水利工程施工中圍堰施工技術研究

梁中堅

（修水縣寧州鎮便民服務中心，江西 修水 332400）

作為基礎設施的一種，水利工程發揮著水產養殖、水運、防洪、發電、灌溉等多種作用，這使得水利工程整體的安全性、施工質量極為重要。而在水利工程施工中，前期需要充分做好圍堰工程，這就要求施工人員合理運用圍堰施工技術。從這個角度來看，應積極研究水利工程施工的主要圍堰施工技術。

1 圍堰施工技術在水利工程施工中的應用特點

圍堰施工技術具有施工特點、位置特點、設計特點和結構特點。第一，施工特點。岸坡、圍堰結構的連接部位具有穩定性、可靠性，能夠防止因滲漏集中破壞而導致出現圍堰安全事故。第二，位置特點。圍堰施工與河流特征深入結合，通過科學的選擇，讓水流的平順性得到保證，防止局部受到沖刷刷。第三，設計特點。圍堰應具有簡單的結構，使其拆除、維修和施工更加方便[1]。第四，結構特點。圍堰施工需符合水利工程施工的強度要求、抗沖要求、防滲要求等，保證圍堰整體的穩固。

2 圍堰施工的平面布置要求

對于水利工程施工來講，圍堰施工平面布置十分重要，通常需要根據工程圍堰要求、工程整體淪落、導流方案來確定。若圍堰布置不合理，基坑圍護面積相對較大，則水利工程施工的排水設備容量便會隨之增大，反之，基坑圍護面積相對較小，則工程建筑物主體便會受到不利影響，嚴重時將會導致水流不暢通，使圍堰、圍堰基礎遭受沖刷[2]。同時，圍堰縱向平面布置和岸坡沖刷、圍堰沖刷、水流不同時段宣泄等方面存在密切關系。

為了做好圍堰施工平面布置工作，一方面，應明確堰內基坑具體范圍。水利工程主體的施工技術、主體輪廓決定了基坑在圍堰內部的實際范圍，一般水利工程主體輪廓、基坑坡趾間應具有20 米至30 米的距離，從而為模板堆放、材料堆放、運輸交通布置、排水設備布置提供便利。另一方面，應布置圍堰的輪廓外形。不論導流采用分段式圍堰還是全段式圍堰，圍堰橫向的上下游部位都由水利工程主體輪廓所決定。當采用全段式圍堰時，圍堰的橫向需要與河流方向保持垂直，使圍堰工程量最小化。當采用分段式圍堰時，圍堰的下游和上游通常不可垂直于河床中心線，需進行梯形的圍堰平面布置，這樣既能夠讓水流始終保持順暢，而且道路運輸銜接與布置也更加方便。與此同時，導流采用一次攔斷法能夠避免圍堰下游和上游出現繞流問題，出于工程量減少的目的，一般將圍堰垂直于主河道。在明確縱向圍堰部位時，需要綜合考慮多種因素，包括工程主體各段施工強度、基坑道路交通、水力學條件、施工地形條件、樞紐布置等。

3 水利工程施工的主要圍堰施工技術

3.1 混凝土板土石圍堰施工技術

根據施工方法，混凝土板土石圍堰可劃分成預制混凝土板、現澆混凝土板這兩種圍堰。根據截面面積的種類，混凝土板土石圍堰可劃分成楔形板、矩形板這兩種圍堰。根據連接面板的形式，混凝土板土石圍堰可劃分成平順連接型、重疊搭接型這兩種圍堰。根據面板是否存在排水設施，混凝土板土石圍堰可劃分成無排水孔面板、有排水孔面板這兩種圍堰，如表1 所示。

表1 混凝土板圍堰劃分

在進行混凝土板施工的過程中，澆筑和安裝混凝土板都需要調倉、錯縫進行，從施工順序來看，需要由下游坡腳朝著圍堰頂部的方向展開施工。圍堰的下游坡和混凝土板間應對墊層進行安裝，讓混凝土板下方的水流壓強得到削弱，增強混凝土板的穩定性、平整性。圍堰性能、堰腳范圍、堰腳保護、下游墊層、下游坡度、混凝土板厚度、混凝土板形式等方面，不僅需要將充分的計算和以往的水利工程施工經驗當作參考，而且需要經過一系列的水工模型試驗。部分混凝土板圍堰的堰體包括護面板、黏土斜墻、堆石體、混凝土擋墻構成，這樣能夠增加混凝土板的抗沖刷、抗管涌能力，使堰體得到有效維持，符合過水的水利工程施工要求，避免出現滲透，確保圍堰整體的穩定性。

圍堰抗管涌計算應采用如下公式：

K=Dγb/γw（h+D）≥1.1

式中，h 代表圍堰基坑外部和內部的水頭差；D 代表基坑底部和承壓含水層面之間的距離；γb代表土的容量；γw代表水的容量。

混凝土封底荷載計算應采用如下公式：

q=γ水h水-γ砼h砼

式中，h砼代表混凝土的高度；h水代表水的高度；γ砼代表混凝土的容量；γ水代表水的容量。

3.2 草土圍堰施工技術

在國內，草土圍堰是長期發展形成的一項技術結晶，圍堰采用的原料包括土、蘆柴、麥草、柳枝、稻草等，是一種混合式草木結構，施工歷史十分悠久。草土圍堰在黃河流域的使用較多，經常應用在堵口工程領域。從斷面尺寸來看，草土圍堰不僅要符合抗傾覆、抗滲、抗滑等多種要求，而且需要對施工中的土料運輸、草料運輸加以考慮，圍堰的形狀一般是梯形、矩形等，邊坡的坡比則以1 比0.3 和1 比0.2 居多。按照以往的施工經驗，草土圍堰建立于巖基河床時，寬度比范圍應在2 至3 間，建造于軟基河床時，寬度比范圍應在4 至5 間。除此之外，草土圍堰的頂部超高范圍是1.5 米至2 米。

3.3 混凝土圍堰施工技術

水利工程施工中的混凝土圍堰一般通過碾壓混凝土、常態混凝土進行建筑。對于巖石地基來說，混凝土圍堰更加適合，這種圍堰的優點是底寬較小、擋水水頭較高、具有較強的抗滲能力，連接混凝土永久建筑物更方便，圍堰頂部能夠溢流。從結構形式來看，混凝土圍堰包括拱形混凝土圍堰、重力混凝土圍堰等。在水利工程施工領域，重力圍堰類型的混凝土圍堰居多，這種圍堰一般建造為實心，類似于非溢流重力水壩，有時也會建造為空心。在實際施工時，混凝土圍堰的施工類似于混凝土壩，因混凝土圍堰縱向應對水流沖刷進行抵御，使得巖基上建筑的混凝土圍堰居多。圍堰水流力計算應采用如下公式：

p1=Fw/A；

其中，A 代表構件、流向二者投影面積；v 代表水流速度的設計值；p 代表水流實際密度；Fw代表水流力。

為了確保混凝土最終施工質量，需要在當地的枯水期開展圍堰施工。若此時依舊無法使干地施工得到保證，就應對土石圍堰另行修筑，作為其維護。在導流時，實施分段式圍堰施工后可將混凝土圍堰用于第二期及第一期的圍堰，發揮圍堰兩側的擋水功能，最后融入水利工程，成為一部分的永久建筑物。在水面枯水期應建造圍堰拱座，若河床覆蓋層過薄，則應在水下開展清基工作，若河床覆蓋層過厚，則應加固防滲，對水泥漿進行灌注。開展堰體混凝土澆筑施工的過程中，應采取水下施工這一圍堰施工形式，此方法難度較高，需要建筑企業加以重視。除此之外，要想建立阻水帷幕，應在拱基的兩側區域進行砂礫料回填施工，為灌漿創造便利的條件。

3.4 沖泥管袋圍堰施工技術

從原理上看，沖泥管袋圍堰需要通過泥漿泵把河床下方的泥砂適量抽出，放入土工袋，土工袋出口會涌出泥水，最終在土工袋里沉積的部分投入圍堰施工使用。從優點上看，土工沖泥管袋具備較大的自重和體積，向水中拋入后不會輕易受到水流的沖刷而坍塌，確保了圍堰的牢固性。具體施工時，所有沙袋都應在特定部位防治，尤其在圍堰沒有正式出水前，若位置稍有偏差，將會導致圍堰空隙大，無法有效發揮斷水功能，嚴重時還會出現圍堰塌方的情況。開展圍堰施工作業的過程中，應將一岸事先圍起來，隨后進行另一岸的圍堰施工。

開始施工后，應先對其它部位的河砂進行抽取，通過高壓泥漿泵把砂沖刷到指定的河床面部位，讓河床面的砂鋪滿一整層，其厚度為30 厘米左右，從而避免因河底淤泥而導致出現砂袋移動、滑動的現象，再將砂袋的底部封好，對整個河床斷面進行拋填施工，使用砂袋將底部封好。要想使所有砂袋都可以在特定位置安放，通常需要借助一艘較大的船只進行定位，從上游拋砂袋，隨后其它船只從下游不斷接近定位船只，由定位船只對拋砂工作進行指揮，完成一個定位點的拋砂后，借助定位船只具備的鋼絲繩牽引到后一定位點繼續拋砂。進行拋砂的船只按照順序有條不紊地前進拋砂，應由兩個8 米寬的砂袋進行封底，二者共計16 米，砂袋封底時需要順著河流的方向開展拋填施工。在外圍，圍堰拋填的頂寬為3 米，底寬為13 米。由下到上的寬度分別為13 米、10米、8 米、5 米，直到頂層的3 米。從規格上看，符合沖泥管袋的8 米、5 米、3 米等規格。進行圍堰的過程中，需要先對A 岸的上游部位進行施工，再對圍堰中間部分的迎水面進行施工，若中部、上游的迎水面圍堰比水面的高度高出1 米后，則需要對下游圍堰進行施工。對于圍堰的深水部分，應借助拋砂法灌注四分之三的土工袋，向特定位置進行拋投，在土工砂袋與水面二者高度一致時，進行拋砂的船只此時不能進入到圍堰區中，可在下層直接鋪設土工袋，土工砂袋的灌砂可直接進行，灌到四分之三時進行封口工作，繼續對下一袋灌注。

3.5 圍堰清淤防水技術

利工程圍堰應運用清淤技術。要想使圍堰滲漏的情況減少，圍堰施工時，施工人員應將河底存在的淤泥有效清除。用于圍堰的所有編織袋僅裝土三分之一至二分之一，編織袋口通過細麻繩封住。水中土袋在堆放的過程中，下層與上層需要彼此錯縫放置，以此來確保堆碼的整齊性、穩固性，不留下較大縫隙。在水中的部分，施工人員可通過桿鉤將其鉤送到制定地方，如有必要，應通過潛水予以配合，將迎水面凸出增加受力面，充分整理好坡腳。另外，編織袋應進行密實的填筑，經過分層錯縫筑填后，施工人員通過人工的方式用木夯夯實。

與此同時，圍堰防水施工十分重要。要想讓圍堰防水能力得到保證，圍堰的底部應與基底緊密相連；在筑堰過程中清理圍堰底部的各種雜物、樹根等物體，特別是連接部位的清底工作必須做好；應整齊地放置編織袋，堅持錯縫放置原則，橫向、橫向都需要壓茬三分之一；在編織袋圍堰的不同編織袋間，存在縫隙將會導致漏水情況發生，因此空隙的通道需要包括兩層編織袋，內層和外層間應進行防水黏土的填筑，填筑厚度以0.5 到1 米為宜，編織袋中以裝不滲水的黏性土為宜，裝人袋中的土只能占據袋容量二分之一至三分之二，最終將袋口充分縫合。若仍有滲水現象出現，施工人員在迎水面倒入適量黃土，通過挖掘機斗對縫隙部位進行搓縫，然后設置彩條布防滲水。

3.6 木樁圍堰施工技術

木樁圍堰施工技術的應用較為普遍。在圍堰施工時，施工人員應在河床開展木樁土圍堰施工，首先，把木樁打入到河床，其次，將竹笆放置于木樁內側部位，最后，在各個樁間開展土圍堰施工。這一技術對水深為5 米至6 米，流速超過每秒1.6 米的河床更為適用。

4 圍堰施工技術的具體應用

干流防洪提升工程施工內容包含47.718 千米的堤防加培、11 座建筑物治理、4.984 千米的砂堤砂基治理、30.713 千米的防汛貫通路、2.315 千米的堤坡硬性防護、雙臺子河閘魚道1 座。施工區域靠近村鎮，穿越農田、水塘，靠近水產保護區、自然保護區等敏感區域。點多線長，施工組織是本工程重點。

4.1 圍堰施工程序

均質土圍堰施工程序：測量放線→水下土方填筑→水上土方填筑→基坑抽水、建筑物施工→圍堰拆除。

4.2 運用土圍堰施工技術

第一，做好施工準備。施工準備的內容主要有放線、清理堰基、報送圍堰施工方案、復查圍堰料場等。

第二，放線測量。測量人員應根據圍堰圖紙對圍堰起坡線、圍堰軸線進行相應放線工作。

第三，圍堰施工應通過河渠工程的開挖料來施工，鋪筑必須分層進行，采用推土機將土料整平，以20t 振動碾進行密實的碾壓，從而讓防滲效果得到保證，斷面圖如圖1 所示。

圖1 干流防洪提升工程施工斷面圖

第四，圍堰進占法施工、堰體施工。采用進占法的過程中，從一側（或兩側）向前展開進占填筑，裝車由挖掘機、裝載機二者配合進行，運輸由自卸汽車負責。土料卸料采用后退法，卸料后通過推土機進行平料（如圖2 所示）。

圖2 圍堰進占法施工

第五，迎水面邊坡應通過反鏟挖掘機整平和削坡。在迎水面邊坡、圍堰外側水平面鋪蓋一層粘土，粘土的裝車由反鏟挖掘機進行，運輸由自卸汽車進行，通過推土機向河中推入，再使用挖掘機加以適當平整。

第六，當圍堰閉氣后，方可開展基坑排水工作，對堰基進行清理和堰體分層填筑，使圍堰加高至頂高程。

4.3 運用圍堰拆除施工技術與排水施工技術

施工期間，經常性排水的水流主要考慮地表降雨所匯集的雨水量和基坑滲水量。第一，天然降雨。本工程未提供日最大降雨量，暫按暴雨日降雨量為100mm 計算，本工程明挖基坑范圍均不大，匯水面積約為3000m2，確定最大排水強度約為3000×100÷1000÷24=12.5（m3/h）。

第二，基坑滲水。經查閱有關水利水電施工排水滲透量有關資料，并結合施工區圍堰內地質情況，滲水量按以下公式計算：

Q=F1q1+F2Q2；

式中，Q－基坑總滲水量，m3/h；F1代表基坑的底面積，值為2300 平方米；q1代表底面積滲水平均值，值為0.05m3/(m2·d)；F2代表基坑的側面積，值為520 平方米；Q2代表基坑側面積滲水平均值，值為0.05m3/(m2·d)；明挖基坑日總滲水量約為0.05×2300+0.05×520=141.0m3/d=5.9m3/h。綜上所述，單個明挖基坑最大日排水強度應不低于：12.5+5.9=18.4m3/h。

在每個明挖基坑內設置2～3 臺50WQ-15-15-1.5 型水泵（15m3/h，揚程15m）抽排，其中一臺作為備用，基本滿足基坑排水強度要求。待進行現場施工時，根據現場實際情況和水文條件，重新調整最大排水強度及配備抽水水泵規格、臺數。

結束語

總而言之，研究圍堰施工技術意義重大。水利施工人員應了解當前水利工程施工的概況，充分把握圍堰施工技術在水利工程施工中的應用特點，熟悉圍堰施工的平面布置要求，能夠通過混凝土板土石圍堰施工技術、混凝土圍堰施工技術、圍堰拆除施工技術、圍堰防護施工技術等施工技術的運用，使水利工程圍堰保質保量完成，有效提高圍堰工程的安全性與施工質量，促進水利事業的發展。