深水中土工模袋砂土围堰的设计与施工

[12-11 16:59:19]   来源:http://www.tmgc8.com  水利水电   阅读:3378

 摘  要:土工模袋砂土围堰(堤)普遍采用低潮位露滩(或浅滩)时,突击施工.而在具有一定流速的深水中,因模袋铺设定位困难,应用土工模袋围堰尚不多见.在开体驳船舱中完成土工模袋砂土填充后,定位下沉,在深水中修筑土工模袋围堰,首次在镇海发电厂(四期)循环水泵房工程围堰中获得成功应用,为潮冲深沟或险工堵口、取水头部等深水围堰施工提供了一种新的思路.
    关键词:深水口;土工模袋;围堰;设计;施工


1  工程概况
    镇海发电厂(四期)300 MW燃气—蒸汽联合发电工程的循环水泵房工程采用沉井基础,沉井为矩形,平面尺寸21.5 m×19.7 m,刃脚高程-8.3 m,井顶高程6.2 m.泵房内安装MOOL3.5—21循环水泵两台及其他附属设备.
    泵房沉井座落在甬江北侧凹岩,近岸河床底高程-4.0~-1.0 m,呈1:6~1:10横坡.沉井需筑堰施工.
    甬江受半日潮影响,每日两潮.多年平均高潮位4.13 m,多年平均低潮位0.16 m,多年平均潮位2.10 m,多年平均涨潮历时6小时21分,多年平均落潮历时6小时04分.经浮漂观测,近岸涨落潮最大流速在1.0 m/s左右.
    工程区地层为第四纪滨海相沉积土,呈水平状分布,以软粘土为主.土层主要物理力学性质指标如下:
    (2—1)淤泥质粉质粘土w=41.7%,e=1.187,Ip=13.4,直剪固快指标c=12.2 kPa,Ф=20°(峰值),fk=70 kPa,平均层厚约3.5 m.
    (2—2)淤泥质沾土w=48.1%,e=1.35,Ip=17.3,直剪固快指标c=8.7 kPa,Ф=18°(峰值),fk=75 kPa,平均层约13 m.
2  围堰结构造型
    根据泵房沉井邻近甬江主航道,下游侧紧靠一二期循环水泵房,上游侧紧挨制氢站、危险品仓库的实际情况,分别对草包土围堰、钢板桩围堰、砼预掉桩围堰、土工模袋砂土围堰进行技术经济比较.
    土工模袋砂土围堰以其断面较小,对航道影响小,适应地基变形,整体稳定性高,机械化作业程度高,受潮水影响小,工期短,造价低等显著优点,被选中.
3  围堰结构设计
3.1  断面设计
    围堰顶高程4.5 m,顶宽2.5 m,由三个主要部分组成.
    (1)外侧(围堰主体)采用砂土模袋,外坡高程2.0 m处设2.0 m宽马道,高程2.0 m以下外坡1:2,内坡1:0.25;高程2.0 m以上内外坡均为1:1.
    (2)内侧高程2.0 m以下回填土方闭气.
    (3)回填土方底部设四排700水泥搅拌桩,高程3.0~11.0 m以提高抗整体滑动稳定性.
    同时,为了提高围堰的抗渗性,在土方与土工模袋之间增设一层复合防渗土工膜.
    该围堰按Ⅳ等水工建筑物设计,要求抗滑稳定安全系数不小于1.15.
3.2  围堰稳定分析
    (1)承载力验算
    模袋土自然容重为19 kN/m3,多年平均低潮位016 m以下取浮容重9.2 kN/m3,地基高程平均按高程-3.2 m考虑.围堰基础受力P=62.3 kPa<Fk(70 kPa).
    (2)沉降计算
    围堰沉降按分层总和法计算,围堰外坡脚沉降22 cm,内坡脚沉降17 cm,围堰中心点沉降达65 cm.
    (3)整体抗滑验算
    模袋砂土围堰,实则上是一种加筋土坝.加筋砂土与未加筋砂土的内摩擦角相近,加筋土的准凝聚力Cp为



    整体滑动验算采用简化Bishop法,分三种工况进行验算,结果如下:
    工况Ⅰ:堰筑完,堰后水抽干,局部填土,最高水位时的最危险滑动面,安全系数Fs=1.25.
    工况Ⅱ:堰筑完,堰后填土,最低水位时的最危险滑动面,安全系数Fs=1.43.
    工况Ⅲ:沉井沉到设计高程,最高水位时的最危险滑动面,安全系数Fs=1.21(未记入沉井底工程桩的抗滑效果,作为安全储备).
3.3  袋布选择
    土工模袋委托专业厂家制作.土工布径向抗拉强度40 kN/m,横向抗拉强度20 kN/m,渗透系数(1.0~4.0)×10-2 cm/s,95%等效孔径0.2~0.4 mm.
    高程2.0 m以下沉放使用的土工模袋,尺寸应由施工时使用的开体驳船的开底宽度、船舱长度确定.本工程使用350 m3开体驳船,开底宽度为2.5 m左右,船舱长在20 m以上,土工模袋尺寸定为直径150 cm(砂土充填后,形成约2.0 m宽的砂被,砂被宽稍小于驳船开底宽度,便于砂被顺利沉放),长度10 m左右.为了防止土工模袋沉放触底时受冲击拉裂,沉放用土工模袋每延米加筋一道.www.tmgc8.com
    高程2.0 m以上抢潮作业使用的土工模袋,尺寸由围堰断面确定,直径2~4 m,长度40~50 m.
4  围堰施工
4.1  施工要求
    该围堰施工之初,曾偿试用宁波北仑的中粗砂,因其在模袋内不易被均匀充填而改用细度模数1.8以下的粉细砂.
4.2  充填与沉放
    采用7.5 kW吸砂泵充填铺设在开体驳船舱中的土工模袋,形成厚度为40~50 cm的模袋砂被,袋内充填砂土应均匀,以利平衡沉放,沉放前各充填口应封闭严实,以防砂土漏失.
    沉放模袋砂被,一般安排在高潮位时进行.在开体驳船舱中完成土工模袋砂土充填后,用启锚机收放设在船首、船尾的“八字锚”,使驳船准确定位后,开体下沉.
    模袋砂被沉放,应依次逐层逐排进行,防止模袋砂被严重扭曲折叠.
5  结语
    (1)镇海发电厂(四期)循环水泵房围堰,从1995年11月开工到1996年7月拆除,经历了200多个昼夜的潮汐考验,运行可靠,未发生任何异常情况.
    (2)因受环境条件限制,围堰高程20 m以下砂土模袋沉放,其长度方向与围堰轴线平等,如条件允许,砂土模袋长度方向宜与围堰轴线垂直,可进一步提高围堰的稳定性.
    (3)采用模袋砂被沉放修筑围堰,施工机械化程度高,受潮水影响小,施工效率高,且解决了有一定流速的深水中土工模袋铺设定位的难题.
卢尧夫1,王立忠2     (1.浙江省正邦水电建设有限公司,浙江 杭州310051;2.浙江大学,浙江 杭州310027)


标签:暂无联系方式水利水电水利水电
上一篇:浅谈小浪底排沙洞无粘结预应力混凝土衬砌施工

《深水中土工模袋砂土围堰的设计与施工》相关文章

建筑技术| 标准下载| 建筑工程| 房地产资料| 联系本站| 下载帮助| 网站地图

Copyright 土木工程吧 All Right Reserved.
土木工程吧是在线分享土木工程、建筑工程方面资料的专业平台,
1 2 3 4