淺談草土圍堰施工方法及控制要點

徐 冉

（安徽三洲水利建設有限公司,安徽 宿州 234000）

0 引言

在大唐電廠取水口改造工程中，水工建筑物繁多，單個建筑物工程量比較大，施工現場相對狹小，水工建筑物施工時相互制約、相互影響，作業強度受作業場地限制，且位于黃河北岸邊，日常排水量大，加之汛期的影響，有效工期有限。為此，制定草土圍堰施工方案，必須精心策劃、科學組織，均衡施工，確保重點。

1 工程概述

大唐電廠取水口改造工程上游250km設有一座水文站，其上游80km設有安寧渡水文站，下游100km處設有下河沿水文站。該工程屬大（2）型Ⅱ等工程，其主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，臨時性建筑物為4級。其導流建筑物為4級，施工期洪水重現期為10年一遇洪水標準，施工期洪峰流量為2620m3/s。根據泵站布置條件及河道地形、水文資料,選擇束窄河床導流方案。導流分期洪水見表1。

表1 導流分期洪水流量

項目取水口改造工程圍堰為臨時建筑物，為4級建筑物。防洪標準為10年一遇洪水設計，洪水流量2620m3/s，相應水位1308.2m，圍堰采用草土圍堰結構。圍堰總長140m，上下游圍堰分別長60m和38m，臨河圍堰長42m，圍堰頂寬18m，堰頂高程1311.0m，堰底高程1300.49m，最大堰高為10.51m。為防止漩渦和束窄河面最大流速的沖刷，圍堰做鉛絲籠塊石護坡。導流設計參數見表2。

表2 導流設計參數

圍堰的施工分為圍堰填筑、運行維護和圍堰拆除3個階段。主要工程量：草土圍堰30930m3（運距3.1km），鉛絲籠塊石1876.5m3，圍堰拆除32806.5m3。

2 圍堰施工方案與圍堰制備

2.1 圍堰施工方案

主體圍堰的施工主要為圍堰填筑，先從上游端開始，水下部分圍堰與上游部分鉛絲籠塊石相繼一次性完成。

圍堰由草土體、鉛絲籠拋石兩部分組成。第一階段草土體及鉛絲籠塊石以進占法填筑為主，第二階段結合實際基坑開挖再加高圍堰為主。草土圍堰在水中填筑采用捆草法人工捆草、壓草、鋪散草、鋪土四道工序反復進行。土料由反鏟挖掘機裝土，自卸汽車運土，直接上堰頂部卸料，對圍堰也起相應的壓實作用，并配合推土機平土碾壓，不但質量好，工效高，且能夠加速堰體的下沉。當第一層草土的填筑完成，再按上述工序進行第二層草土填筑，逐漸向前進占。在進占過程中，草土體端部始終保持為一個漂浮體，隨前端向中進占，草土體后部逐漸下沉，直到與地基接觸為止。當一段草土體已沉至河底后，應在堰頂用機械碾壓，增加堰體的密實性。

填筑時采用上、下游兩頭進行，分水下和水上2次完成，第一階段填筑高程1308.7m，鉛絲籠拋石緊跟草土體施工穿叉進行。第二階段結合基坑開挖施工，采用挖掘機裝土，自卸汽車運土，推土機分層碾壓至設計高程1311.0m為止。圍堰拆除采用挖掘機開挖，自卸汽車運渣，個別部位用水下爆破拆除。

圍堰填筑分層示意圖如圖1所示。

圖1 草土圍堰填筑分段示意圖

2.2 圍堰材料用量計算及制備

（1）圍堰草土體材料由土、麥草、草繩或尼龍繩組成，其采購的麥草、草繩或尼龍繩不能腐爛變質，必須新鮮質量好。

（2）麥草。依據經驗可知，相應水深1m3草土體麥草用量為60~75kg，考慮損耗按85kg/m3計算，共需麥草用量為30930m3×0.085=2629.05t。上游圍堰用稻草，稻草用量為1117.3t；其它用麥草，麥草用量為1511.75t。

（3）草繩。草繩分腰繩和拉繩。扎草捆的腰繩直徑為1.2~1.5cm左右，要求抗拉強度在施工中不拉斷為原則，每捆草扎三道腰繩，一根草捆腰繩2.3m，每捆草腰繩總長7m。每1m3草土埽需要6個草捆，考慮損耗10%，按6.6個計，共需草捆30930×6.6=204138（捆），共需草捆腰繩204138×7=1428966（m）。

（4）拉繩。將草捆、散草所鋪筑成的圍堰體固定拉住，要求質量較好，直徑一般3cm左右，單根長度為2×h+3（h為水深），設計洪水位1308.2m，河底高程為1300.49m，h=1308.2-1300.49=7.71,L=2×7.71+3=18.42（m）。共需拉繩長度=204138×18.42=3760222（m），共需拉繩腰繩用量=1428966+3760222=5189188（m）。

（5）草土埽用土量。根據經驗每立方米草土埽用土量為0.75m3，草土埽回填土量為0.75×30930=23197.5m3，松 散 系 數K1=1.29，K2=1.07，V1=V3/K2=23197.5/1.07=21680m3，需 用 土 量V2=K1×V1=1.29×21680=27968m3。

（6）拋鉛絲籠塊石。8#鉛絲用量：2.04×1876.5=3828.06kg；塊石用量:1.04×1876.5=1952m3。

草土圍堰主要材料及用量見表3。

表3 草土圍堰主要材料用量

3 圍堰施工要點及控制

3.1 第一階段草土圍堰填筑

（1）施工準備；

（2）組織技術人員及現場作業人員，熟悉施工圖紙及施工方法，并進行安全技術交底，明確職責，統一指揮；

（3）配備足夠的勞動力和機械設備；

（4）就近選擇草料堆放場，準備足夠的麥草、草繩保證施工要求，在草土圍堰開始動工時將麥草按設計要求提前加工成捆，其捆徑按0.5~0.8m，其長度為1.5~1.8m（按不同水深改變不同的直徑和長度）每捆草系三道腰繩，捆扎要牢固可靠，其數量、質量滿足現場施工要求；

（5）在岸邊附近選擇滿足填筑要求的取土料場，預備一定的土料，干土應適當浸水處理；

（6）施工區域架設好施工照明線路及充足的照明器具,在施工道路彎道及道路狹窄處安設明顯標志；

（7）測量放線，設置測量標志。施工前及施工期間及時準確地施放出圍堰填筑中心線。

3.2 圍堰填筑

圍堰的進占先從上游開始。進占前先將岸邊清理好，鋪填一層土料，再在第一層草捆上后退壓放第二層草捆，將草繩拉直。兩層草捆搭接長度一般為1/2~2/3草捆長，當壓草層數較多時，搭接長度可適當減為1/2~1/3草捆。

當草捆壓好后，再鋪一層厚約30cm厚的散草，填補捆草之間的空隙，同時要蓋住草繩。鋪草工序完成后，隨即灑水，使草料浸濕，以便于壓實，然后可在散草上鋪土，鋪土厚度一般為30~35cm（汽車上土時，厚度可增大到40cm左右），鋪好的土層可踩實或加夯壓實（一遍即可）。這樣，第一層草土的堆筑即告完成。依此方法捆草、壓草、鋪散草、鋪土、四道工序反復循環，逐漸向前進占。

當上游橫向圍堰進占到橫向圍堰長度后，開始從拐角處從上游向下游進占。當上游順水圍堰進占到15~20m時，下游圍堰進占開始。為防止漩渦的淘刷和圍堰束窄河面產生的最大流速沖刷，上游橫向圍堰和縱向圍堰采用鉛絲籠塊石護坡。

3.3 圍堰合龍、水上部分加高填筑與鉛絲籠拋石

龍口位置應確定在下游側，距下游轉彎處直線平緩處，水流流速比較緩的位置，采用相互對接的辦法，草土互壓，鉛絲互拉，集中土料，迅速合龍。

圍堰合龍后，經過一段時間的沉降，第二次再從堰頂進行填筑加高。迎水側捆草放置方向平行于堰軸，靠基墻這一側草捆垂直堰軸。上述4道工序完成后，中間鋪土。從后向前鋪土，鋪土厚度為30cm，推土機碾壓。

鉛絲籠拋石緊跟草土埽施工相互穿插進行，主要分為2個工序，一是加工籠，二是拋石。

3.4 第二階段圍堰填筑

第二階段圍堰填筑，既可與水上加高填筑同步穿叉進行，也可在草土體完成后進行。圍堰回填土要分層碾壓，每次鋪設厚度不大于30cm，密實度不小于0.95，采用挖掘機裝料，自卸汽車運料上壩，推土機平整碾壓直至達到設計高程1311.0m為止。

4 圍堰堰體的維護與拆除

4.1 圍堰堰體的維護

根據水情預報，對圍堰的防護和加固要足夠的重視，為防萬一，備用一定數量的編織袋和鉛絲籠塊石，當發生險情時，要動用一切力量進行搶險加固圍堰堰體，確保圍堰堰體安全。圍堰堰體維護的任務是保證堰體在河水和雨水作用下安全可靠。

（1）堰體滲漏觀測。值班人員24h認真觀測堰體的滲漏現象，如出現涌水現象應立即進行檢查，確定其準確位置然后進行補救，直至滲漏量小且為水清狀態。

（2）圍堰排水。在圍堰運行過程中，對圍堰內側的滲水要進行排出。在圍堰內側沿軸線方向布置6臺水泵，泵距25m左右，設專人負責排水，保證泵站施工。

4.2 圍堰的拆除

開始拆除圍堰時，必須在泵房水下部分澆筑完畢，且將閘門安裝調試完成，具備下閘擋水條件后進行。首先將鉛絲籠塊石拆除干凈，然后再進行圍堰堰體拆除。堰體拆除分為兩層進行，第一層拆至當時河水位以上0.5m，從中間開始向兩側退挖。第二層基本為水下部分拆除，從合龍口開始，利用長臂挖掘機拆除水下堰體，兩側退挖逐步退至岸邊。對于難以拆除的個別部位，可采用水下爆破拆除。圍堰拆除要按設計要求盡可能大范圍地清理至河底高程1300.49m位置。

5 圍堰施工中存在的問題及應對措施

5.1 上游岸邊漏水嚴重

漏水原因是岸邊有漂石或岸邊形成倒坡，圍堰做成后可能漏水嚴重。可在圍堰開始時先倒砂礫石土，讓河水自然沖填，從圍堰開頭全斷面倒土，使岸邊形成斜坡，進占約1m時壓草捆，采取邊倒土邊壓草，直到河床平緩沒有大量漂石為止。

5.2 圍堰上頂壩拐頭處草捆不易下沉

圍堰上頂壩拐頭處草捆不易下沉，主要原因為此處水流流速大，其解決辦法如下：

（1）根據以往在最大流速4.5m/s最大水深超過12m情況下作圍堰的經驗，此處可做成長度2~2.5m，直徑為1~1.2m的大草捆，運到上拐頭，把整個上拐頭迎水面的一邊占全斷面三分之一寬全用大草捆。

（2）如果大草捆沉不下去，可在大草捆中包石頭砂土以增加自重，既防沖、防滲，且與其它捆草聯系密實，土不易被水沖走。

（3）如果流速過大，草捆壓不住，以上辦法都不行，就用樹稍捆成直徑1.5m，長度3~4m的稍棒，中間包上石頭運送到位沉入河底，最后在稍棒外側拋鉛絲籠塊石，護住外角，逐步往前直到稍棒下沉后，圍堰就可以繼續進占。

5.3 圍堰堰頭斷裂塌方

應當馬上從圍堰堰頭撤離人和車輛，從裂縫處向前方搶壓草捆，散草和土，確保前面一塊不被沖走，使裂縫立刻愈合，趨于正常狀態時，圍堰施工繼續進行。

6 結束語

綜上所述，草土圍堰填筑施工分為兩個階段進行，第一階段采用捆草法完成草土圍堰水下部分填筑，穿叉鉛絲籠拋石施工；第二階段完成圍堰水上部分施工。圍堰拆除采用挖掘機開挖，個別部位采用水下爆破拆除。基礎開挖采用挖掘機開挖裝車，自卸汽車運輸至堆土場，推土機配合修整。開挖自上而下分層進行，每層開挖時，先挖排水溝、集水井，將滲水集中后用水泵抽至基坑外排水溝。

總之，草土圍堰的建筑材料可以就地取材，施工工藝成熟且簡單，施工時的機械設備比較容易配置，并且防滲閉氣性能好，施工成本相對低，在工程建設中被廣泛采用。所以在條件具備的施工現場，首選草土圍堰進行施工。