低液限粉土类基础橡胶坝工程
日期：2022-10-02 16:41:33 访问次数：486
一、工程概况苍龙涧河拦河工程，位于苍龙涧河入黄河河口，工程北岸为三门峡市黄河游览区鸡足岛，南岸为规划黄河游览区服务区。
苍龙涧河拦河工程由2跨坝高为4. 5m橡胶坝、三孔进水闸以及土坝和交通桥等建筑物组成。工程运用特点是蓄清排洪，即纳蓄黄河清水排泄苍龙河洪水。当黄河水位高于苍龙涧河水位时，开启进水闸门，向库内充水；待黄河达到最高水位时，充坝、落闸蓄水；当汛期苍龙涧河出现洪水时，开闸、塌坝泄洪；该工程兴建的目的是纳蓄河水形成人工湖，将昔日裸露的杂草丛生的荒滩，变成碧波荡漾、水光相映的水上乐园，为三门峡市人民提供娱乐、休闲场所，促进三门峡市旅游业的进一步发展。
二、工程规模及总体布置
苍龙涧河拦河工程，由橡胶坝、进水闸、土坝和交通桥四部分组成，其中以土坝为主要挡水段，拦河控制段是2跨橡胶坝和3孔进水闸，总长59. 6m，其中橡胶坝段长38.0m，进水闸段长21. 6m。
橡胶坝共2跨，分别置于进水闸两侧。正常蓄水位高程321. Om。回水长1.0km，可形成水面80k㎡，最大蓄水量约400m³。
本文着重介绍拦河橡胶坝工程部分，即橡胶坝袋、充排水系统、锚固系统、上游防渗工程、下游消能防冲工程等。
三、橡胶坝工程设计
（一）坝袋设计及胶布选用
该工程采用枕式双锚固充水式坝袋。
（二）坝袋锚固结构
锚固结构采用穿孔螺栓压板式。上游锚固线距离坝底上游边为1.5m，下游锚固线坝底板下游边为4. 73m。上、下游锚固螺栓均为M30。螺栓间距20cm；坝袋两端锚固螺M24,间距亦采用20cm。
（三）充排水系统
在左、右两跨坝袋的左、右端对称布置一控制阀门竖井，两竖井结构型式相同。井口高程321. 8m，加设盖板，为封闭箱形结构，井口尺寸2m×3m，井底高程315, 8m，底板厚0. 6m，边墙厚0.4m。阀门井内设置集水井，集水井面积0.8m×0.8m。其底高程314. 7m，井中集水用潜水泵抽排。阀门井内部设爬梯。
两跨橡胶坝袋充水立坝、排水塌坝由左、右阀门井中一个手动充水阀门和一个排水阀门控制，充坝水源为市区自来水。充排管为同一根水管，管径+400mm。在阀门井安装三通管，立坝时，关闭排水阀门，开启充水阀门自来水直接充胀坝袋；塌坝时，关闭充水阀门，开启排水阀门，坝内水体直接泄入下游河道。
（四）坝袋底板
坝袋底板和上、下游齿墙，均采用钢筋混凝土现场浇筑，混凝土标号为C20。底板顺水流方向长15. 5m，底板厚1.2m，上、下游齿墙深1.8m，齿墙底宽1.5m，下游齿墙预留水孔。坝底板基础采用桩端压力注浆钻孔灌注桩，桩径80cm，桩平均长度10. 5m，桩体伸入第④层级醌不良圆砾层1. 2m。桩间距2.1～2.4m，桩数6 3×2根。桩端压力注浆要求在桩底形成直径1. Im的结晶球体，以满足单桩设计承载力835kN／mz。
（五）扶壁式挡墙
下游消能防冲工程的扶壁式挡墙高6. 6～9. 6m，墙长11. 25m，底宽9m，其中前趾宽1.0m。隔3.2m设一扶壁，扶壁厚0.4m，底厚0.6m。扶壁式挡墙底板基础亦采用桩端压力注浆钻孔灌注桩，桩径80cm，桩平均长度11.0m，桩体伸入第④层级配不良圆砾层1. 2m．桩间距2.0～2. 7m，桩数24×2根。桩端压力注浆要求在桩底形成直径1.3m的结晶体，以满足单桩设计承载力1200 kN／㎡。
(六)下游扭面
下游消能防冲段扭面为M7.5浆砌行，水泥砂浆抹面，其底座采用C20钢筋混凝土现浇，高50cm，与桩端压力注浆钻孔灌注桩相连。桩径70cm，桩平均长度12. 2m，桩体伸入第④层级配不良圆砾层1. 2m，桩间距2.1～3.5m，桩数4×2根。桩端压力注浆要求在桩底形成直径1. 02m的结晶球体，以满足单桩没计承载力727. 4kN／㎡。
（七）消能防工程
橡胶坝运行特点，非汛期立坝蓄水，汛期立坝泄洪，但坝顶溢流水深超过0. 5m，即泄流量超过20.4m³／s时，则开闸泄流，以保证坝顶溢流水深不超过0.5m。水位达322. 0m，橡胶坝塌落，进水闸闸门全部开启时，橡胶坝段可泄流708m³／s，进水闸段可泄洪372m³/s，合计总共可泄流1080m³／s，基本满足宣泄50年一遇洪水流量1208m³／s要求。为了防止下游水位影响坝袋振动，按50年一遇洪水流量l208rr13／s和30年一遇洪峰流量1031m³／s及坝顶溢流水深0. 5m时等情况，分别进行消能计算，确保下游均产生远驱式水跃，则需设置深1. 8m、长25m的消力池。下游消能防冲设施总长度62. 2m。其中陡坡段长17. 2m，坡度1:3，底层为厚30cm的浆砌块石，面层为厚50cm的C25钢筋混凝土；消力池底高程为310. 2m，底板为厚70cm的C25钢筋混凝土，末端设C25混凝土防冲齿墙，墙高1. 8m，顶宽Im;海漫段长20m，前10m底层采用M7.5浆砌石，厚50cm，上、下游设齿墙，后10m底层采用50cm厚的铅丝笼块石，末端设齿墙深1.5m，底宽1. 5m。距陡坡末端3. 2m处设消能墩20个，墩间距1.5m，墩高2m，顶宽0．4m，底宽2. 4m，墩宽1.5m。C20钢筋混凝土结构。
（八）上游防渗工程
坝上游采用二布一膜土工防渗布铺盖，铺设长度为坝前80m，铺设高程314. 5m。铺盖上游设混凝土防冲齿墙深1. 5m，底宽0.7m，每10m设三油两毡伸缩缝一道。防渗布上面铺一层厚5.0cm的粗砂，防渗布下面铺垫30cm厚黏土，基底垫层应整平压实。复合膜上游端压C15混凝土板；宽1.0m，厚0.3m，每10m设三油两毡伸缩缝一道。复合膜上面设C15混凝土压条，压条断面20cm×20cm，间距纵横均为2m网格状，每10m设三油两毡伸缩缝一道。铺盖上覆盖厚1．0m的砂卵石保护层。复合膜铺盖与坝底板及两岸齿墙连接均采用压板螺栓连接，螺栓直径16mm，间距50cm。二布一膜复合布中间膜厚0.4mm，两侧无防布均为200g/m2。复合膜接缝搭接带宽10cm，采用热熔挤压焯接法拼接。
四、施工导流
施工导流设计主要考虑主体工程拦河橡胶坝及进水闸施工。
（一）导流标准
本工程属Ⅲ等，主要建筑物为3级，其临时建筑物为5级，导流工程属临时工程为5级。其设计洪水标准按SL 252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定，5级临时工程土石建筑物5～1 0年一遇，本工程导流洪水标准采用5年一遇，导流流量为397m³／s。
（二）导流方式及洪水流量
采用原河道导流方式，根据施工布置拦河枢纽分二期导流施工。一期围堰先施工橡胶坝、进水闸、交通桥及上游防渗工程与下游防冲工程，利用河道主槽进行导流，主槽底高程314. 5m，导流槽20m;二期围堰施工主槽土坝段，利用已建进水闸及橡胶坝段导流。上游横向围堰，位于坝轴线上游侧lOOm，堰顶宽2m，迎水坡1：1 0，采用编织袋土护坡；背水面边坡1：1.5，围堰上游顶高317. 5m，堰体为土料。
五、主要工程施工
（一）橡胶坝基坑开挖及坝段工程
基坑开抗，以机械施工为主，深层小断面及排水集水沟可用人工开挖。先进行灌注桩造孔和桩基浇筑；然后开挖上游齿墙基坑，浇筑上游齿墙钢筋混凝土并配合回填铺设上游铺盖；再开挖下游齿墙基坑，浇筑下游齿墙钢筋混凝土，并铺谩排水滤体等；完成坝底板下部砂卵石回填，同时埋设充排水管道安装预埋件，最后浇筑底板钢筋混凝土。
（二）坝袋安装
坝袋安装由橡胶坝袋制造厂家进行现场指导。先清扫底板及周围场地，准确安装底垫片和进、出口水帽，再将坝袋就位并进行安装，然后分级充水试坝交付使用。
六、桩端压力注浆施工工艺
(1)钻空、泥浆固壁。
(2)利用声测管，作为注浆管、溢浆管、备用管。在孔底采用3个互相连通的φ150mm圆形压力注浆室，压力注浆室由两块打孔的圆形钢板和若干定距块所组成，上、下两钢板间距40mm;上钢板和注浆管、溢浆管及备用管的下端连接。整个压力注浆室用两层密封层，里层是麻布，外层是塑料布包裹，压力注浆室放置在孔底。
(3)按常规方法灌注混凝土，24h后通过注浆管进行注水试验，检查注浆管是否通畅。
(4)压力注浆。当桩身混凝土强度达到70%后，即可通过注浆管向压力注浆室预灌注水泥浆，待溢浆管冒浆后，堵住溢浆管，进行高压注浆，随着水泥浆的不断灌入，密封层破裂，下钢板与上钢板分离，上钢板仍固定在钢筋上，下钢板随着压力的增大而下沉，使水泥浆不断的渗透到持力层中。在桩端形成水泥，碎石与土的扩大头。注浆结束，采用机械方法封堵注浆管闭浆，以防止浆液流失。
(5)注浆设备和参数。
1)注浆泵采用SNC – H300型水泥车，其最大工作压力为30MPa。
2)注浆压力为2～6MPa。
3)灌注浆液为525号普通硅酸盐水泥，水灰比（重量比）为0.5的水泥浆掺人10%的UEA膨胀。
4)注浆咐对桩顶上抬量进行观测，控制不超过2cm。
5)注浆顺序采用先周边桩，后中间桩的注浆顺序。
6)在桩基础施工前，位于基础范围以外，必须进行试桩，通过试验确定满足设计要求的压浆参数；进行单桩竖向承载力静载试验；并在桩基完成后，对所有桩进行低应变动力检测。