土石圍堰在水利工程中的應(yīng)用分析

李韻怡

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院，廣州510000)

1 工程概況

某水閘工程由泄水閘和交通橋兩部分組成，總長407 m。且該地區(qū)屬亞熱帶氣候，冬天無雪少霜，氣候溫和，全年雨量充足，年平均降水量為2 200 mm。本工程區(qū)域內(nèi)地表覆蓋第四系黏質(zhì)壤土，厚度8 ～10 m，區(qū)域內(nèi)地下水埋深6 ～10 m。

2 圍堰選擇與施工工藝

2.1 測線放樣

在施工開始之前，技術(shù)人員要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和施工設(shè)計的具體要求，對圍堰的位置進行實測放樣，以便具體的施工操作能符合設(shè)計規(guī)范所提出來的要求，提高施工的精確度，為施工質(zhì)量奠定前期基礎(chǔ)。

2.2 圍堰的種類

按使用材料分，最常見的圍堰有五種:①土石圍堰;②混凝土圍堰;③鋼板樁格型圍堰;④木籠圍堰;⑤草土圍堰等。

按圍堰的施工期分為一期圍堰(全段圍堰)和二期圍堰。當(dāng)采用一次攔斷法導(dǎo)流時，基坑是由上、下游橫向圍堰和河床兩岸圍成;當(dāng)采用分段圍堰時，基坑則由上、下游橫向圍堰和縱向圍堰圍成。

橫向圍堰堰頂高程計算公式為:

式中:h 為圍堰擋水的靜水位，上游圍堰由水力計算確定，下游圍堰由天然河道水位流量關(guān)系曲線確定;h1為波浪高度，參照相關(guān)規(guī)定，取0.5 m;δ 為圍堰的安全高度，本例為不過水圍堰，工程級別為III 等水工建筑，故圍堰級別為IV 級，安全超高取0.5 m。

2.3 土石圍堰的施工優(yōu)點

土石圍堰施工有以下4個優(yōu)點:①經(jīng)濟效益好。土石圍堰的填筑方量雖比混凝土重力壩大6 倍左右，但是其單價僅為其1/15 左右，隨著挖填平衡、廢渣廢料的利用，單價可降至更低;②隨著大型機械的發(fā)展應(yīng)用，配合采用新的工藝，可大大提高土石圍堰的施工進度且提高其質(zhì)量;③土石圍堰可以在嚴(yán)寒低溫和炎熱多雨的地區(qū)建造，較混凝土圍堰更能適應(yīng)不同氣候;④土石圍堰壩基對各種地形、地質(zhì)條件的適應(yīng)性較大，對于不良的地基，經(jīng)處理后—般均可修建土石圍堰［1］。

2.4 圍堰的施工

圍堰施工方式的選擇應(yīng)根據(jù)河道口的寬度、實際水深以及其它主客觀情況進行合理選擇。在圍堰全部完成且加固措施的設(shè)置全部結(jié)束后，即可開展抽水作業(yè)。根據(jù)施工現(xiàn)場具體條件，本工程圍堰采用全段圍堰法。本工程導(dǎo)流方案為枯水期全斷圍堰法截斷水流，期間河水采用分流形式。

根據(jù)該導(dǎo)流方案，本工程在開工后首先進行臨時設(shè)施建設(shè)，在具備圍堰施工條件后立即進行上、下游圍堰填筑，填筑至設(shè)計高程后立即進行圍堰及基坑左右兩側(cè)“閉氣”，即高噴板墻施工。填筑時，采用斜坡振動碾壓實。壓實過程中采用了斜坡碾壓與砂漿固坡相結(jié)合的施工方法。

在基坑抽水完成，具備施工條件后立即進行泄水閘水下部分施工，并于枯水期內(nèi)完成所有水下結(jié)構(gòu)施工，并開始拆除圍堰。根據(jù)招標(biāo)文件要求，同時結(jié)合本工程實際情況，選定本工程的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)枯水期10 a一遇洪水(P =10%)，相應(yīng)水位為14.1 m，導(dǎo)流時段為11月至次年3月。

2.4.1 上游圍堰

上游圍堰采用土石結(jié)構(gòu)圍堰，兩側(cè)坡比均為1∶2.5，堰 頂 高 程15.1 m，堰 頂 寬5.0 m，堰 底 寬40.5 m，堰體兩側(cè)坡腳為堆石體，堰體防滲結(jié)構(gòu)為黏土芯墻，芯墻頂寬2.0 m，兩坡比均為1∶0.5，以芯墻為中心兩側(cè)對稱填筑砂礫料，在砂礫料的坡面鋪50 cm厚石渣，堰頂鋪30 cm厚石渣，堰體下部河床為含礫粗砂層，具有透水性，采用高噴板墻進行防滲。

2.4.2 下游圍堰

下游圍堰為均質(zhì)黏土結(jié)構(gòu)，兩側(cè)坡比均為1∶2.5，堰 頂 高 程10.5 m，堰 頂 寬3.0 m，堰 底 寬13.0 m，在堰體兩側(cè)坡面鋪50 cm 厚石渣，堰頂鋪30 cm厚石渣，堰體下部河床為含礫粗砂層，具有透水性，采用高噴板墻進行防滲。由于基坑下部為含礫粗砂層，有透水性，為保證基坑內(nèi)施工正常進行，在上、下游圍堰堰體下部及基坑左右側(cè)進行高噴板墻施工，防止外部水流滲入基坑。

3 施工中應(yīng)注意的事項

常注意以下3 項:

1)圍堰防沖:迎水坡腳拋投大石，防止水流對坡腳沖刷、掏空圍堰。

2)圍堰的拆除:選擇圍堰形式和材料時，就應(yīng)該考慮到工程完工后的拆除問題。需要拆除的水下部分非必要情況下就不要用過大的塊石、混凝土塊體和鋼筋籠等填筑。隨著水位下降逐層拆除背水坡和水上部分。而最后的拆除工作則在枯水期進行。

3)接頭部分:土石圍堰與岸坡的接頭主要通過擴大接觸面和嵌入岸坡的方法，以延長塑性防滲體的接觸滲徑防止集中繞滲破壞。

4 遇到的問題與解決方法

4.1 高噴板墻的施工工藝流程

高噴板墻的施工工藝流程詳見圖1。

圖1 高噴板墻的施工工藝流程圖

4.2 高噴施工參數(shù)

在正式施工前先選擇代表性地段進行高噴試驗，根據(jù)試驗結(jié)果并結(jié)合自身施工經(jīng)驗，初步選定的施工參數(shù)見表1。

項目三管法水壓力/MPa 38流量/L·min －1 75壓縮空氣壓力/MPa 0.75流量/m3·min －1 1.33水泥漿+黏土漿壓力/MPa 0.65流量/L·min －1 80密度/g·cm －3 1.65孔口回漿密度/g·cm －3 1.3提升速度V /cm·min粉土層 13砂層 8卵石層8

經(jīng)過高噴灌漿后，滲透系數(shù)K ≤1.0 ×10－5cm/s，達到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。基坑的排水量大大減少，為后續(xù)的施工創(chuàng)造了有利的條件。

5 結(jié) 論

本工程采用土石圍堰，結(jié)合高噴防滲墻技術(shù)，取得了很好的效果，圍堰安全性及防滲效果大大提高，保證了工程的順利進行，減少了基坑排水工作，降低了工程造價，節(jié)約了施工成本。

［1］黎晨. 水利工程中土石圍堰施工技術(shù)探析［J］. 科技風(fēng)，2010(01):165，171.