材，混凝土骨料、水泥、钢筋的运距远，基础部分预制件数量多，增加了施工难度;井柱桩数量多，需要使用打井设备，打井成孔进度慢，且细沙地层存在塌孔风险大，直接影响工程的质量和总进度。根据该方案工程量计算，建筑工程投资为1360万元/km。
2．3格宾石笼
由于工程区基础承重层为饱和细砂层，承载力低，且存在地震液化问题。格宾石笼采用对称结构，加大基础宽度，降低地基压力，减小不均匀沉陷量。由于地基土处于饱和状态，开挖时会出现流沙，开挖难度大，因此基础埋置深度控制在1m以内。为了防止基础冲刷，在基础迎水面河底设置6m×0．5m沉陷体，在水流作用下自然沉降。格宾网选择由专用机械编织成的热镀锌低碳钢丝格宾六边形格网片组装而成。双股钢丝三绞达到1080°的旋转，确保稳固性和抗拉性。孔径120mm×150mm，其中，双线绞合部分的长度不得小于50mm。填充料采用粒径15～30cm的碎石或卵石，网格内分层填筑。由于方案三采用格宾石笼，利用当地天然建材为主，没有预制构建，施工准备期短，施工技术难度低。但基础需要开挖，施工排水工作量大，施工质量和进度受地下水位限制;格宾石笼填充用的卵石至工程区运距60km，运距较远;该方案自身结构重量大，而基础承载力低，不排除发生不均匀沉降的可能性(当地已建的临时性铅丝笼防洪堤基础年沉降量达到0．5m以上);受河水冲刷作用或基础地震液化作用，结构可能会倾斜，甚至会倾倒，影响工程的正常使用。因此，卵石运距、地下水位、基础承载力都是影响工程进度的主要因素。根据该方案工程量计算，建筑工程投资为525万元/km。
2．4结构形式方案比选
以上三个方案的防洪堤功能相同，工程结构满足相关规范要求。经比较，方案一投资较省，工程结构性、稳定性、耐久性较好，技术成熟，施工及运行管理方便，运行维护费用低。方案二投资最高，井柱成井进度慢，存在塌孔风险，施工质量、工程进度不能控制。方案三工程投资最省，但是安全性最差。从安全性、经济性和使用寿命考虑，推荐方案一作为实施方案。
3主体工程施工工艺
3．1施工程序
(1)桩基施工工序。预制桩为空心钢筋混凝土桩，整体成型，预制桩为尺寸0．45m×0．45m的方形断面，长度10m，底端为尖头，桩内埋设注水管，用于水力沉桩。实心桩安装程序为:准备施工作业面→施工放线控制桩平面位置和高程→运桩→水力沉桩→校正固定→初步验收→准备纵横梁的施工。(2)堤身施工工序。防洪堤堤身为钢筋混凝土框架结构，工程施工工序为:清理基础表面→施工放线控制纵坡和高程→挖填土方至设计高程→底梁、连系梁、支承梁挡水墙施工→预制钢筋混凝土防冲板施工→初步验收→试运行→最终验收。
3．2施工方法及技术要求
(1)基础清理。由挖掘机、推土机配合，将基础作业面上残留的梢木及其它杂物清除干净，清基物推至拟建防洪堤外坡脚处。堤基清理宽度为设计基础宽度加两侧各1m的富余宽度，将基础清理的弃渣堆至右侧平整压实作为施工道路使用。(2)土方开挖、填筑。该工程的挖方是底梁及防冲板区域内施工作业面的挖方，要求按设计高程开挖，堆放在基坑两侧。将左侧堆放的土方规整压实后，作为导流围堰使用。将右侧堆放的土方平整后，作为施工机械作业面和临时道路使用。施工机械作业面排除积水后进行简单夯实，达到混凝土浇筑要求为准，不提出碾压指标。该工程的填方是施工机械作业面及临时道路的填筑方量，填方料来自挖方弃料，不提出土料质量要求，也不提出碾压指标，质量和尺寸以满足现场施工需要为准。(3)桩基施工。沉桩预制:沉桩采用C30－F150－W4混凝土，最大水灰比不大于0．50，水泥用量不少于300kg/m3。在配制混凝土时必须掺用引气剂或引气减水剂，冬季施工的混凝土掺用早强剂和抗冻剂，混凝土骨料最大粒径不大于40mm。混凝土预制桩的制桩模板应具有足够刚度，表面平整，尺寸准确。成型的预制桩表面应平整、密实，桩长度允许偏差±20mm、长度允许偏差±5mm，钢筋的最小保护层厚度不小于30mm。预制桩表面防腐处理:预制桩安装前对混凝土表面刷一层冷底子油防腐蚀，自然晾干后方可允许安装。预制桩安装:混凝土桩应从防洪堤上游向下游安装，轴线位置允许偏差±50mm，桩顶高程允许偏差±50mm，桩垂直度小于±1°。预制桩顶端连接注水管，起重机缓慢吊起预制桩，对准桩位预备沉桩。在通电启动水泵冲水的同时，依靠自重缓慢沉降;在沉桩过程中控制垂直度、校正桩位，桩顶达到设计高程时断电停水，人工回填桩周围孔隙，等到沉桩不再下沉时，至少保持5min后松开起吊绳。预制桩安装施工记录:桩基工程是隐蔽工程，施工中应做好每根桩的打桩观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。记录应包括每个预制桩生产日期、桩位编号、打桩开始和结束时间、垂直度、入土深度、桩顶标高、桩顶纵横向偏位、打桩质量合格情况等内容。(4)上部结构施工。现浇混凝土底梁、横梁、支撑梁、挡水墙、防冲板混凝土标号为C25－F150－W4，最大水灰比不大于0．50，水泥用量不少于300kg/m3。在配制混凝土时必须掺用引气剂或引气减水剂，冬季施工的混凝土掺用早强剂和抗冻剂。防洪堤横向伸缩缝缝宽4cm，用聚乙烯泡沫板隔缝。堤身底梁、挡水墙与支撑梁为整体式结构;底梁混凝土结合面凿毛后，支撑梁与挡水墙一次浇筑，不得在结构中部出现工作缝。混凝土脱模后，及时对底梁、横梁混凝土表面刷一层冷底子油防腐蚀。防冲板在底梁左侧水平浇筑。防冲板与底梁用钢筋环扣接，保证防冲板能够自然沉降。上部结构混凝土不允许水下浇筑，要求对浇筑区域进行排水，对混凝土底部的地面进行夯实，保证混凝土面平整光滑，平整度应达到规范要求。严格控制钢筋保护层厚度，钢筋最小保护层厚度不小于30mm。
4结语
通过对玉龙喀什河下游粉细砂河床水文地质分析，科学确定了河道治理的宽度、深度以及技术指标，采用这种沉桩式防洪堤结构形式，通过多年的运行，河道护岸工程经受住了洪水破坏，工程保护作用得到充分发挥，治理效果明显。主要应注意两个问题，一是方形断面预制桩虽然成型相对简单，但是水力沉桩速度慢，施工较为困难，建议改成圆形预制桩;二是后期运行管理中应定期观测并记录防洪堤的沉降情况。
参考文献
［1］李明红．新疆和田市城市应急防洪河段防洪工程设计［J］．水利科技与经济，2013，19(12):54－55
［2］库尔班·依明，阿里木江·胡达拜地．水力插板技术在新疆粉细沙河床防洪工程中的应用［J］．水利科技与经济，2012，18(9):92－93
作者：林杰 单位：和田水务投资有限责任公司
沉桩式防洪堤结构形式及施工工艺探讨 来源：网络整理
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