水利施工中的圍堰類型與應(yīng)用要點

馬燕霞

(浙江天澤水電建設(shè)有限公司，浙江衢州324000)

水利施工中的圍堰類型與應(yīng)用要點

馬燕霞

(浙江天澤水電建設(shè)有限公司，浙江衢州324000)

在河道上修建水利工程時，為了確保施工能夠在干地上進(jìn)行，需要使用圍堰技術(shù)將河水引流到預(yù)定的通道。圍堰的主要作用是用來確保建筑物基礎(chǔ)開挖與修建工程提供安全與必要的條件，它是水利工程重要組成部分，是疏導(dǎo)工程中的臨時擋水建筑。在疏導(dǎo)工作結(jié)束以后，圍堰建筑按照設(shè)計要求，應(yīng)該要予以拆除，但是也有一些圍堰會成為建筑物的一部分。文章從圍堰的種類和特點出發(fā)，探討了圍堰施工的設(shè)計原則以及方案選擇，分析了圍堰技術(shù)在水利施工中的使用方法和確保施工安全的措施等。

水利工程;圍堰類型;設(shè)計原則;施工方法;安全措施

1 水利施工中圍堰的類型

水利施工中的圍堰根據(jù)劃分依據(jù)的不同，有3種分類方法:

1)圍堰根據(jù)使用的材料可以分為土石圍堰、草土圍堰、混凝土圍堰、鋼板樁格圍堰等。

2)按照走向可以分為縱向圍堰和橫向圍堰。

3)按照基坑淹沒條件可以分為過水圍堰和不過水圍堰。

1.1 土石圍堰

土石圍堰是最常用的一種圍堰方式，土石圍堰的主要材料是建筑材料和建筑廢棄物，造價較低，而且具有施工方便、材料要求低、結(jié)構(gòu)簡單、易建易拆的優(yōu)點。

土石圍堰的使用范圍較廣，可以在巖基、河流、深水等場所修建。但土石圍堰也有缺點，其缺點就在于工程量較大，容易出現(xiàn)沉陷變形的情況，甚至?xí)霈F(xiàn)垮塌［1］。

在土石圍堰的設(shè)計中，為了確保圍堰的安全，一般都采用橫向圍堰技術(shù)。但是在河床流速較低時，也可以采用縱向圍堰，但是一定要重視圍堰的防沖刷設(shè)計，確保圍堰的安全。

1.2 混凝土圍堰

混凝土圍堰也是較為常用的一種圍堰形式，這種圍堰具有較強的耐沖刷性和抗?jié)B性，而且能夠作為永久建筑的一部分。

但是混凝土圍堰的造價較高，拆除困難，在施工中還有可能會產(chǎn)生工程垃圾。

混凝土圍堰按照不同的結(jié)構(gòu)可以分為重力式和拱形式兩種。

拱形式的混凝土圍堰具有良好的抗壓性，而且其斷面較小，能夠有效的節(jié)省材料，但是相對而言其施工也較為復(fù)雜。重力式的混凝土圍堰，可以作為永久建筑的一部分，在第一期和第二期的縱向圍堰中都可以使用。

1.3 鋼板樁格型圍堰

鋼板樁格圍堰也屬于重力式擋水建筑物的一種，是由許多鋼板相互連接而成的，格體的形式各不相同，適用的擋水高度也不同。在鋼板樁格型圍堰內(nèi)填充各種具有一定透水性的材料，在填充材料時一定要注意保持填充料表面的平整，填充料的高差過大，有可能會導(dǎo)致圍堰的變形。

鋼板樁格圍堰具有良好的堅固性且其抗沖刷、抗?jié)B透能力較強，施工便利，可以回收利用，節(jié)省了建筑材料。但是相對而言，鋼板樁格圍堰施工中的技術(shù)要求也更高，使用范圍也較小，僅僅適用于大型的水利工程。

1.4 草土圍堰

草土圍堰的材料使用較為簡單，而且取材便利，主要是稻草、麥草、柳枝等。

因為材料廉價，因此草土圍堰的工程造價相對也較低，施工速度快，拆除方便，也不容易產(chǎn)生建筑垃圾［2］。草土圍堰的穩(wěn)定性不如其他的圍堰，但是只要在水深在6 m以下而且流速≤3.5 m/s的工程中都可以使用。

1.5 不過水土石圍堰

不過水土石圍堰是眾多圍堰方式中使用最為廣泛的一種，它在結(jié)構(gòu)上和大壩相似，而且土、石取材較為方便，工程造價低。但是堰頂不能過水，是不過水土石圍堰最為顯著的缺點。

1.6 過水土石圍堰

過水土石圍堰克服了不過水土石圍堰的缺點，減少了水流對于圍堰表面的沖刷作用。常見的過水土石圍堰有加筋過水土石圍堰和混凝土板護(hù)面過水土石圍堰。

2 圍堰設(shè)計的主要原則

2.1 圍堰斷面滿足穩(wěn)定性要求

圍堰斷面的設(shè)計受到各方面因素的限制，因此在保證圍堰斷面穩(wěn)定性的前提下，要確保大壩開挖、填筑、施工和排水等方面工作能夠順利進(jìn)行。

2.2 材料選擇就近原則

本著施工方便、確保安全、簡化構(gòu)造的原則，在選擇防滲透材料時優(yōu)先選擇當(dāng)?shù)赜械慕ㄖ牧稀?/p>

2.3 安全原則

圍堰的安全性是水利工程施工安全的重要保證，要求在選擇圍堰處理方式的時候，確保安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性和施工便利性。

3 水利工程中圍堰技術(shù)的使用

3.1 施工方案種類

在水利施工中圍堰導(dǎo)流的施工方法主要有兩種，一種是全段圍堰導(dǎo)流，另一種是分段圍堰導(dǎo)流。

3.1.1 分段圍堰導(dǎo)流

所謂的分段圍堰就是將施工過程分為若干段，分期完成圍堰施工。這種分段圍堰一般適用于水流較急、河床較寬的水利工程。施工可以從河床兩岸開始，先將兩岸圍住，再慢慢向河中心施工，直到將河流完全截斷。我國較大的水電站都是采用這種方法進(jìn)行圍堰導(dǎo)流的。

3.1.2 全段圍堰導(dǎo)流

根據(jù)建筑物的不同，一次性將河流截斷，將水流疏導(dǎo)到原先計劃好的泄水建筑中。在水流量大而且河床較窄的情況下可以使用這種圍堰方式，但是同時也要設(shè)計合理的水流疏導(dǎo)隧道或明渠。

3.2 施工方法

3.2.1 測量

在圍堰設(shè)計前首先要確定圍堰的軸線長度，以便于施工方向的確定，保證圍堰砌筑范圍準(zhǔn)確。

3.2.2 設(shè)計護(hù)腳和支護(hù)

在圍堰施工中為了確保圍堰的安全，防治打滑，一般在圍堰的兩側(cè)設(shè)計護(hù)腳木樁。鋼板支護(hù)也是為了確保圍堰的安全穩(wěn)定，能夠防止圍堰移滑。

3.2.3 清除淤泥

在圍堰完工后，再開挖排水溝，將圍堰中的淤泥清理干凈。清理淤泥的工作一般采用人工和機械作業(yè)相結(jié)合的方法，在機械作業(yè)的過程中一定要注意安全，不要盲目清淤。

4 圍堰的防滲和防沖技術(shù)

保證圍堰安全的技術(shù)關(guān)鍵在于防沖刷、防滲透、接頭處理3個方面，處理好這3個方面的問題對于圍堰來說是至關(guān)重要的。

4.1 水利施工中圍堰防沖刷技術(shù)

圍堰的防沖刷技術(shù)的關(guān)鍵是要保護(hù)好圍堰的基礎(chǔ)，同時也要重視圍堰平面布置的作用。圍堰的受沖刷程度和圍堰的平面布局有很大的關(guān)系，平面布局關(guān)系到水流的方向，出水口的大小等方面，通常在圍堰布局中都會在上下游的轉(zhuǎn)角位置設(shè)置一堵導(dǎo)流墻，這樣能夠有效地改善河流水流條件。

4.2 水利工程中圍堰的防滲透技術(shù)

水利工程中圍堰的防滲透要求和一般的建筑工程防滲透的要求是相同的。土石圍堰的防滲透工作一般都會采用斜墻、垂直防滲透強、灌漿帷幕等方法，這些方法能夠起到良好的防滲透效果［3］。

4.3 接頭的處理

這里的接頭是指各個圍堰之間以及圍堰和其他建筑物和河岸之間的連接點。土石圍堰和混凝土圍堰的接頭一般會使用刺墻型的連接方式，這種連接方式能夠有效的減少集中滲漏。

5 水利施工中圍堰設(shè)計要點

5.1 圍堰平面布置

圍堰的平面布置需要綜合考慮各方面因素，包括水利建筑的輪廓，交通道路走向、圍堰本身的排水設(shè)計、施工方式以及施工材料的放置等。如果平面布置不當(dāng)，就會給水利工程帶去安全隱患。一般來說，水利工程建筑和基坑之間要保持20 m以上的距離，這樣就能夠預(yù)留出足夠的空間用于排水，確保施工安全。

5.2 堰頂高度的確定

在我國的導(dǎo)流工程中，土石圍堰是最為主要的圍堰方式，黏土心墻防滲式的土石圍堰又是最主要的土石圍堰方式［4］。我國大型的水電工程，多采用這種圍堰方式。考慮到水位、堰體施工等方面因素，在設(shè)計圍堰堰頂高度時應(yīng)該要考慮到各方面實際情況。

5.3 地質(zhì)條件

圍堰的設(shè)計受到地質(zhì)條件的影響，河心州、巖石、淺灘等地方的穩(wěn)定性較強，是設(shè)置圍堰的最好位置，不僅夠降低水流對圍堰的沖刷程度，還可以降低施工難度，節(jié)約資源。

5.4 水利工程建筑物布局

在水利設(shè)施的建設(shè)中，一定要充分利用原有的水電設(shè)備，比如說原有的大壩、水閘等，這些東西可以成為圍堰的一部分，有效的降低了工程量。

5.5 施工布局

為了科學(xué)合理的組織工程施工，各個基坑的施工強度一定要均衡，在條件允許的情況下，盡量減少施工分期的次數(shù)。

5.6 水流速度

在圍堰的設(shè)計使用中不僅要考慮到河道的寬窄，還要考慮到水流的速度。水流速度會直接影響到圍堰設(shè)計方案的選擇，高流速的河水可能會威脅高圍堰的安全［5］。

6 保證安全施工的措施

6.1 危險標(biāo)示明確

在圍堰的施工中，要確保圍堰修建施工現(xiàn)場道路平整，堅實，沒有阻礙，而且在有危險的地段設(shè)置醒目的標(biāo)示，警示現(xiàn)場施工人員。

6.2 配置相應(yīng)安全設(shè)備

安全設(shè)備是安全生產(chǎn)的前提，購買勞動保護(hù)品、安全設(shè)施等設(shè)備的前期投入不能少。工作人員要應(yīng)該要穿戴救生衣，在圍堰的周圍要設(shè)置相應(yīng)的安全警示牌。

6.3 確保圍堰施工照明

圍堰施工現(xiàn)場的用電必須要充足，能夠滿足安全巡視和施工的要求。確保照明，一方面是為了確保施工安全，另一方面也是為了保證工程質(zhì)量。

6.4 做好洪水等氣象災(zāi)害的預(yù)報

洪水等氣象災(zāi)害有可能會影響到圍堰的施工安全，在多方收集氣象預(yù)報材料的基礎(chǔ)上，及時地做出災(zāi)害天氣的預(yù)報，采取相應(yīng)的措施，保證施工安全。一旦發(fā)現(xiàn)有可能會危害到施工安全的災(zāi)害天氣，一定要及時疏散施工現(xiàn)場人員，確保人員和財產(chǎn)的安全［6］。

6.5 加強管理

嚴(yán)格的管理規(guī)范也是保證施工安全的重要保障，工作人員必須持證上崗，確保各個崗位的工作人員能夠切實履行職責(zé)，盡量避免因人為疏忽造成的損失。

7 結(jié)語

圍堰技術(shù)在水利水電工程的施工中是必不可少的一部分。圍堰在水利施工中的使用并不是隨意的，而是必須要綜合考慮各方面的因素，再確定圍堰的種類，在充分了解圍堰設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，采取合理的施工方法，確保施工的安全。

圍堰技術(shù)在水利施工中的作用只會越來越重要，它是水利工程順利完工的重要保障?？茖W(xué)合理的圍堰工程能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)資源的優(yōu)化整合，提高經(jīng)濟(jì)效益。

［1］毛建祖.現(xiàn)代水利水電施工技術(shù)思考［J］.黑龍江水利科技，2012，40(08):220-221.

［2］姚安軍.水利工程中鋼板樁圍堰施工技術(shù)實例［J］.黑龍江水利科技，2011，39(06):46-71.

［3］李軍華.淺談施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)在水利水電施工中的運用［J］. 門窗，2012(11):92，94.

［4］范公俊，賈延權(quán)，王艷紅.幾種圍堰施工技術(shù)在連云港灘涂區(qū)的應(yīng)用［J］.水利水電科技進(jìn)展，2011，31(01):62-65.

［5］張宗坤，石世.石埡子水電站上游圍堰設(shè)計及施工技術(shù)［J］. 小水電，2009(02):25-27.

［6］詹金環(huán)，陳超敏，饒志文.烏江銀盤水電站施工導(dǎo)流規(guī)劃與設(shè)計［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008，(04):44-47.

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1007-7596(2014)05-0123-03

2013-10-02

馬燕霞(1982-)，女，浙江衢州人，工程師，從事水利水電施工管理工作。