圍堰技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用

秦 偉

招遠(yuǎn)市城子水庫管理所，山東 煙臺 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

在以往的施工中，部分水利項目建設(shè)的圍堰存在滲漏、沖擊和垮堤等問題，影響了水利項目建設(shè)的效率與安全。為避免這些問題發(fā)生，在新時期水利項目建設(shè)中需重視圍堰結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，同時應(yīng)制訂科學(xué)、完善的施工計劃，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)計前，還需對水利工程建設(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、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

從近些年水利項目施工情況來看，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，這在一定程度上對圍堰工程結(jié)構(gòu)形式的選擇和應(yīng)用帶來了較大挑戰(zhàn)。在水利項目建設(shè)中，為充分發(fā)揮圍堰防護(hù)職能，確保水利項目高效建設(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)行工程運行情況的動態(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)計算和技術(shù)方案設(shè)計，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，針對圍堰水土滲漏及沖擊問題，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，可對圍堰防沖技術(shù)、高程控制技術(shù)、導(dǎo)流設(shè)計等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，通過控制標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和完善，約束圍堰及水利工程建設(shè)過程，不斷提高工程項目的建設(shè)質(zhì)量。

2 水利工程圍堰技術(shù)控制要點

2.1 正確選擇圍堰結(jié)構(gòu)形式

水利工程項目建設(shè)環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，基礎(chǔ)建設(shè)條件不同時，圍堰結(jié)構(gòu)形式的選擇也會出現(xiàn)一定差異。現(xiàn)階段，除了不過水圍堰、過水土石圍堰，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。

不過水圍堰是最常見的圍堰應(yīng)用形式，在不過水圍堰建設(shè)中，應(yīng)對填筑土石方等材料進(jìn)行選擇，確保這些材料與周圍環(huán)境具有較高的吻合度，同時這些材料的應(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、滲漏問題，在控制深水、動水的基礎(chǔ)上，還需對河床的具體情況進(jìn)行測量、控制。使用過水圍堰進(jìn)行水利工程防護(hù)時，需重點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程中，常用的加固手段不僅包含鋼筋石籠護(hù)面加固，還會涉及混凝土板護(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，但在實際應(yīng)用中，需對圍堰抗壓強(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)計中，不僅要考慮圍堰的實際工作環(huán)節(jié)，還需要對項目導(dǎo)流設(shè)計情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，以此確保圍堰設(shè)計應(yīng)用的規(guī)范性、合理性。在上流圍堰高程設(shè)計中，設(shè)計人員需要在考慮水位、爬高的基礎(chǔ)上，對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)計中，下游水位、波浪爬高和圍堰安全超高是三個基本的設(shè)計要素。值得注意的是，對于用來攔截水流的圍堰，在高程設(shè)計中需考慮調(diào)洪因素、縱向圍堰設(shè)計，然后按照階段分布的形式進(jìn)行頂面設(shè)計，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

圍堰使用過程滲透、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)計作為設(shè)計重點，系統(tǒng)開展圍堰結(jié)構(gòu)的斜墻、水平鋪蓋和垂直防滲墻設(shè)計。防沖設(shè)計要點如下：（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)開展堰接頭部位設(shè)計和施工，如可選擇刺墻的形式來增加繞流滲徑，這樣能減少集中滲漏對堰體的危害，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)對灌漿材料的配比進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計，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臨時性結(jié)構(gòu)，采用灌漿防滲技術(shù)施工時，通過就地取材可節(jié)約工程建設(shè)成本，這對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，實現(xiàn)環(huán)境污染的有效控制。此外，通過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。現(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下泄河水。目前排水通道的應(yīng)用較多，水利項目施工中，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)用實例

3.1 項目概況

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。長期應(yīng)用的過程中，水庫上游護(hù)坡及防水涵洞存在破損問題，需對其進(jìn)行加固處理，同時需對高塔架和人行交通橋進(jìn)行改造。施工前期，必須嚴(yán)格開展圍堰施工和項目導(dǎo)流處理。該項目在非汛期建設(shè)施工，經(jīng)計算，圍堰的擋水圍高950.2m，圍堰頂高程為952.31m，堰高和堰頂長分別為15m和138m。該項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，滿足了工程項目建設(shè)需要。

3.2 技術(shù)應(yīng)用

該項目施工中，對于土石圍堰的建設(shè)嚴(yán)格按照基礎(chǔ)截水槽開挖、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)截水槽開挖中，要求底部開挖至巖石，這樣能達(dá)到截斷河床砂礫料強(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，這樣能實現(xiàn)滲水的有效引出。土工膜鋪設(shè)及回填時，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)計高程后，進(jìn)行坡面整形處理，該項目坡面整形中，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，還對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

規(guī)范合理地進(jìn)行圍堰施工能為水利工程項目的高效、安全建設(shè)創(chuàng)造有利條件。水利項目建設(shè)中，施工人員只有充分認(rèn)識到圍堰結(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、施工要點，才能最大限度地發(fā)揮圍堰的作用，促進(jìn)水利工程項目建設(shè)的有序開展。