长株潭烟草物流园官桥湖撇洪渠工程湘江大堤破堤施工技术

廖兴华

中化学生态水利建设 有限公司 长沙市 410007

【摘要】文章重点对官桥湖撇洪渠工程的箱涵及闸室段破湘江大堤施工技术方案进行了阐述，并对堤顶道路改道、施工导流、结构物施工等分别进行了介绍。

【关键词】长株潭烟草物流园官桥湖撇洪渠工程 破湘江大堤施工

根据长沙市防汛抗旱指挥部和长沙县水利局关于“长株潭烟草物流园项目官桥湖撇洪渠工程二标破堤施工”的通知，要求长株潭烟草物流园项目箱涵、闸室及出口段破堤施工在2014年3月31日桃花汛前必须完工。由于受阻工等其它不利因素的影响，本项目于2014年1月20日才正式动工，针对破堤施工进度紧、任务艰巨的现实情况，特制订该施工技术方案。

一、工程概况

本工程位于规划待建的长沙县暮云镇长株潭烟草物流园西面，紧邻湘江东岸；堤顶高程约▽39.0m，堤顶宽约9m。官桥湖撇洪渠9月至次年3月，5年一遇流量为34.86m³/s；湘江暮云段9月至次年3月，5年一遇水位▽32.97m。江堤迎水面为树、草护坡。破堤新建10节2孔5m*5m钢筋砼箱涵和涵闸，箱涵流水面底标高▽28.8~29.0m，纵坡0.2%；出口及闸室在堤前江滩上，出水口外与江滩顺势连接，设置抛石防冲槽。

二、穿堤施工范围

本次破堤施工的范围包括：箱涵(从东向西分为A1至A10节)、涵闸(B段)、出水口(C段)、出口段（D段）。

三、破堤施工措施方案（现场平面布置图、断面图和现场照片分别见下图1、图2和图3）

1、总体施工思路

由于箱涵需破堤施工，施工前应征得有关部门的同意，须先申报相关报批手续，取得批复后才能正式破堤施工。施工时应缩短破堤和大堤恢复的时间，尽量减少对堤防安全和堤顶道路通行的影响。因此，总体施工部署为：

1.1先进行破堤段堤顶道路改道，以替代堤上原交通道路；然后在基坑左侧开挖导流渠将原撇洪渠往南改道排入湘江；在交通改道、围堰填筑及改渠完成后，集中力量分段开挖箱涵、涵闸、出口段基础并进行涵闸、箱涵结构物施工；最后回填大堤恢复到原状，大堤护坡恢复沿用原结构形式，并达到美观平整的要求。

1.2箱涵、涵闸施工，应适当错开时间。首先进行闸室段施工以便尽早形成下闸阻水能力，而后施工各节箱涵。合理安排基坑抽排水方案，其布局应适应施工期的降排水要求。做好边坡支护，采取措施，保证开挖边坡和基坑的稳定和安全。在箱涵施工过程中，合理安排好各工种之间的衔接与配合，增加流水施工作业面，减少窝工，底板、侧墙与顶板之间分段流水平行施工。

1.3为赶工期使大堤能尽早回填恢复挡水功能，先优先安排大堤内1、2、3、4、5节箱涵和涵闸施工。力争2014年3月10日前涵闸闸墩等下部结构浇筑到位，3月31日前闸门槽金属件预埋到位二期砼浇筑完成，涵闸能下闸挡水。1、2、3、4、5节箱涵全部浇筑到顶并满足大堤回填的结构强度要求，6、7、8、9、10节箱涵底板砼浇筑完成，箱涵具备过水能力（底板过水后能继续进行剩余箱涵的侧墙、顶板等结构物施工）。2014年3月31日前将大堤回填恢复到百年一遇的防洪标准，确保整个工程的防洪度汛安全。主要施工程序和施工工艺方法如下所述：

2、总体施工程序

根据本工程施工现场地形和周边环境条件特点及防洪度汛要求，破堤施工总体程序为：

图3现场照片

3、主要施工工艺及方法

3.1施工交通道路

3.1.1左右岸连接道路：由于需破湘江大堤施工，原老涵渠必须改道从基坑左侧湘江大堤破堤排入湘江，为此新开挖一条导流明渠，渠底埋钢筋砼涵管过流，涵管顶填土压实后浇筑一条长约500m，宽6.5m，厚25cm连接基坑左右岸的砼道路（砼涵管顶路段路基压实后铺Φ12钢筋网改善路基受力条件）。

3.1.2围堰左侧进基坑道路：由于受现场条件限制（右岸仍有三栋民房未动迁）故右岸无法修路进入基坑，必须从基坑左岸修施工道路绕道进入基坑。原老涵渠水流沿基坑左侧新挖导流明渠在出口处埋钢筋砼涵管过流排入湘江，涵管顶部填土压实后并进行砼护面。当上游老涵渠来水太大，涵管无法及时过流时，可从砼路顶翻水过流，道路也不会冲毁，退水后道路仍可继续通行。

3.1.3下基坑脚手架施工便道：由于基坑深度较大，边坡较陡，计划在基坑右侧▽37m左右搭设二条钢管脚手架下基坑便道，在基坑左侧也架设一条长15m宽6m高6m的跨导流渠钢管脚手架施工便道，以方便人员、钢筋模板及架管等材料快速进入基坑内。

3.1.4施工道路加固处理措施：由于施工期正值梅雨季节，天气状况十分恶劣，道路非常泥泞造成自卸汽车根本无法通行。将基坑内路面铺设块石、砖渣、碎石并压实后，再用挖机吊装6*1*0.2m钢路桥板铺在设备履带、车辆轮胎下，才能够基本满足基坑开挖出渣车辆、砼罐车、泵车等其它设备的通行。

3.2施工导流（导流渠）

道路改道后进行导流渠开挖，在内围堰外侧开挖一条长约130m导流明渠将原官桥湖撇洪渠上游来水排放到湘江。导流渠底宽6m，底高程约▽29m，两侧边坡1:1.5,渠底按照1‰控制纵向坡比，减缓渠内水流对渠道两侧边坡和渠底的冲刷。导流渠进口段在左右岸连接道路下吊装3根φ2.5m钢筋砼涵管过水，在导流渠出口处、左侧进基坑可漫水道路下埋4根φ1.5m钢筋砼涵管排水到湘江主河道。

3.2.1在导流渠进口段φ2.5m涵管出水口处、为减缓来水对上游围堰的冲击，在上游围堰外侧浇筑一道40m长、厚1m，高5.0m的钢筋砼防冲墙，并在进口段渠底用50Cm厚雷诺护垫护底防冲刷。

3.2.2导流渠内两侧坡脚分别用挖机打一排深入渠底3m、间距50cm、φ20的松木桩，导流渠内两侧边坡在松木桩上用人工袋装砂卵石料贴面保护到33.5m高程，确保导流渠边坡稳定。

3.3围堰施工

围堰填筑用挖机挖装土，自卸汽车运输，震动压路机分层压实，以保证围堰填筑密实度。

3.3.1临江侧外围堰填筑：选取合格黏土料在湘江大堤外侧填筑一道顶宽6.5m，堰顶高程约▽33.5m，两侧坡比1:1.5，长约160m的土石围堰，围堰外侧用袋装土护面。

3.3.2导流渠内侧围堰填筑：内围堰顶宽5.0m，堰顶高程约▽33.5m，两侧坡比1:1.0，长约130m，围堰外侧为导流明渠，内围堰可利用部分导流明渠和基坑开挖的合格土石料进行填筑。

3.3.3围堰拆除：由于外围堰位于湘江主河道内，当湘江主航道水位上涨后，必然影响河道行洪和船舶航行安全。故箱涵、涵闸主体结构完工具备通水条件后应立即安排挖机、推土机和自卸汽车等设备进行围堰拆除，部分水位较深部位的土方和淤泥用长臂反铲进行拆除清运。

3.4基坑初期抽排水和经常性抽排水

3.4.1基坑初期抽排水：围堰填筑闭气后立即用2台34KW潜水泵和4台7.5KW泥浆泵连续抽排水48小时，基坑抽干水后立即进行涵闸、箱涵基坑开挖和边坡喷浆支护施工。

3.4.2基坑经常性抽排水：在施工过程中由于地下水冒出、围堰渗漏、降雨等原因基坑积水很多，在基坑内开挖排水沟并在合适位置设置多处集水坑，用2台7.5KW泥浆泵和1台7.0KW潜水泵及时进行基坑经常性排水，能够保证基坑干地施工的要求。

3.5老涵闸拆除及基坑土方、淤泥开挖

3.5.1老涵闸及箱涵拆除

本工程位于长沙城区附近，人口比较稠密，公安部门规定不允许采用爆破施工工艺进行拆除施工。故原老涵闸用挖机加装液压破碎锤进行破碎拆除。

3.5.2基坑土石方及淤泥开挖

基坑开挖主要应考虑地下水分布及高程情况，接近地下水高程时，采用排水沟结合集水坑降水。建基面开挖要特别注意箱涵纵坡，保证不出现积水。

(1)开挖断面:原设计开挖边坡为1:2，破堤断面由于受现场地形条件限制（基坑右侧有三栋房屋未能及时动迁），为不影响附近房屋结构安全经设计单位同意后将开挖边坡调整为1:1.0，基坑底部距结构物轮廓线外留1.5至2.0m的作业面宽度。

(2)其中▽34m以上土方可直接采用挖机挖装，自卸汽车运输出渣。

(3)由于正值冬雨季施工，雨雪很多加之气温很低基坑内十分泥泞造成运土车辆无法直接开到开挖作业面。▽34m以下土方用挖机或推土机集料至基坑内施工道路边起堆，再用挖机挖装自卸汽车运出。

(4)淤泥及软弱土开挖前先将钢路桥板铺到挖机履带下进入工作面开挖，用挖机轮番接力甩堆起堆,再用长臂反铲挖出工作面。部分机械无法靠近的施工点，用人工挖装或用高压水冲稀泥浆流到集水井再用专用清淤泵抽排出基坑。

3.6边坡支护及安全防护措施

因基坑最深达13m为减小边坡荷载，边坡开挖5m高左右设一级缓冲平台。基坑顶部四周全部用钢管脚手架安全防护围栏围护，边坡挂Φ6.5@200钢筋网，梅花形打入Φ14@2m长2m钢筋土钉，喷厚度10cmC20砼护面，边坡顶及缓冲平台人工挖排水沟将积水集中排放到边坡外，防止暴雨冲刷边坡造成塌方，确保基坑安全。

3.7砼结构物施工赶工措施

砼结构物施工程序如下：

3.7.1基坑开挖清基到位后立即联络各方，分段进行基础隐蔽工程联合验收，合理安排基础清基、钢筋、模板、砼、预埋件等各工序穿插施工，尽量减少中间环节耽搁时间，三班倒轮流作业，基础验收后立即覆盖砼，避免反复清基。

3.7.2钢筋、模板、架管等材料入仓：所有材料用自卸汽车水平运输到基坑旁，用履带吊集中成捆垂直吊装或人工背运入仓。

3.7.3加快砼浇筑进度及提高砼早期强度措施：在满足质量要求和符合规范的前提下本工程采用商品砼施工，砼由搅拌罐车运到基坑旁用50m臂长天泵泵送入仓。冬雨季气温低，在砼中加早强剂并采用比设计提高一个标号等级的砼施工，砼浇完后及时覆盖彩条布保温，使砼尽快达到早期强度要求缩短拆模时间，以上措施能加快砼翻模施工进度。

3.7.4搭设钢管脚手架防雨棚：一次性搭设箱涵和涵闸工作面防雨棚，在箱涵两侧墙外和中隔墙（钢管立杆预埋在箱涵底板砼内）用Φ48钢管搭设双排钢管架，横向跨度约15m，高度约10m，顶部用横向钢管连接，间距2m一根，顶部用防水油布遮盖。

优点：能基本保证施工人员在雨天能够正常施工作业，搭设、拆除比较方便灵活，可根据实际需要能随加随拆。

缺点：搭棚架后对钢筋、模板等材料入仓和砼浇筑等作业工效有一定干扰和影响。

3.8大堤土方回填

3.8.1湘江大堤回填压实对土料质量和压实度都有一定的要求，须选择经检测合格的粘土料回填，料场覆盖层和表土用推土机推运集堆弃用，可部分利用原大堤开挖的合格料回填。土料含水率须符合要求，含水率过高用挖机翻晾处理，下雨时在料场或填筑面覆盖彩条布防止淋雨。

3.8.2砼结构物必须达到强度要求后才能回填，回填前先在老堤上挖2米宽内倾2%坡度的台阶，以确保新老大堤结合密实防止渗水。穿堤构筑物防渗是大堤安全应关注的重点，应做好墙体与堤身、堤脚结合部的局部防渗；箱涵顶1.5米以内和侧墙2米范围内回填时，用小型人力压实机具20cm一层分层压实到位；箱涵顶1.5米以上和侧墙2米以外，先用22吨压路机震压4遍，再光轮静压2遍，确保压实度达到95%以上。

3.8.3大堤土方回填压实应急措施：本项目大堤回填时正处于梅雨季节，土料含水率很高，根本不能满足质量要求，经设计同意后在粘土中掺5%生石灰吸水减少土料的含水率，并用挖机充分搅拌均匀后用于大堤回填。

四、安全度汛、防汛应急措施

湘江下游长沙段的防汛期一般是每年的4月~9月，其中6月~7月为重点防汛期。本工程破堤施工期在湘江枯水季节内，但如果上游下暴雨水位也会暴涨，所以我们不能放松警惕，在水位高出滩地时应组织好防汛抢险队，24小时派专人值班及时发现险情或隐患，并采取如下防范措施：

4.1合理安排施工进度，确保在汛期到来之前恢复大堤，根据工程特点及实际工效，合理安排关键部位的施工，确保安全度汛。采用针对性的施工程序和方案，先施工闸室形成下闸阻水能力，而后再分节进行箱涵施工。

4.2在施工过程中，要加强水情观察，收听天气预报，预测突发洪水，提前做好各项准备。堆存一定的黏土料和砂卵石在便于取用的地方，以便应急时加高临江围堰。

4.3做好围堰防渗处理，制订围堰防渗抢险应急预案，杜绝施工中可能存在的安全问题和风险，及时消除隐患。

五、小结认识和结束语

经过参建各方的不懈努力，该项目在2014年3月31日前圆满完成了破堤施工任务，并将湘江大堤恢复到了▽39m的防洪度汛高程。

大江大河破堤施工的“窗口期”很短，具有工期紧、施工作业程序和配合作业的专业队伍多任务繁重，牵涉到的方方面面和干扰影响因素多、施工安全和防洪度汛风险系数大等特点。

破堤施工存在较大的防洪度汛风险和压力，如不在汛期到来之前恢复大堤，将对城市和周边人民群众的生命财产安全造成不可挽回的损失。对于参建单位来说，一旦不能按计划完成工程，将不得不在洪水到来之前提前回填大堤恢复挡水能力，如此将对参建单位造成极大的经济损失和工期延误。

因此参建单位应高度重视大江大河破堤施工的质量、安全和进度控制并做好施工技术方案的统筹规划，以确保整个工程的顺利实施。

参考文献

(1)《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2017

(2)《水利水电工程施工导流设计规范》SL623-2017等