水利工程圍堰施工技術研究

摘 要：【目的】為解決水利工程施工中的水環境控制問題，需要對水利工程圍堰施工技術進行研究。【方法】通過調查研究、查閱資料等方式，以圍堰施工技術為例，對圍堰的類型、重要性及施工技術應用措施進行研究。深入分析了土石圍堰、混凝土圍堰、鋼板樁圍堰等不同類型的特點及適用條件，探討了圍堰在水利工程中的關鍵作用。【結果】針對這些問題，提出了圍堰科學選型、合理導流、有效防滲、穩定性控制、規范填筑及加固與拆除等一系列技術措施。【結論】研究結果為類似水利工程建設項目提供了圍堰設計與施工的技術參考，有利于提高水利工程的質量和效率。

關鍵詞：水利工程；圍堰施工；技術探索；應用措施

中圖分類號：TV66" " "文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2025）03-0055-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.03.011

Study on Technology of Cofferdam in Hydraulic Engineering

ZHOU Guangzhong

（Heze River and Lake Basin Engineering Management Service Center， Heze 274000， China）

Abstract：[Purposes] To solve the problem of water environment control in hydraulic engineering construction，it is necessary to study the construction technology of water conservancy project cofferdam.[Methods] Taking the cofferdam construction technology as an example， the type， importance and construction technology application measures of the cofferdam are studied by means of investigation and research， data access and so on. The characteristics and applicable conditions of different types of earth-rock cofferdam， concrete cofferdam and steel sheet pile cofferdam are analyzed in depth， and the key role of cofferdam in hydraulic engineering is discussed. [Findings] Aiming at these problems， a series of technical measures were put forward， including scientific selection， reasonable diversion， effective seepage prevention， stability control， standard filling， reinforcement and demolition. [Conclusion] The research results provide a technical reference for the design and construction of cofferdams for hydraulic engineering construction personnel， which is conducive to improving the quality and efficiency of hydraulic engineering.

Keywords： hydraulic engineering; cofferdam construction; technical exploration; application measure

0 引言

隨著我國水利事業的快速發展，大型水利工程項目不斷增多，如何在復雜的水環境中保證工程質量和施工安全成為亟待解決的問題。圍堰作為水利工程建設中的關鍵臨時設施，在隔離施工區域、創造干燥環境、防止水流沖刷等方面發揮著重要作用。然而，圍堰設計與施工涉及水文、地質、材料、結構等多個學科，技術難度大，對工程整體影響較大。本研究旨在系統分析圍堰施工技術，為相關工程實踐提供參考。

1 圍堰施工的含義

圍堰施工是水利工程建設中的關鍵環節，指在水中或水邊構筑臨時性擋水設施，以創造干燥的施工環境。其主要目的是隔離施工區域與周圍水體，防止水流沖刷和滲漏，確保主體工程順利進行。圍堰結構通常高于施工期可能出現的最高水位，采用土石、混凝土、鋼板樁等材料建造。施工過程包括選址勘察、導流設計、防滲處理、穩定性控制及拆除等環節。圍堰類型根據水文地質條件、工程規模和施工要求進行選擇。合理的圍堰設計與施工不僅能有效控制工程造價，還能提高施工效率，保證工程質量和安全。作為臨時性建筑物，圍堰在工程完工后通常予以拆除，但部分情況下可改造為永久性結構［1］。

2 圍堰在水利工程中的重要性

圍堰在水利工程建設中扮演著不可或缺的角色，其重要性主要體現在以下幾方面：第一，圍堰為水利工程主體施工創造了干燥的作業環境，有效隔離施工區與外部水體，為基礎開挖、混凝土澆筑等關鍵工序提供條件；第二，圍堰能夠有效防止水流沖刷和滲漏，保護施工現場和設備，確保工程質量和施工安全；第三，合理的圍堰設計與施工能夠優化導流方案，減少對周圍環境的影響，實現生態友好施工；第四，圍堰作為臨時性擋水建筑物，其設計與施工水平直接關系到整個水利工程的成敗，是確保工程順利實施的關鍵。總之，圍堰技術的不斷創新與應用，將為水利工程建設提供更加可靠的保證。

3 常見圍堰類型及其特點

3.1 土石圍堰

土石圍堰是水利工程中應用最為廣泛的圍堰類型之一。該類型圍堰主要由土石材料填筑而成，具有可就地取材、施工簡便、造價低廉等優點。土石圍堰可分為過水圍堰和不過水圍堰兩種。過水圍堰適用于水深較淺、流速較緩的河段，通過在堰頂設置溢流口來泄洪。不過水圍堰則適用于水深較深、流速較大的河段，需要將河水全部導流。土石圍堰的防滲性能主要依靠堰體本身的重力作用和填料的不透水性。為提高防滲效果，通常在迎水面設置防滲心墻或鋪設防滲膜。土石圍堰的穩定性受到水位變化、滲流作用等因素的影響，在設計時需充分考慮各種工況下的穩定性。此外，土石圍堰的填筑質量直接關系到圍堰的整體性能，施工過程中應嚴格控制填料含水量、分層厚度和壓實度等關鍵參數［2］。

3.2 混凝土圍堰

混凝土圍堰憑借其較高的強度和剛度，在水利工程中得到了廣泛應用。該類型圍堰主要由鋼筋混凝土澆筑而成，具有較好的整體性和防滲性。混凝土圍堰可根據結構形式分為重力式、拱形和板殼式等多種類型。其中，重力式混凝土圍堰依靠自重抵抗水壓力，適用于基巖條件較好的河床；拱形混凝土圍堰則利用拱的受力特性，將水平推力傳遞給兩岸基巖，適用于峽谷河段；板殼式混凝土圍堰采用薄殼結構，具有較好的受力性能和經濟性。混凝土圍堰的設計需要綜合考慮水文、地質、結構力學等多方面因素。在施工過程中，混凝土的澆筑質量至關重要，應注意控制混凝土的配合比、澆筑溫度和養護條件等。此外，混凝土圍堰還需要設置合理的止水和排水系統，以確保圍堰的整體穩定性和安全性。

3.3 鋼板樁圍堰

鋼板樁圍堰憑借其較高的強度、剛度和防滲性能，在水深較大、流速較快的河段得到了廣泛應用。該類型圍堰主要由鋼板樁、鋼支撐和填充材料組成。鋼板樁可根據截面形狀分為U形、Z形和直板形等，不同類型的鋼板樁具有不同的力學性能和連接方式。鋼板樁圍堰的施工工藝相對簡單，主要包括鋼板樁的設置、支撐系統的安裝和填充材料的回填等步驟。鋼板樁圍堰的設計需要考慮水壓力、土壓力、波浪力等多種荷載作用，并進行整體穩定性和局部穩定性分析。為提高防滲效果，通常在鋼板樁之間設置止水裝置，如橡膠止水帶或高壓噴射灌漿等。鋼板樁圍堰的優點為可重復使用、施工速度快、適應性強，但造價相對較高。在拆除過程中，需注意控制振動和噪聲，以減少對周圍環境的影響［3］。

3.4 木板樁圍堰

木板樁圍堰是一種傳統的圍堰形式，主要適用于水深較淺、流速較緩的河段。該類型圍堰由木板樁、木支撐和填充材料組成。木板樁圍堰的優點為材料易于獲取、施工簡便、造價低廉，但其強度和耐久性相對較差。木板樁圍堰可分為單排和雙排兩種形式。單排木板樁圍堰適用于水深不超過4 m的河段，雙排木板樁圍堰則可用于水深達7 m的河段。木板樁的設置通常采用振動或沖擊方式，需要注意控制樁位和垂直度。為提高防滲效果，可在木板樁之間填塞苫布或黏土等材料。木板樁圍堰的穩定性主要依靠填充材料的重力作用和木支撐系統的支撐作用。在設計過程中，需要考慮木材的強度衰減和腐蝕問題，并采取相應的防護措施。木板樁圍堰的使用壽命相對較短，通常只能滿足一個施工期的需求。

3.5 草木圍堰

草木圍堰是一種古老而獨特的圍堰形式，主要利用當地的草木材料和土石填筑而成。該類型圍堰具有就地取材、環保節能、施工簡便等優點，適用于水深較淺、流速較緩的河段。草木圍堰的結構主要包括草木芯墻和土石填料兩部分。草木芯墻由草捆或木樁交錯堆疊而成，起到防滲和骨架的作用，土石填料則提供重力和穩定性。草木圍堰的設計需要充分考慮材料的特性和水文條件，合理確定斷面尺寸和結構形式。在施工過程中，應注意控制草木材料的含水量和壓實度，以確保圍堰的整體性能。草木圍堰的防滲性能相對較差，通常需要在迎水面鋪設防滲膜或黏土層來提高防滲效果。此外，草木圍堰容易受到生物侵蝕和腐爛的影響，因此在使用過程中需要加強維護和管理［4］。

4 水利工程圍堰施工技術應用措施

4.1 圍堰選型

在水利工程施工中，圍堰選型是首要環節，其直接關系到后續施工的安全性和經濟性。選型時應綜合考慮水文地質條件、施工環境、工期要求等因素。對于水深較淺、流速較緩的河段，可選用土石圍堰，其具有就地取材、造價低廉的優勢。對于水深較大、流速較快的河段，則宜采用鋼板樁圍堰或混凝土圍堰，以提高抗沖刷能力。此外，還需權衡圍堰高度、寬度等參數，確保其具備足夠的抗傾覆穩定性。在選型過程中，應當充分收集水文資料，進行詳細的地質勘察，并結合數值模擬分析，科學預測圍堰受力情況。同時，要充分考慮施工便利性，選擇易于施工和后期拆除的圍堰形式。圍堰選型是一項系統性工程，需要工程技術人員根據具體工程特點，因地制宜地做出最優選擇。

4.2 導流技術

導流技術是圍堰施工中的關鍵環節，其目的在于合理調配水流，為圍堰施工創造良好條件。常見的導流方式包括全段導流和分段導流。全段導流適用于河道較窄、水流量較小的情況，可一次性完成導流；分段導流則適用于河道較寬、水流量較大的情況，可分期分批實施。在進行導流時，應科學計算導流流量，合理設置導流建筑物。對于季節性河流，可利用枯水期進行導流，以降低施工難度。在導流過程中，需要密切關注上下游水位變化，及時調整導流方案。同時，應做好防洪預案，提高應對突發洪水的能力。導流建筑物的設計應當考慮水流沖刷作用，采取必要的防護措施。此外，還需注意保護生態環境，盡量減少對水生生物的影響。總之，導流技術的合理應用，是確保圍堰施工順利進行的重要保證［5］。

4.3 防滲處理

防滲處理是圍堰施工中的重點和難點，直接影響圍堰的安全性和使用壽命。常用的防滲措施包括帷幕灌漿、混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿等。選擇防滲方案時，應當根據地質條件、水文特征和工程要求進行綜合考慮。對于透水性較強的砂卵石地層，可采用高壓噴射灌漿技術，形成連續的防滲帷幕。對于巖石基礎，則可采用帷幕灌漿技術，通過灌漿孔向巖體裂隙注入漿液，以提高基礎的整體防滲性能。在防滲施工過程中，應嚴格控制施工質量，確保防滲體系的連續性和完整性。同時，需要加強監測，及時發現并處理滲漏問題。對于局部滲漏，可采用化學灌漿等補救措施。此外，還應注意防滲材料的選擇，確保其具有良好的耐久性和環境友好性。因此，科學合理地進行防滲處理，是保障圍堰長期穩定運行的關鍵。

4.4 穩定性控制

圍堰的穩定性控制是確保水利工程施工安全的核心問題。圍堰穩定性主要包括整體穩定性和局部穩定性兩方面。整體穩定性涉及圍堰的抗滑移、抗傾覆能力，需要通過合理的斷面設計和加固措施來保證；局部穩定性則涉及圍堰坡面的抗沖刷、抗滲透能力，需要采取相應的防護措施。在穩定性控制中，應當充分考慮水壓力、土壓力、波浪力等各種作用力的影響，進行詳細的力學分析和計算。對于高水頭圍堰，可采用錨固措施增強其抗傾覆能力。對于受沖刷嚴重的部位，可采用拋石護腳等方式進行加固。在施工過程中，應加強監測，及時掌握圍堰的變形和位移情況，必要時進行加固處理。此外，還應注意圍堰與河床的連接處理，避免產生滲流通道。綜上所述，圍堰穩定性控制是一項系統工程，需要全面考慮各種影響因素，采取綜合性的控制措施。

4.5 填筑技術

填筑技術是圍堰施工的重要環節，其直接影響圍堰的整體性能。填筑材料的選擇應當因地制宜，充分利用當地資源。對于土石圍堰，應選用黏性土作為防滲心墻材料，選用砂礫石作為填筑主體。在填筑過程中，應當嚴格控制含水量，確保達到最佳壓實效果。填筑施工應采用分層填筑、分段壓實的方法，每層厚度應控制在20～30 cm。壓實設備的選擇根據填筑材料特性和工程規模確定，一般可采用振動碾、羊足碾等設備。同時，要注意雨季施工的特殊要求，做好排水和防護措施。對于水下填筑，可采用拋石或水下灌注混凝土等方法。在填筑完成后，應及時進行質量檢測，確保達到設計要求。此外，還應注意填筑與其他結構的銜接處理，避免產生薄弱環節。總之，科學合理的填筑技術，是確保圍堰整體性能的關鍵［6］。

4.6 加固與拆除

圍堰的加固與拆除是水利工程施工中的重要環節，直接關系到工程的安全性和經濟性。在圍堰使用過程中，可能會出現局部變形、滲漏等問題，需要及時進行加固處理。常用的加固方法包括增設支撐、加固堰體、補充防滲等。加固設計應當基于詳細的現場勘察和監測數據，針對性地制定加固方案。在加固施工中，應注意與原有結構的協調性，避免產生新的應力集中。圍堰拆除工作應在主體工程完工后進行，拆除方案應綜合考慮環境影響、資源利用等因素。對于混凝土圍堰，可采用爆破或機械破碎等方法；對于土石圍堰，可采用挖掘機直接開挖的方法。在拆除過程中，應注意控制對水體的擾動，避免造成環境污染。同時，還應注意回收利用有價值的材料，提高資源利用效率。

5 結語

綜上所述，水利工程圍堰施工技術是一個涵蓋選型、導流、防滲、穩定性控制等多個環節的系統性工程。本研究通過對各類圍堰特點及施工技術進行分析，為水利工程實踐提供了一定的技術指導。未來的研究方向可進一步關注新材料、新工藝在圍堰施工中的應用，以及圍堰與生態環境保護的協調發展，以推動水利工程建設向更高效、更環保的方向邁進。

參考文獻：

［1］詹曉敏.水利工程水閘圍堰施工和降排水技術［J］.建筑與裝飾，2024（11）：184-186.

［2］許軍.水利施工中圍堰技術應用［J］.水上安全，2024（13）：185-187.

［3］李蕾.水利施工圍堰技術應用與施工［J］.石河子科技，2023（3）：49-50.

［4］姬碩.水利工程施工中導流施工技術的應用［J］.珠江水運，2023（8）：13-15.

［5］張科，于群.水利工程施工中圍堰技術的應用研究［J］.裝飾裝修天地，2023（23）：88-90.

［6］耿浩洋.水利施工圍堰技術應用研究［J］.房地產導刊，2023（2）：70-72.