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模袋围堰在河坡坍塌治理中的应用(朱根 王平)

时间:2011-08-29来源:江苏水利

 

1 基本情况

泰兴市共有骨干河道14 条,长393 km,通过多年的疏浚整治,灌、排、航效益得到有效发挥。近年来,随着经济的发展,一些主要的通航河道如两泰官河、古马干河、西姜黄河、如泰运河、新曲河等一直超负荷运行,致使沿线河坡严重坍塌,危及沿线河坡上的电灌站、桥梁桥台基础及道路的安全,通信、供电线杆倒入河中,大面积农田因河坡坍塌被毁,并不断向纵深漫延,严重危及沿线群众生产生活安全。

2 形成原因

1)泰兴市地处通南高沙土地区,地表广泛分布着高沙土,砂性土壤结构松散易碎,持水能力弱,河坡稳定性差,加上沿线群众扒坡种植,极易造成水土流失。

2)航道等级低,通航船舶大,大吨位船舶产生的船行波对河坡冲刷严重。近几年,随着经济的发展,水上交通运输越来越繁忙,小吨位挂浆船舶已基本绝运,行驶在航道内的均是些300~800 t 的大马力舱机船,而泰兴市的航道只能允许100 t 以下船舶通航,这些船舶马力大、速度快,产生的船行波对两岸河坡有很强的冲刷力,导致河坡坍塌,并不断漫延扩大。

3)少数单位和群众用水下挖泥船违法取土产生的深塘破坏河床断面的稳定,加剧河坡的坍塌。

3 处理方案

泰兴市地处黄桥老区,市财力十分有限,如对所有坍塌河坡进行砌块石墙整治,财政资金根本无法保证,为控制坍势,选择在新曲河坍塌严重地段采取模袋防护治理的抢险试验。新曲河河坡坍塌整治工程坍塌段近8km,主要集中在古马干河以南至如泰运河段,考虑到坍塌的严重性、紧迫性及从经济角度出发,在坍塌段前口采用模袋围堰、围堰后填土整坡的方案,在模袋围堰前面栽植芦苇,通过植物生长形成自然护坡,不破坏生态又美化环境,达到治理目标。

由于模袋围堰由数根几十m 长的砂袋堆筑而成,每个袋体都是一个整体,不怕水流冲击。所以,模袋围堰具有很强的整体性,具有流线形结构,抗冲能力强,防护效果好,可起到抗浪减压作用,增加工程护坡的安全度。即使被大水淹没,围堰仍能保持完好。模袋围堰也不怕河道底部的淤泥,模袋围堰填入袋中的砂土很密实,体积大、重量沉,筑成的围堰会深深地陷入淤泥中,淤泥越厚对围堰的稳定性越好。

4 工程设计

4.1 断面设计

采用三层模袋累积,第一层采用2 m直径模袋,高度80 cm;第二层采用1.8 m直径模袋,高度65 cm;第三次采用1.6 m直径模袋,高度45 cm。模袋与模袋依次向后50 cm布置,模袋前口每隔5 m打桩,入土深度1 m以上,如图1 所示。围堰后分层吹填土到位后进行下一层模袋施工。

 

图1 模依围堰断面图

4.2 围堰稳定分析

4.2.1承载力验算

模袋土自然容重为19 kN /m3,多年平均水位2.5 m以下取浮容重9.2kN / m3,地基高程平均按高程1.2 m考虑。围堰基础受力P24.3 kPaFk140 kPa)。

4.2.2整体抗滑验算

围堰施工采取分层回填的方式,即:每层模袋施工吹填土后,模袋后土方也回填到位,然后进行上一层模袋的施工。在整体抗滑验算中,只需验算围堰施工到位后最高水位时的稳定性。摩擦系数采取经验值0.5,经计算抗滑稳定安全系数为1.104。因采取的是经验值,故在模袋前口每5 m增加木桩,以增强模袋围堰的稳定性。

4.3 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1.0×10-2 4.0×10-2 cm /s95%等效孔径0.20.4mm

5 施工要点

主要施工流程为:测量放样→清理基础→前口打桩→模袋充填→袋后回填。施工的关键是模袋充填,保证袋体充填饱满度不大于85%,厚度控制在400500 mm 之间, 充填体干重度不小于14.5 kN /m3;充填过程中在模袋上割小口、利用人工在模袋上不停的踩踏等措施,加速袋体排水固结, 同时,在充填体未脱水固结前,不得在其上充填另一只袋体,以免延长排水固结时间。

6 结语

模袋围堰是一种新型围堰技术,又称砂袋围堰或管袋围堰。它的施工原理是:先将防老化编织土工布缝制成袋形,再用水力吹填的施工方法,将砂土填充到模袋中,最后根据设计要求,构筑成定型的围堰。该技术具有就地取材、方便施工及经济实用的特点,现在已经广泛应用于水利、市政、海防等工程建设中。