圍堰技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用

秦 偉

招遠(yuǎn)市城子水庫(kù)管理所，山東 煙臺(tái) 265400

1 水利工程圍堰施工要求

1.1 重視圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在以往的施工中，部分水利項(xiàng)目建設(shè)的圍堰存在滲漏、沖擊和垮堤等問(wèn)題，影響了水利項(xiàng)目建設(shè)的效率與安全。為避免這些問(wèn)題發(fā)生，在新時(shí)期水利項(xiàng)目建設(shè)中需重視圍堰結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)制訂科學(xué)、完善的施工計(jì)劃，確保圍堰施工內(nèi)容的高效完成。基于圍堰建設(shè)的高質(zhì)量要求，在圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，還需對(duì)水利工程建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)、水文情況進(jìn)行具體調(diào)研，從而為圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圍堰技術(shù)應(yīng)用提供有效依據(jù)。

1.2 優(yōu)化水利工程布局

從近些年水利項(xiàng)目施工情況來(lái)看，當(dāng)前水利工程設(shè)施建設(shè)具有規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大、施工環(huán)境日趨復(fù)雜的特點(diǎn)，這在一定程度上對(duì)圍堰工程結(jié)構(gòu)形式的選擇和應(yīng)用帶來(lái)了較大挑戰(zhàn)。在水利項(xiàng)目建設(shè)中，為充分發(fā)揮圍堰防護(hù)職能，確保水利項(xiàng)目高效建設(shè)和應(yīng)用，還需優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)布局。例如，水利施工人員可依靠信息技術(shù)進(jìn)行工程運(yùn)行情況的動(dòng)態(tài)化、信息化管理，并依托大數(shù)據(jù)、BIM技術(shù)進(jìn)行圍堰施工數(shù)據(jù)計(jì)算和技術(shù)方案設(shè)計(jì)，提高圍堰建設(shè)的專業(yè)程度。

1.3 加大新技術(shù)的應(yīng)用力度

為進(jìn)一步提高水利工程圍堰施工質(zhì)量，還需強(qiáng)化新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用。一方面，針對(duì)圍堰水土滲漏及沖擊問(wèn)題，可擴(kuò)大雙層薄壁鋼圍堰的應(yīng)用范圍，起到良好的擋水、圍水作用；另一方面，在施工中，可對(duì)圍堰防沖技術(shù)、高程控制技術(shù)、導(dǎo)流設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和完善，約束圍堰及水利工程建設(shè)過(guò)程，不斷提高工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。

2 水利工程圍堰技術(shù)控制要點(diǎn)

2.1 正確選擇圍堰結(jié)構(gòu)形式

水利工程項(xiàng)目建設(shè)環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，基礎(chǔ)建設(shè)條件不同時(shí)，圍堰結(jié)構(gòu)形式的選擇也會(huì)出現(xiàn)一定差異?，F(xiàn)階段，除了不過(guò)水圍堰、過(guò)水土石圍堰，混凝土圍堰、雙層薄壁鋼圍堰也是當(dāng)前圍堰應(yīng)用的重要形式。

不過(guò)水圍堰是最常見(jiàn)的圍堰應(yīng)用形式，在不過(guò)水圍堰建設(shè)中，應(yīng)對(duì)填筑土石方等材料進(jìn)行選擇，確保這些材料與周?chē)h(huán)境具有較高的吻合度，同時(shí)這些材料的應(yīng)用有助于提升巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外，為避免堰身出現(xiàn)變形、滲漏問(wèn)題，在控制深水、動(dòng)水的基礎(chǔ)上，還需對(duì)河床的具體情況進(jìn)行測(cè)量、控制。使用過(guò)水圍堰進(jìn)行水利工程防護(hù)時(shí)，需重點(diǎn)加固圍堰下游坡面以及堰腳部位。現(xiàn)階段，在這些部位加固的過(guò)程中，常用的加固手段不僅包含鋼筋石籠護(hù)面加固，還會(huì)涉及混凝土板護(hù)面、加筋護(hù)面加固，采用這些加固方式可有效提升圍堰支撐能力。混凝土圍堰包含重力式和拱形兩種形態(tài)，其中重力式混凝土圍堰的兩側(cè)均具備河水疏通堵的作用，而拱形混凝土圍堰的導(dǎo)流作用較為突出，但在實(shí)際應(yīng)用中，需對(duì)圍堰抗壓強(qiáng)度、斷面大小、建設(shè)成本等要素進(jìn)行系統(tǒng)控制。雙層薄壁鋼圍堰在水深且流速較大的地區(qū)應(yīng)用較多，其不僅具有防水、圍水的作用，還可以支撐基坑的坑壁，綜合效益較為突出。

2.2 合理設(shè)計(jì)圍堰高程

高程控制是圍堰技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容，在堰頂高程設(shè)計(jì)中，不僅要考慮圍堰的實(shí)際工作環(huán)節(jié)，還需要對(duì)項(xiàng)目導(dǎo)流設(shè)計(jì)情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，以此確保圍堰設(shè)計(jì)應(yīng)用的規(guī)范性、合理性。在上流圍堰高程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要在考慮水位、爬高的基礎(chǔ)上，對(duì)圍堰安全超高情況進(jìn)行規(guī)范控制，此外需系統(tǒng)管理上下游的水位差情況；而在下流圍堰設(shè)計(jì)中，下游水位、波浪爬高和圍堰安全超高是三個(gè)基本的設(shè)計(jì)要素。值得注意的是，對(duì)于用來(lái)攔截水流的圍堰，在高程設(shè)計(jì)中需考慮調(diào)洪因素、縱向圍堰設(shè)計(jì)，然后按照階段分布的形式進(jìn)行頂面設(shè)計(jì)，滿足上下游圍堰頂高設(shè)置要求。

2.3 重視防滲防沖設(shè)計(jì)

圍堰使用過(guò)程滲透、沖擊影響強(qiáng)烈，這要求在圍堰技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)將防滲防沖設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)，系統(tǒng)開(kāi)展圍堰結(jié)構(gòu)的斜墻、水平鋪蓋和垂直防滲墻設(shè)計(jì)。防沖設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）科學(xué)合理地選擇斜墻、水平鋪蓋和垂直防滲墻的建設(shè)材料，明確規(guī)定此材料的類型、尺寸。（2）圍堰底部防護(hù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)重視拋石護(hù)底、柴排護(hù)底方式的應(yīng)用，合理設(shè)置導(dǎo)流墻，達(dá)到穩(wěn)定束窄河道水流的作用。（3）系統(tǒng)開(kāi)展堰接頭部位設(shè)計(jì)和施工，如可選擇刺墻的形式來(lái)增加繞流滲徑，這樣能減少集中滲漏對(duì)堰體的危害，確保圍堰接頭的穩(wěn)定性，達(dá)到提升圍堰防沖的效果。

在圍堰防滲施工中，灌漿防滲是較為常用的技術(shù)類型，其技術(shù)要點(diǎn)如下：（1）灌漿防滲施工鉆孔中，應(yīng)將孔徑的大小保持在130mm，同時(shí)孔深植入基巖的距離需不低于50cm，鉆孔偏差保持在25cm以下。（2）灌漿防滲施工要注意冒水、脫空現(xiàn)象的控制，在鉆孔結(jié)束后，工程人員應(yīng)進(jìn)行PVC管的高質(zhì)量安放，通常該類管道的間距保持在10～15cm，管道直徑為5cm。（3）灌漿施工前，應(yīng)對(duì)灌漿材料的配比進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)，然后按照全孔灌漿的方式進(jìn)行處理，提升整體灌漿效果。圍堰灌漿防滲技術(shù)控制要求如表1所示。要注意的是，就地取材是灌漿防滲施工的基本原則，一方面圍堰本身是一個(gè)臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，采用灌漿防滲技術(shù)施工時(shí)，通過(guò)就地取材可節(jié)約工程建設(shè)成本，這對(duì)于工程效益具有積極作用；另一方面其能進(jìn)一步降低施工污染程度，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染的有效控制。此外，通過(guò)灌漿施工能使圍堰結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力狀況良好，提升圍堰防滲效果。

表1 灌漿防滲施工技術(shù)指標(biāo)控制

2.4 規(guī)范進(jìn)行工程導(dǎo)流

為最大限度地發(fā)揮圍堰的防護(hù)作用，在水利工程建設(shè)中還應(yīng)注重圍堰施工和施工導(dǎo)流的有效配合?，F(xiàn)階段，水利工程圍堰導(dǎo)流包含了分段導(dǎo)流和全段圍堰導(dǎo)流兩種基本形式。分段導(dǎo)流利用圍堰工程結(jié)構(gòu)分段保護(hù)水利工程建筑物，其在混凝土壩中的應(yīng)用較多。水利項(xiàng)目施工中，如果采用縱向圍堰分段導(dǎo)流施工形式，則還應(yīng)重視河心洲、小島的應(yīng)用，進(jìn)而在人工構(gòu)筑物、自然環(huán)境協(xié)同中提升導(dǎo)流效果。在全段圍堰導(dǎo)流中，需要建設(shè)一定的排水通道或者永久排水建筑來(lái)下泄河水。目前排水通道的應(yīng)用較多，水利項(xiàng)目施工中，可結(jié)合工程建設(shè)區(qū)域具體情況選擇隧洞導(dǎo)流、明渠導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流等形式的排水通道，減少水流對(duì)圍堰的影響，提高圍堰施工及水流工程建設(shè)質(zhì)量。

3 圍堰技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

某水利工程集防洪、灌溉、城鎮(zhèn)供水、工業(yè)供水等功能為一體，是一座位于河流中游的中性水庫(kù)。長(zhǎng)期應(yīng)用的過(guò)程中，水庫(kù)上游護(hù)坡及防水涵洞存在破損問(wèn)題，需對(duì)其進(jìn)行加固處理，同時(shí)需對(duì)高塔架和人行交通橋進(jìn)行改造。施工前期，必須嚴(yán)格開(kāi)展圍堰施工和項(xiàng)目導(dǎo)流處理。該項(xiàng)目在非汛期建設(shè)施工，經(jīng)計(jì)算，圍堰的擋水圍高950.2m，圍堰頂高程為952.31m，堰高和堰頂長(zhǎng)分別為15m和138m。該項(xiàng)目圍堰施工中采用了土石圍堰施工形式，并按照混凝土心墻的形式進(jìn)行施工，有效提升了圍堰施工質(zhì)量，滿足了工程項(xiàng)目建設(shè)需要。

3.2 技術(shù)應(yīng)用

該項(xiàng)目施工中，對(duì)于土石圍堰的建設(shè)嚴(yán)格按照基礎(chǔ)截水槽開(kāi)挖、土工膜鋪設(shè)與回填、壩殼料回填、坡面土工膜鋪設(shè)及黏土培厚的流程進(jìn)行圍堰基礎(chǔ)施工。在圍堰基礎(chǔ)截水槽開(kāi)挖中，要求底部開(kāi)挖至巖石，這樣能達(dá)到截?cái)嗪哟采暗[料強(qiáng)透水層的目的。施工中，受地下水位高、滲水較大等因素的影響，接水槽開(kāi)挖難度較大，為提升排水效果，在圍堰軸線中部區(qū)域還設(shè)置了集水坑，要求集水坑低于槽底基礎(chǔ)2～3m，這樣能實(shí)現(xiàn)滲水的有效引出。土工膜鋪設(shè)及回填時(shí)，嚴(yán)格按照從右向左、分段鋪設(shè)、隨鋪隨填的要求進(jìn)行施工，保證整體擋水效果。當(dāng)圍堰建設(shè)達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，進(jìn)行坡面整形處理，該項(xiàng)目坡面整形中，采用從下往上進(jìn)行坡面鋪膜的方式處理，滿足了圍堰建設(shè)需要。

為充分發(fā)揮圍堰的擋水、圍水作用，該項(xiàng)目還采用灌漿防滲的方法設(shè)置混凝土心墻，按照兩排進(jìn)行防滲灌漿，在兩排防滲灌漿孔位置設(shè)計(jì)中，不僅注重了主排孔與前壩肩、主排孔與副排孔的位置設(shè)計(jì)，還對(duì)副排孔與前壩肩位置進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)劃。然后選擇穩(wěn)定性良好、可灌性強(qiáng)、水固效果快的材料進(jìn)行灌漿施工，有效地提升了圍堰結(jié)構(gòu)的完整性、穩(wěn)定性，提升并保證了圍堰的防滲、防沖效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

規(guī)范合理地進(jìn)行圍堰施工能為水利工程項(xiàng)目的高效、安全建設(shè)創(chuàng)造有利條件。水利項(xiàng)目建設(shè)中，施工人員只有充分認(rèn)識(shí)到圍堰結(jié)構(gòu)的作用和建設(shè)要求，深化圍堰技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，并系統(tǒng)選擇圍堰結(jié)構(gòu)類型，控制圍堰防沖，高程及導(dǎo)流階段的設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)，才能最大限度地發(fā)揮圍堰的作用，促進(jìn)水利工程項(xiàng)目建設(shè)的有序開(kāi)展。