臨時簡易組合圍堰在水利工程中的應用

孫寶升

（華北水利水電工程集團有限公司，天津 300170）

隨著水利工程施工方法和工藝的進步，河道擋水截流方式變得更加科學高效，臨時簡易組合圍堰在水深不大的天然或人工河道上運用更加靈活，引灤引江連通爾王莊段明渠復線應急工程一標段中有多處河道需截流或擋水施工，根據河道水深和地質情況分別采取不同的擋（截）水方式，均取得較好的效果。

1 工程概況

引灤引江連通爾王莊段明渠復線應急工程主要建設內容包括：河道清淤護砌、新建輸水暗涵、新建明渠泵站自流道倒虹吸、新建節制閘及分水閘等。實施上述項目均需干場作業，且引灤明渠在施工期間仍承擔供水任務，不得斷流，供水期間要保證水質達標。

2 擋水圍堰結構形式的選用

本工程建設項目主要在人工河道上實施，河寬及水深均不大，為降低圍堰施工對河道水質的影響，項目部積極探索和尋求新的解決途徑，綜合考慮安全性、環保、工期和成本因素，項目部根據各施工段的水頭大小、作業面場地，并綜合考慮供水河道過流斷面要求，提出采用簡易組合圍堰的方法。基本思路如下。

（1）鋼管架體圍堰，擋水高度小于4.0 m的圍堰采用鋼管架體、薄壁彩鋼板+木板和防水布組合形式；

（2）拉森樁圍堰，擋水高度大于4.0 m 且使用期較長的倒虹吸圍堰采用拉森樁與大直徑鋼管支撐相結合的擋水方式。

3 擋水圍堰設計與施工

3.1 鋼管架體圍堰

采用鋼管架體、木板+薄壁彩鋼板和防水布組合形式，其鋼管架體采用建筑用腳手架，縱橫向桿件通過專用扣件連接固定；木板應保證強度，厚度不得低于20 mm；薄壁彩鋼板可采用常規施工圍擋用料，鋼板厚度不得低于0.3 mm；防滲布可采用中間為塑料膜夾層的三合防水布，迎水側架體搭設角度宜35°左右，背水側底角宜55°左右，架體搭設示意如圖1所示。

圖1 鋼管架體圍堰搭設示意

架體搭設方式可采用陸上組裝、吊運安裝方式，不能一步安裝到位時，可借助臨時浮體運輸沉放，各段架體定位完成后進行整體固定加固。單段架體搭設長度一般為5～6 m，鋼管縱向搭設間距一般為30～40 cm，橫向間距一般為60～80 cm，架體就位后打設定位錨固樁，樁位間距可取60～80 cm；擋水圍堰斜面木板條可滿鋪，也可間隔鋪設，可視水壓大小確定，其凈距一般不大于20 cm；木板條鋪設固定完成后，將薄壁彩鋼板平鋪其上并固定；為保證防水效果，防水布宜粘接為整塊，整體鋪設，施工時可借助圍堰內部排水時形成的水壓差沉放。其鋪設范圍為河底向外延伸不小于2 m，端部采用袋裝土壓護，防止滲透破壞，為提高防水性能，防滲布可鋪設2層。

3.2 拉森樁與大直徑鋼管組合圍堰

拉森鋼板樁與大直徑鋼管支撐組合形式，其擋水主要靠拉森樁閉水，支撐系統采用拉森樁與大直徑鋼管組合支護。拉森鋼板樁采用Ⅳ型，根據水深不同樁長選用12～15 m；大直徑鋼管選用直徑600 mm、壁厚12 mm、長度15 m的鋼管。其組合型式，如圖2所示。

圖2 圍堰組合型式示意

拉森樁圍堰需采取水上打設方式，單排連續打設；大直徑鋼管支撐樁排距3～5 m，每排樁數量可視土質和水深情況確定，一般為2～4根，宜沿拉森樁對稱布置，場地條件不具備時也可非對稱布置。拉森樁與鋼管樁入土深度至少應大于懸臂長度，并盡可能深打。打設加固完成后有計劃地抽排圍堰內明水，排水期間應嚴密觀測拉森樁滲水和圍堰穩定情況，發現問題及時處理。拉森樁鋼管組合圍堰總體施工順序為：拉森樁施打→內外側圍檁托架焊接→兩側工字鋼圍檁安裝→兩側鋼管樁打設→鋼管樁圍檁。

拉森樁鋼管組合圍堰加固完成后，即可抽排明水，抽水宜分期緩慢進行，并及時關注拉森樁側壁透水情況、圍堰安全穩定性以及內外水壓差對河底周邊地層的影響。一般情況下，新拉森樁閉水效果較好，經多次使用的拉森樁變形較大，閉水效果稍差，可采取鋸末+水泥+適量細沙的方式封堵。水泥一般選用礦渣硅酸鹽水泥，鋸末和水泥的重量之比宜為2∶8，使用前將三者干拌均勻，攤開后加適量水，至手抓成團、放下散開即可。使用時在拉森樁透水處上方投入摻合料，摻合料借助滲流作用聚集至滲漏處，從而減小拉森樁之間的孔隙，降低其透水性，必要時也可在圍堰外側加鋪防水布。在降水過程中還應做好圍堰變形觀測，分析靜水壓力對圍堰的影響程度，及時采取有效的加固措施，確保圍堰處于安全狀態。此外還要仔細觀察動水壓力對河底地層的滲透破壞，防止出現流沙和管涌現象。

4 注意事項

為保證圍堰安全，在地質環境、使用條件分析以及圍堰選擇上應注意以下問題。

（1）圍堰搭設高度應高出施工期間最高水面0.5 m以上，汛期施工應盡可能取高值或預留接高措施。

（2）臨時圍堰應結合現場實際，方便安拆，且安全性能高，具有較強的剛度，能承載設計水位的側壓力，防止過大位移和變形。為確保安全穩定，鋼管架體圍堰可沿內側打設阻滑鋼管樁，增強抗滑性；拉森樁圍堰也可在內側增設斜撐，增強安全性。同時施工期間應加強安全監測，隨時關注水位變化情況，水位升高時應加密監測。

（3）臨時圍堰應防水嚴密，不得出現大量滲漏。抽排降水時，應注意基底特別是粉細砂土質滲透問題。抽排明水宜分期進行，隨時觀測滲透水情況并采取有效措施解決。圍堰內部明水抽排完成后，可沿圍堰開挖截水溝并設集水坑，及時抽排滲水，保持圍堰內部干場環境。

（4）采用鋼管架體圍堰應充分考慮地質適應性，黏性土較為適宜，承載力較低的淤泥質土不得采用，細粉砂、粉土等砂性土層中應充分考慮土的顆粒級配、密度、土質滲透系數及滲水壓力對基底的破壞，避免發生流砂或管涌現象，可采取在迎水面河底加長鋪設防滲布，增大地下水滲徑，降低動水壓力。必要時可采取二級圍堰擋水方式，分級降低臨時圍堰兩側水位差，提高作業的安全性。

（5）應確保鋼管架體圍堰基底平整、無雜物、承載力均勻，若河底及岸坡為人工護砌面，還應考慮護砌結構間隙的滲漏問題，并采取有效措施消除不利影響，如采取挖溝后將防水布埋入溝內，阻斷透水通道，同時考慮與岸坡相接處的閉水處理。

（6）鋼管架體臨時圍堰的缺點是當水位抬升超出正常值過大時，難以進行有效加高或接高后風險加大。

5 結語

簡易組合圍堰附加荷載小，且具有取材廣泛、組裝拆卸方便、可重復使用、施工快捷、經濟環保等優點，對圍堰內開挖深基坑較為有利，在水深較小的河道進行分期導流或擋水時，具有較高的推廣價值。