管袋充砂围堰设计与施工技术研究(2)
3.2 渗流稳定计算
围堰基础渗流稳定破坏主要为“流土”破坏,其计算公式为:S=∑kγwh/γ;式中k——安全系数取1.2;——土容重(kN/m?),水下取浮容重,水上取湿容重;w——水容重(kN/m?);S——土层厚度(m);h——水头差(m)。
外海侧取50年一遇设计高潮位,经计算,实际围堰底宽土层宽度大于计算要求土层宽度,满足防渗流土要求。
3.3 围堰稳定分析
计算方法及允许最小稳定安全系数。
根据《浙江省海塘工程技术规定》,围堰整体稳定采用瑞典条分法,最小安全系数Kmin完建期按正常运行条件考虑控制在1.05左右。其计算公式如下:
K=;式中:K——抗滑安全系数;Wi——土条的滑弧长、重量(kN);Li——土条的滑弧长(m);Ci——土条滑动面上的凝聚力(kPa);i——土条滑动面上的内摩擦角(度);αi——滑动面中点的切线与水平线的夹角(度);T——土工织物设计强度(kN)。
物理力学参数。围堰填筑体物理力学参数如下:
砂:重度17.5kN/m3,饱和重度21.0kN/m3;c=0kPa,=37.5°。T=35kN/m。
地基土层物理力学指标见表2:
稳定计算成果:根据本工程水闸围堰的地基土层变化情况,本阶段对各水闸围堰典型断面在其相应地质条件下的整体稳定情况进行分析计算,计算采用理正岩土工程软件进行。经计算分析,围堰最小安全系数kmin满足规范要求。
4 主要施工工艺及施工方法
4.1 施工程序
围堰施工程序为:施工准备→清理堤基→外海侧底层铺通长管袋吹填→内海侧铺通长管袋吹填(外海侧打排水板)→铺通长袋吹填砂(分层至镇压层高程)→外围堰镇压层抛石→袋装砂棱体(分层至顶,并留出龙口)→护面保护→合拢→龙口段的护面保护→堤顶路面及防浪墙。
围堰施工前,水闸南北两侧海堤堤基排水插板各推进进尺100m以上,避免堤基排水插板施工和围堰施工相互干扰。待通长袋施工后,围堰南北两侧海堤抛石跟上,以利于尽快形成转运平台,为水闸工程施工提供相应场地。
4.2 施工方法
管袋缝制:袋体规格按设计要求在现场加工,袋体制作长度以围堰断面宽度为准,袋体制作宽度为20m左右。同时,根据第一个试充填情况,适当调整袋体制作宽度,使一个袋体充填在一个潮水内完成。袋体上层纵向和横向每隔5m设置一个充填孔,充填孔缝制成“袖口”,便于充填砂。露滩部位的充填袋体的“袖口”长度宜为300~500mm。缝制时,袋体的所有接缝均采用包缝法进行缝制,采用35支三股棉线,强度大于150N/m,每条接缝缝制不少于三道。缝制后的袋体拼缝部位强度不低于原织物强度的70%。拼缝设置在与上下层袋体的叠合部位,尽量避免通条出现在袋体两侧,确保袋体的接缝强度。缝制好后,折叠成形,堆放于阴凉干燥处,并注明袋体的尺寸、充填位置和序号。
充砂:砂库布置:在围堰北侧主堤外海部位设一50m×70m的砂库,供砂船搁浅后将砂卸至砂库内。
管线铺设:低潮时段将6台吹砂泵放到砂库内,通过Φ150mm的输砂软管将充填料吹入袋体“袖口”。
袋体铺设:在高潮时,用机动舢板船将袋体运到充填砂部位,待潮水落至约0.3~0.5m水深时,根据测量放样的围堰中心线、边线位置将袋体铺平展开,并用锚坠将袋体四周固定,防止袋体移位。然后,开机充填砂袋。
充填:将Φ150mm的输砂软管口与“袖口”连接。启动水泵,用高压水枪造浆。启动泥浆泵充填砂袋,根据充填厚度及时移动输砂管口至各个充砂“袖口”充填砂袋。充填砂袋时,首先沿长边方向进行充填,避免应力集中损坏袋体,并在充填过程中经常调整输砂管口方向,防止袋体在充填过程中受力不均而移位、变形,待袋体固定并不再发生位移时,再次充填,直至达到理想的饱满度。在充填过程中,袋体顶面输砂安排人工来回踩踏,当砂袋充填到一定的饱满度后,用木棍敲打砂袋,使土颗粒重新排列趋于紧密,加快袋体排水固结速度,待整个砂袋达到屏浆阶段,适当减少充填砂袋机械或停止充填,防布袋爆裂,留有一定固结脱水时间。
充填质量检查:在充填砂袋排水沉淀完成后,检查充填质量,对不合格处补充,直至满足设计和规范要求。
吹填砂施工与充泥管袋交叉施工,相互形成依托。在围堰两侧充泥管袋砂棱体形成后,即可进行吹填施工。采用采砂船将砂装入泥驳运至施工现场,采用趸船直接进行吹填。
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