关于水利工程施工中围堰施工技术探讨.pdf

施 工 安 全Maritime Safety 水上安全195作者简介：陈安乐，男，本科，工程师，研究方向为工程监理。关于水利工程施工中围堰施工技术探讨陈安乐（甘肃省张掖市甘兰水利水电建筑设计院，甘肃 张掖 734000）摘要：为解决水利工程施工中围堰施工技术应用的相关问题，本文对围堰施工技术类型、特点及其应用范围进行研究，提出围堰施工技术的操作要点及质量控制措施，以期为相关人员提供参考。关键词：水利工程；围堰；施工技术0 引言水利工程属于重要的民生工程，具有优化配置水资源、防洪、发电等作用，可促进经济社会稳定健康发展。水利工程整体规模较大，施工技术复杂，为保证工程质量，施工人员需规范完成各项施工操作。围堰技术属于水利工程的施工的关键技术，具有临时性围护作用，可保证水利工程施工顺利完成。为保证水利工程施工顺利完成，施工人员需掌握围堰施工操作要点，规范完成施工操作。1 水利工程围堰施工技术概述围堰施工技术主要指水利工程施工过程中修建的临时性围护结构，其主要作用是避免土、水等进入水利工程施工区域，以便于完成基坑开挖、围堰内排水及建筑物修建，待水利工程建设完成后将其拆除即可。2 水利工程围堰技术的类型及特点2.1 土石围堰土石围堰主要指土石填筑形成的围堰，多用于上下游横向围堰，其主要特点是对基础适应性较强，可充分利用施工区域的材料，施工操作相对简单。土石围堰的防渗结构主要包括混凝土斜墙与心墙、土质斜墙与心墙、钢板桩心墙、其他防渗心墙，依据基坑是否存在淹没可划分为不过水围堰与过水围堰，大部分水利工程采用不过水围堰，如采用过水围堰则需采取有效的保护措施，合理设置溢流面，对围堰下游基础及两岸接头区域采用有效的防冲保护措施1。2.2 草土围堰草土围堰是利用一层草与一层土在水中交替堆砌后形成的挡水结构，上层草土可对下层草土体产生应力，使其逐渐下沉并维持稳定。草土围堰的断面结构为矩形，断面的宽度与基坑施工场地、上游壅水高度相关，通常情况下断面宽度为水深的 2 3 倍2。同时，草土围堰的沉陷量较大，因此在施工过程中需预留起高，超高需控制为围堰设计高度的 10%左右。2.3 木板桩围堰与木笼围堰木板桩围堰多应用于面积较小、深度较浅的基坑，为保证其应用效果，需在板桩间设置榫槽结构，如施工区域水深较浅，采用单层木板桩及内部支撑便可平衡外部压力，如施工区域水较深，则需采用双壁木板桩，并在双壁之间设置横木或铁抗条，中间部门填土6 7 m3。木笼围堰多应用于无法打桩、水流速度较快的河床，也可应用于盛产石材及木材的区域。木笼围堰多为方木支撑形成的透空木笼结构，迎水面需设置多层木板，以达到最佳防水效果。木笼围堰就位后，施工人员需在木笼内部填充石料，并在木笼壁外侧区域设置混凝土。2.4 钢板桩围堰钢板桩围堰在水利工程施工中应用广泛，所用的钢板桩为配有锁扣结构的型钢，截面形状包括 Z 型、槽型、直板型。钢板桩围堰的主要优势为强度较高，可打入较为坚硬的土层内部，具有良好的防水性能，并可依据实际施工需求组合形成不同外形的围堰，所用钢板桩拆除后可重复利用，适用于多种类型的水利工程施工中。施 工 安 全水上安全 2023 年 第11期1962.5 预应力混凝土板桩或钢筋混凝土板桩围堰预应力混凝土板桩或钢筋混凝土板桩围堰主要特点是板桩截面双侧通过钢件、榫槽完成连接，桩底部朝向单侧区域倾斜，融入打入地内部，并可保证邻近桩的密合度，可将其作为水利工程的截水墙4。3 水利工程围堰技术的应用范围3.1 土石围堰技术的应用范围土石围堰技术的具体应用范围如下：1）土。水深不低于 1.5 m，水流速度不超 0.5 m/s，河边较浅，河床渗水性较小。2）土袋。水深不低于 3 m，水流速度不超 1.5 m/s，河床渗水性低，淤泥肤浅。3）土桩竹条土竹篱土。水深为 5 7 m，水流速度不超 2 m/s，河床渗水性能较大，可打桩，施工区域生产竹木材料。4）竹、铁丝笼。施工区域水深不超 4 m，水流速度较快，打桩难度较大。5）堆石土。河床渗水性偏低，水利速度低于 3 m/s，可就地获取石材5。3.2 板桩围堰板桩围堰技术的具体应用范围如下：1）钢筋混凝土板桩围堰。深基坑或渗水区域，水流速度较快，河床含有碎石土、黏性土、砂类土等，在发挥防水及挡水作用的基础上可将其作为水利工程基础结构的组成部分，也可将板桩拔出，以便于后续施工。2）钢板桩。深基坑或深水期，水流速度较快，河床中含有大量砂石，整体结构坚固。3.3 套筒围堰与双壁钢围堰套筒围堰与双壁钢围堰的具体应用范围如下：1）套筒围堰。河床覆盖层较薄，表面平坦，含有大量埋深较浅的岩石，水流速度不超 2 m/s。2）双壁钢围堰。大型河流水深较浅，表面平坦，覆盖层较薄。4 水利工程围堰施工技术导流方案4.1 分段与全段围堰导流分段围堰导流主要特点是利用围堰的结构特点，分割河床上各类构筑物，以便于后续施工。具体开展分段围堰导流过程中，施工人员需围住河床一侧，待河水流过河床时实施截流，进而达到最佳施工效果。分段导流施工主要适用于水量偏少且工期紧张的水利工程施工中，其主要作用为截断河水，阻断水流量，在施工过程中需依据施工区域的水文地质条件确定施工方案，并合理利用河道建筑物截断河水。4.2 明渠导流明渠导流的主要作用是挖掘河床与河滩，于基层上下游区域设施围堰，引导水流经由河道下方排出。明渠导流技术主要应用于相对平缓的沙滩及平原河流中，但仅可应用于浅滩区域，如河床覆盖层位置较深或空间狭窄，则需采用其他导流技术方案。5 水利工程施工中围堰施工技术操作要点5.1 合理选择围堰施工技术水利工程施工中可供选择的围堰施工技术种类较多，但不同施工技术的适用范围存在较大差异，为此施工人员需明确各类围堰施工技术的适用范围，并在施工前考察施工区域的水文地质条件，以保证围堰结构的抗渗性能及强度为原则选用围堰技术。比如施工区域水流速度为 0.5 m/s 以下，水深为 1.5 m 以下，则可认为水势对河床的影响轻微，建议需选用土石围堰。如施工区域水深为 1.5 4 m，水流速度为 2 m/s 以上，则需选择竹丝笼围堰技术或堆石土围堰技术。5.2 规范完成围堰施工前期准备水利工程围堰施工前，施工人员需妥善完成施工前期各项准备工作，以保证施工质量及施工进度。大部分水利工程出口围堰施工场地面积狭窄，施工过程中的干扰因素较多，为此施工单位需加强组织管理，制定合理的施工流程及技术方案，预先准备围堰土石料、黏土料等施工材料，要求施工人员及早填筑至设计高程。5.3 水利工程围堰施工基本操作方案水利工程围堰施工过程中，施工人员需经由单侧朝向渠底部区域开挖，完成操作后清除尾水出口区域围堰基础，确保水下一定深度的大块体得到有效的清除，并回填围堰石料及黏土，使围堰填筑至设计高程。围堰出口段施工过程中需采取有效的保护措施，待工程施工结束后，施工人员可将围堰拆除。填充土石及防渗黏土是围堰施工的关键环节，施工人员需结合实际情况确定合理的施工流程，通过分段流水作业的方式保证各个施工工序有效衔接。具体施工过程中，施工人员需在黏土心墙外侧区域设置土工布反滤层，并在土工布外围区域填筑适量厚度的黏土，避免土石填筑施工过程中土工布损坏6。5.4 围堰连接施工水利工程送管过程中，施工人员需妥善完成围堰防汛墙连接，以保证工程整体施工质量及施工进度。具体进行围堰连接施工过程中，施工人员需预先考察施工现场，分析施工区域的水文地质条件，确定合理的围堰连接施工技术方案，清除河沙等影响因素，并规范完成围堰连接施工操作，完成施工后需检查是否连接效果，如接口区域存在质量问题，则需通过填充施 工 安 全Maritime Safety 水上安全197黏土袋或沙包的方式处理。5.5 围堰拆除施工水利工程围堰拆除施工过程中，施工人员需利用水泵向围堰周边区域注水，保证围堰内外区域水位持平即可（通常建立围堰内水位控制在 6 9 m）。拆除围堰过程中，施工人员需结合施工现场的实际情况确定合理的拆除方案，操作中以导流洞轴向走行方向为基准完成退挖出渣，并及时安排出量装渣，妥善清理围堰区域的土石，以避免对水利工程造成不良影响。6 水利工程围堰施工技术质量控制措施6.1 加强施工人员及施工材料管理围堰施工技术具有较强的专业性，为此施工单位需加强人员管理，定期组织施工人员参与围堰技术培训，为其讲解关键的围堰施工技术操作，在培训后组织考核，针对考核中存在的问题进行重复培训，并强化施工现场监督管理，规范人员操作行为，以避免人员因素影响施工质量。水利工程施工中需使用多种施工材料，施工材料的质量可对围堰的整体质量产生较大影响。为此，施工单位需加强围堰施工材料管理，制定围堰施工材料管理制度。6.2 加强基坑排水施工管理基坑排水施工为水利工程围堰施工的关键环节，可对水利工程质量产生较大影响。为保证围堰施工质量，施工单位需重点加强基坑排水施工管理，制定完善的管理制度体系，要求施工人员严格落实基坑排水施工的相关要求，规范完成一致性排水、经常性排水等施工操作，并定期开展施工质量监督检查工作，及时处理各类施工质量问题，以保证基坑排水施工达到预期效果。7 实例分析7.1 工程概况某水利工程中升级改造 4 孔旧闸改造一座及单孔节制闸一座，工程采用钢筋混凝土结构，混凝土抗渗等级为 S6，强度为 C30，垫层为 C10。该水利工程旧闸与节制闸位置均为湖边区域，施工前需完成围堰排水，待排水后进行基坑开挖。7.2 围堰施工方案施工人员预先勘查施工区域水文地质条件，水深为 0.6 1 m，淤泥深度为 1.2 1.5 m，依据过往施工经验，需利用人工编织袋装土后分层堆叠完成围堰施工，并在围堰外侧设置彩条布、木桩护脚坡等，围堰内部采用钢板桩完整支护，导流排水面宽度为 10 m，待旧闸与节制闸完成升级改造后将围堰拆除。该水利工程围堰体积为 5 000 m3，长度为 210 m，占据湖面的总面积为 1 700 m2，工期为 3 个月。施工前期，施工人员进行测量放线，依据测量数据确定围堰的轴线、断面尺寸、高层、施工范围。该工程围堰底部区域淤泥较深，施工人员于堰体两端区域设置护脚木桩。施工人员利用施工现场的废弃施工材料，采购适量黏土，装袋后用麻绳封闭。砌筑过程中平放编织袋，保证堆砌整齐度，逐层堆砌至标高即可。形成围堰堰体后，施工人员在迎水面区域设置彩条布，利用土袋压脚，以避免围堰渗水。施工人员采用钢板桩支护方案，于围堰内侧坡脚区域打桩，钢板桩间距为 10 cm，长度为 6 m，钢板桩与堰体之间填充土袋，以避免围堰产生位移。完成上述施工后，施工人员进行沥水及排水操作，通过机械设备及人工操作清除淤泥。8 结束语围堰施工技术属于水利工程的重点施工技术，为此施工人员需准确掌握各类围堰的施工要点，施工单位需强化施工质量管理，及时处理各类施工质量问题，以保证围堰施工质量达到相关标准要求。9 参考文献1 冯涛涛.信丰县水利工程施工导流及围堰技术的应用研究 J.水利科学与寒区工程,2022,5(8):127-129.2 梁中坚.水利工程施工中围堰施工技术研究 J.科学技术创新,2022(11):117-120.3 周为.围堰钢板桩施工技术在水利工程中的应用 J.河南建材,2022(8):29-31.4 甄亚欧.刍议水利工程土石围堰防渗薄墙施工工艺 J.科技视界,2014(36):346-347.5 于志刚,康威.水利工程中导流和围堰施工技术的应用 J.江西建材,2021(5):115,117.6 姬硕.水利工程施工中导流施工技术的应用 J.珠江水运,2023(8):13-15.