基于農田水利工程的圍堰施工技術分析

鞠玉婷JU Yu-ting

（東營市東營區水利局，東營 257100）

1 圍堰技術概述

圍堰施工是水利工程建設中的重要環節，在實際操作時，相關單位要先詳細調查項目所在地河道的具體情況，結合各種要素去逐步完善施工組織計劃，最終確定出適用、合理的整體方案。當然在圍堰施工中要積極采用自動化、信息化與智能化技術，注重技術層面上的優化創新，以保障圍堰建設質量。除此之外，鋼板樁圍堰并不是唯一選擇，相關人員需要結合施工現場的水文地質條件進行綜合分析，以選擇最為適合、性價比最高的圍堰類型，為后續工作開展奠定堅實基礎。

圖1圍堰結構示意圖

2 圍堰技術結構形式

在水利工程施工中應用的圍堰技術，主要有以下幾種結構形式：①土石圍堰。此種圍堰主要以常見的土石為原材料，因為可就地取材，能節約大量材料費、運輸成本，整體成本較低。土石圍堰雖為土石筑成，不過卻有良好的普適性。另外，土石圍堰又包含過水土石圍堰、不過水土石圍堰，其中過水土石圍堰在水利工程運行過程中一旦出現水淹沒基坑情況，為保證圍堰安全過水，要在圍堰坡面和底部采取有效的防護措施，以減少過水期滲透壓等對建筑結構的破壞。在水淹沒基坑情況下，不過水土石圍堰不具備良好的防護性能，但此種圍堰在建造技術和經濟成本方面具有良好優勢，目前在水利工程當中廣泛應用，一旦遇到汛期或水位超過圍堰，要及時采取一定防水措施。②混凝土圍堰。目前在水利工程施工中，混凝土圍堰也屬于一種常用圍堰方式，相比于其他圍堰，此類圍堰的穩定性和強度更高，并且具有較強的抗滲能力、抗沖擊能力，結構穩定且安全。混凝土圍堰主要在低端高度和擋水高度方面表現出突出優勢，可基于建筑物高度獲得良好的過水效果。不過在應用此圍堰方式期間，要相匹配的搭建橫向圍堰，特定環境下可搭建縱向圍堰。③預應力混凝土板樁圍堰。此類圍堰施工中需預先施加預應力，合理處理板樁兩端界面，確保緊密連接。之后以傾斜方式打入樁，確保鄰樁緊密貼合于一體，在此基礎上鉆孔，準確的放置預制件，最后澆筑。

3 圍堰技術的施工要點

3.1 工程圍堰連接技術

在農田水利水工工程圍堰技術的施工過程中，防洪圍堰之間的連接情況對整個農田水利水工工程的正常施工起到了重要的作用。圍堰接頭部位主要是指圍堰與其他建筑物之間的連接部位，以此來保證防滲與防沖問題的解決。要想保證圍堰的建筑質量，必須要保證各接頭部位牢靠，有效防范各種自然災害對堰體造成危害。圍堰建筑的作用是防滲，通過采取斜墻加垂直防滲墻的方法，以此來達到防滲的效果。導流設計及圍堰的實際工作情況決定著堰頂的高度，在攔截水流的過程中，根據堰頂的高度來調節導流設計，并與水面曲線相對應。圍堰建筑作為保障農田水利水工工程的重要措施之一，對項目的整體建筑起著不可忽視的作用。要想保證農業的穩健發展，必須嚴格把控水利工程的整體施工質量及施工效率。堰體的建造主要受河流寬度的限制，當在河岸寬度比較狹小的空間進行施工作業時，通常會選擇采取引開水流的方法來進行施工作業。為了保證圍堰技術跟上現代化的發展，需對圍堰技術進行改造。隨著農業的不斷發展，對于圍堰技術的應用也應具有一整套完整的改造方案，為農田水利水工工程的進一步發展提供參考依據。對于圍堰技術的改造，要針對具體的施工情況來定，以此來保證圍堰技術的改造與水利工程的現代化建設相同步。在對圍堰建筑進行拆除的過程中，施工單位要先對施工現場進行仔細檢查，然后根據相關流程進行施工作業，工作人員應按照導流洞的方向進行退挖出渣，并做好善后的清理工作。

3.2 圍堰建筑的加固

部分水利項目實施期間，有些建筑需在水中建設，為了使基坑挖掘達到理想的效果、并且形成質量和技術水平均達標，一般需通過修建圍堰工程來完成排水工作，從而能夠為大型的建筑設備或者人員進入圍堰施工提供前提條件。在完成核心建筑施工后，再將上述的圍堰部分進行拆除。對圍堰進行拆除時，需通過水泵向四周注水。實施圍堰的拆除需著重注意以下方面的工作內容：一是施工方需以投標文件規定的內容為依據，詳細勘察施工區域的各類條件信息，從而確定適合的圍堰技術及施工方案；二是沿導流洞軸線方向將渣清除，并通過車輛將棄渣輸送到河道上游進行妥善處理；三是確保在施工完成后圍堰正面沒有土石等雜物，避免注水時對圍堰產生負面沖擊；四是嚴格按照既定設計方案進行施工，在完成圍堰的挖除后還需要徹底清除坡底范圍，保證整個工程效果達到設計要求。在施工過程中由于載荷增加會導致圍堰及地基的受力不均將會造成部分塌陷失穩。

圖2圍堰變形前后分析

4 水利工程施工圍堰技術的應用

圍堰技術是水利施工過程中為了增強建筑物的質量，通過修建臨時性圍護結構，對基坑進行維護。其中，新型圍堰技術也包括以下技術類型。

4.1 膠凝砂礫石（CSG）圍堰

CSG筑壩技術是將水和膠凝材料加入河床砂礫石、開挖廢棄料等巖基材料中，通過攪拌形成一種筑壩材料，該材料的性能與堆石壩材料、碾壓混凝土材料等相符。

骨料選擇：采用基坑河床開挖的天然砂礫石混合骨料，檢測過程中會對這一骨料的密度、含泥量、含水量、砂率、顆粒級配等指標進行檢測，結合最終檢測的結果，得出粗骨料中粒徑>250mm的顆粒含量相對較多且達到39%。為了達到設計標準，施工之前相關人員需要開展分揀，選擇符合標準骨料；現場取料過程中還應該對細骨料開展精細的挑選，對超過3.8%細骨料泥沙量，不予使用。

其他原材的使用。結合當前技術標準和相關要求，主要采用普通硅酸鹽水泥、采用2級粉煤灰、選用JM-Ⅱ型緩凝高效減水劑、運用系統水作為施工用水。

配合比設計。選用天然砂礫石混合骨料，在對大于250mm顆粒的砂礫石進行剔除之后，進行配合比試驗，將膠凝材料控制在100kg/m3，開展擊實試驗和VC值試驗、水灰比與強度關系試驗，在開展這3種試驗時主要按照以下2種情況進行試驗，如摻30%粉煤灰的情況下進行地試驗，不摻粉煤灰情況下進行地試驗。通過試驗確定CSG材料地最佳含水率和最大干容重，結合當前的技術標準和要求等，對CSG初選配合比進行明確。

圖3圍堰變形受力簡圖

配合比試驗。在選定配合比之后，進行CSG拌和物性能地試驗，同時，還需要進行強度試驗、不同尺寸實驗強度對比試驗和抗滲性試驗。

攤鋪和碾壓。某大壩上游圍堰CSG煤層的平倉厚度達到66cm~88cm，應用25t振動碾，其碾壓遍數為2+6，即先振動2遍之后再振動6遍。碾壓條帶間的搭接寬度為40cm~60cm，壓實度需要控制在≧93%，端頭搭接的寬度保障在180cm~240cm。大壩上游圍堰CSG布置在下游的坡面，運用混凝土面板、防滲墻等開展有效防滲。

CSG模板和施工。為了進一步增強CSG抗沖刷的能力，可以運用預制混凝土塊作為CSG下游面模板，現場施工過程中，以130mm高頻振搗棒進行振搗，當遇到砂礫石粒徑過大的情況后，可以應用抽槽進行注漿。

抗壓強度。施工過程中施工人員通過現場取樣，開展室內的養護工作，進行28天的抗壓強度檢測工作，現場取樣。

膠凝砂礫石（CSG）圍堰技術的應用優勢：

①能夠就地取材，有效解決了當前河床開挖中廢料難以有效處理的不足，節省了圍堰施工的整體成本。在施工中不需要使用過量膠凝材料，總量控制在100kg/m3，不需要應用拌和系統，這也在一定程度上降低了相應成本。大壩上游圍堰CSG總量控制在8.5萬m3，單價共122.36m3，其使用的造價成本為1040萬元。如果在施工中使用鋼筋籠進行防護，其下游圍堰鋼筋籠單價共305.05元/m3，造價相對較高。如果在施工中應用混凝土面板開展防護，其造價將會大大提升。②可以進行現場的拌和，施工較為便捷，縮短工期。如果利用鋼筋籠防護的方案，其防護高程發生了變化，即防護高程從1212.0m到高程1244.0m轉變，高度也達到了32.0m，施工的難度相對較大，如果無法抵抗水流的沖刷，其厚度也會大大增加，施工工期將無法得到有效保障。如果采用混凝土防護的方案，其施工道路布置更加困難。

標號 試樣尺寸（mm×mm×mm）組數（組） 抗壓強度（MPa）C7.5W4 150×150×150 8.1 7.6 C5W4 150×150×150 300×300×300 300×300×300 12 2 9.2 8.9 6.1 6.4 39 4 13.1 11.5 3.7 4.0 6.5 6.8

4.2 新型貧膠硬填料圍堰技術

該工藝在施工時，須做好以下幾個方面的工作：其一，按照以下的施工順序開展施工。即：積極開展石渣開挖—剔除和挑除超粒徑骨料—做好石料的拌和、配級—積極開展石料的運輸—做好鋪攤和碾壓等工作—做好后期的養護工作。其二，該施工時，主要采用的方法：對石渣中超經的石塊等進行挑除后進行拌和，并將這些石渣能夠堆積成一個形狀，該形狀的長度和寬保證在7m左右，高在2m左右。然后施工人員運用皮尺開展有效丈量，計算出松散的石渣體積。同時，在計算時還需要對使用的水、水泥、人工砂等開展計算，通過將這些砂漿運輸到指定的位置后，通過攤鋪和碾壓施工等，以發揮出這些材料的作用。其中，分層鋪攤的厚度保證在60cm左右，靜壓次數為2遍，持續振動7遍，保證碾壓速度在1.5km/h~3km/h。

4.3 橡膠壩與土石圍堰組合圍堰技術

這種新型圍堰主要是指土石過水圍堰堰頂之上通過加設橡膠壩子堰，形成一種組合圍堰。新型組合圍堰可以應用于水電站上游圍堰工程，通過使用該方案，該電站多發電量為1.02億kW·h，發電收入達到2600萬元，具有較高的經濟效益。這就可以充分看出，新型組合圍堰施工技術將會得到廣泛的應用和推廣。

4.3.1 過水土石圍堰設計

過水土石圍堰建成的基礎是截流戧堤的基礎上，通過對相關結構增厚、防滲、防沖過程進行圍建，堰頂的高程控制在73.50m，頂部的寬度控制在18m，上游的迎水面坡度為1∶3∶4，下游背水面坡度從上到下控制在1∶8、1∶3.5、1∶1.5。其圍堰的總長度控制在157.8m，高度為34.5m。

4.3.2 橡膠壩在運行過程中應做好升壩工作

如：上游河道數量減少至5060m3/s，應在汛期洪水過后進行升壩。同時，還應該注重坍壩工作。當上游河道的來水量已經超過6000m3/s，則代表施工人員應積極做好度汛的方案。即施工人員結合來水的情況，將水量控制在Q=5200m3/s，對這一過程為坍壩的過程。當上游的水位進行回落后，即回落到77m，應停止發動機，啟動橡膠壩坍壩。最后，在水位上升后，水泵房撤離原來的位置，上游的來水量超過12700m3/s，必須將閥門進行關閉，并安排好人員撤離后，將吊物空密閉門也要關閉。

4.4 堆石混凝土圍堰技術

這一技術為堆石混凝土最重要的構成，其流動性、穩定性、密實性都有較大優勢。塌落度控制在180mm~200mm；不同種類的摻合料和摻和量，按照體積比其主要采取0.8~1.15；自密實混凝土單位體積漿體量控制在0.32m3~0.40m3。在選擇原材時，膠凝材料總量控制在500kg/m3；根據標準規范，其砂率控制在45%，粗骨料最大粒徑控制在20.0mm。堆石混凝土的工藝流程為鋪設碎石墊層。碎石粒徑可以控制在10mm~100mm，厚度為300mm。在堆石之前需要在碎石上鋪設1層的砂漿，目的是更能夠黏結好墻體和圍堰，防止混凝土澆筑過程中出現漏漿等情況。砌筑漿砌石墻，寬度控制在50.0cm，高度為1.0m。分縫處主要應用油浸木絲板進行隔開，使用塊石能夠將分縫板夾在中間進行固定。

優勢：堆石混凝土方量在125/m3，人工需要投入8人，使用的機械為長臂挖機、拋石船、平板舶、攪拌機和吊罐。用時在9.5h。相比于漿砌石墻，其用時20h，在時間和機械投放上都有較大優勢，能夠提升作業效率。另外，胸墻結構變得更加密實，其質量得到不斷提升。

5 結語

綜上所述，現階段，圍堰施工技術在農田水利工程建設中的應用效果較好，但在應用的過程中，也會因為施工作業中的材料問題以及施工環境的問題而引發不必要的安全事故。因此，相關人員則要加強對圍堰施工技術應用前的評估分析，合理選擇圍堰施工技術，使得圍堰施工技術能夠在農田水利工程建設中發揮最大的工藝價值，確保農田水利工程項目的安全運行。