圍堰技術在水利工程施工應用

程韜 CHENG Tao

（汕頭市河道堤防建設管理中心，汕頭 515041）

0 引言

采用圍堰技術可以明顯地改善水利工程施工的質量和水平，使有關的水力發電項目設計得到優化和完善，對整個水利工程的發展都會起到積極的作用。值得注意的是，國家經濟也會隨著水利工程的發展而得到發展，在工程中圍堰技術的使用，可以顯著提高整個工程的效率，同時對水利工程在社會方面的價值也起到了積極促進的作用。在工程建設中，由于現代信息技術的發展，圍堰的技術水平也在不斷提高，圍堰的技術種類和形式也越來越豐富。

圍堰施工中的關鍵一環是圍護結構，合理使用圍護結構可以改善水利水電工程技術作業面的干燥性，為施工提供了方便。在不拆除圍堰結構的情況下，采用圍堰技術施工的建筑也可以成為永久性的建筑。就算以后不拆掉圍堰結構，也不會對其它工程造成影響。同時，圍堰對主體建筑起到了一定的防護作用，防止了水流對建筑物的侵蝕。因此，采用圍堰技術可以一定地改善水利工程的施工環境和工作條件，有利于全面貫徹各項技術，有利于提高工程的整體性能和安全性。

1 工程概況

汕頭市海門灣橋閘重建工程位于練江出?？诘暮ｉT鎮附近，南距出?？?km，北離市區4km，東連城南街道鳳南鄉白土，西接井都鎮古埕村，閘壩上游控制集雨面積1354km，是一座以防潮為主，御咸蓄淡，兼顧圍墾、生產生活用水等綜合利用的大（2）型水利工程。樞紐建筑物從左岸至右岸依次為：左岸連接路堤、左岸空箱扶壁式連接擋墻、排澇閘、船閘、攔河水閘、右岸空箱扶壁式連接擋墻、右岸連接堤段。

本工程采用河床內分期導流方式，先修筑一期橫向土石圍堰，并與一期縱向土石圍堰閉合形成右岸一期基坑，然后在一期基坑中施工永久建筑物及二期縱向混凝土圍堰，隨后拆除一期圍堰，修筑二期橫向土石圍堰與二期縱向混凝土圍堰閉合形成二期基坑，最后于二期基坑中施工永久建筑物。

2 導流標準

該項目屬于大型（2）類工程，其中永久性水工建筑等級為二級，次要建筑等級為三級，按照SL303-2017《水利水電工程施工組織設計規范》中的有關要求，導流建筑物等級在該項目中的等級為4級，相應的導流式建筑物和土石壩再次會出現洪水的時間大概在二十年以內，而混凝土導流建筑物則在十年以內。因海門灣橋閘位于出?？诟谐眳^，故本階段選定施工導流設計洪水標準為10年一遇。

選擇枯水期10月～次年4月作為施工導流時段，相應導流流量為987m/s，對應水位值為1.23m。

外江圍堰需在拆除現狀水閘后新閘投入運行前充當堤防擋水功能，圍堰防洪標準不應低于現狀堤防防洪標準。練江左岸是汕頭市潮陽區城市防洪堤，現狀防洪（潮）標準為50年一遇；練江右岸是汕頭市潮南區練江堤防現狀防洪（潮）標準為20年一遇?？紤]到本工程施工規模較大，不確定因素較多，為保險起見外江圍堰施工導流設計洪水標準確定為50年一遇。

3 圍堰導流方式影響因素

3.1 洪枯流量比影響

為了防止意外和其他因素的影響，在實施圍堰技術時，對導流進行合理的設計是非常必要的，這樣做可以使工程的整體質量得到質的提高，其中，洪枯流量比是影響工程質量的一個重要因素，在施工中，應充分考慮到現場的實際狀況，科學地確定流量，選用過水和不過水的方法。例如，在不同的季節，水位的變化差別也是很大的，在洪澇時期，水流較多，而在枯水期，則應充分考慮到圍堰的技術要求，對現場的數據進行綜合分析，并對其進行合理的設計。

3.2 水位變幅的影響

在應用技術時，不僅要掌握技術規范，還要充分利用場地條件。影響圍堰導流的另一個重要因素就是水位變化，必須對其進行全面的計算，以便采取合理的措施。根據已有的資料，水位變化在6m以下一般采取不過水的方法，超過12m的多采用過水的方法。

3.3 河道影響

河流的流量對水利建設也有一定的影響，但效果并不明顯，在來水量較少的情況下，采用過水圍堰技術就是不必要的了。根據資料，在設計流量小于2000m/s或超過10,000m/s的時候，可視具體情況而定。

4 圍堰技術在水利工程中應用的基本準則

4.1 結構穩定準則

水利工程建設要從整體上確保安全，要做到這點，科學的圍堰技術是關鍵，按照基本的施工原理，為了保證工程的全面穩定安全。海門灣橋改建工程在開工之前，必須進行充分的論證，圍堰開展工作的技術對工程的質量有決定性的作用，每個環節都要嚴格檢查，另外，理論知識需要結合實際情況來展開，要結合施工場地的現場環境和其他因素來制定合適的方案，重點放在地基搭建上，保證地基穩固是保證工程安全的重要基礎。此外，要保障整個工程的穩定，圍堰的選材也十分的重要，在施工中應綜合考慮當地的環境、土質、水流特性，并根據已有的資料，選擇合適的建筑材料。

4.2 因地制宜準則

海門灣橋閘改建工程施工過程中，地質情況復雜，施工稍有不慎，就會造成嚴重后果，因此，必須根據現場的實際情況來進行施工。圍堰施工的流程較多，而且環節多樣，這樣管理就顯得尤為重要，經過縝密思考后管理實施，控制整個工程各個環節。工作人員應根據實際情況，采取科學的調查、分析、綜合考慮，按照因地制宜的原則，圍堰施工的技術應用也需要重視，土質壓力、水流沖擊、外界環境等多種因素都要做到完全地覆蓋控制，在降低成本的前提下，確保安全、穩定。

4.3 新技術應用原則

目前，各項新技術隨著經濟的快速發展實現了突飛猛進，為各行應用提供了有力保障?；诎踩ㄔO的要求，海門灣橋閘重建工程尤其要做好新技術的研發，發揮其在工程中的保障作用。同時還要結合市場情況，合理選擇和科學運用新的圍堰建設形式，把新技術、新工藝應用到實際過程中，從而達到施工質量持續提升的效果。此外，從效率提升的角度，必須加強技術的改進，促進創新能力進一步增強。

4.4 優化布局原則

水利建設是一項綜合性的工程，其安全以及質量非常重要，而圍堰施工則是上述條件的前提；因此要結合實際的建設環境，不斷優化設計方案，提高施工質量。具體可從以下兩個方面入手：首先，做好技術的使用，因為結構的布置以及能力建設都需要技術創新的支撐；否則就跟不上后續發展；其次，施工效率的優化，同時做好新設備的投入?？傊?，為了促進智能化以及自動化的發展，保障圍堰技術的提升，除了做好日常的質量跟蹤和管理外，還必須加強新技術的應用。

5 圍堰設計

海門灣橋閘重建工程二期圍堰上、下游橫向圍堰設計頂高程分別為▽2.80m、▽2.70m，縱向砼圍堰墻頂高程為▽2.80m～▽2.70m。平面布置圖如圖1所示。

圖1 二期圍堰平面布置圖

5.1 施工導流方式

二期導流（2019年9月～2020年4月）：2019年10月初完成左河床施工圍堰，形成左岸基坑。進行左岸船閘、左岸1孔排水閘及14孔攔河閘和左岸連接土壩段的施工，二期施工期間由已完工的右岸7孔攔河水閘泄流。2020年5月初拆除二期施工圍堰。

5.2 圍堰斷面設計

①橫向圍堰。

二期上游橫向圍堰的頂高程為2.80m，堰頂寬5m，下游橫向圍堰的頂高程為2.70m，堰頂寬5m；二期最大堰高8.5m，迎水邊坡為1:2.5，背水邊坡為1:2.0；高程0.80m水下采用拋塊石填筑形成戧堤，戧堤邊坡迎水側為1:1.5，背水側為1:1.5；迎水面采用500mm厚的塊石護坡，下設石渣墊層厚300mm和土工布一層，背水坡采用400mm厚石渣壓坡；在0.5m高程圍堰內側設一壓重平臺，平臺寬2m，平臺下邊坡為1：2.5；圍堰0.5m以下采用土方進行填筑，0.5m以上利用防滲粘土進行填筑，圍堰堰體及堰基采用高噴墻防滲，墻頂高程為1.0m，墻底高程進入全風化巖0.5m，高噴孔距1.5m，上下游裹頭迎水側堰腳設600mm厚的鋼筋石籠水平防護，寬10m，下設1400mm厚拋石護底。二期上游橫向圍堰長度為411.46m（樁號堰Ⅱ上0＋000.00～堰Ⅱ上0＋411.46），二期下游橫向圍堰長度為314.10m（樁號堰Ⅱ下0＋000.00～堰Ⅱ下0＋314.10）。

②縱向砼圍堰。

結合攔河水閘永久結構，在水閘第15孔與第16孔閘墩上下游處布置倒T型鋼筋砼擋墻與之連接形成縱向圍堰。圍堰迎水側防滲墻采用高噴墻（旋噴）防滲，墻底高程進入全風化巖0.5m，高噴孔距0.8m。二期縱向圍堰長度為168.00m（樁號堰Ⅱ縱0＋000.00～堰Ⅱ縱0＋168.00）?？v向砼圍堰上游側墻頂高程為2.80m，下游側墻頂高程為2.70m，墻頂寬0.8m，最大墻高10.6m。擋墻底板厚1.2m，底板總長為22.0m，縱向砼圍堰在混凝土底板左側設置了防滲齒墻與基礎防滲墻連接，形成防滲圍封體系，基坑形成后，縱向砼圍堰一邊是基坑，一邊處于過水狀況，為確?？v向砼圍堰的安全性，縱向砼圍堰底板頂面高程不足▽-5.5m位置采用格賓石籠壓重，擋墻兩側均勻鋪設，導流完成后拆除。

二期圍堰設計斷面詳見圖2-圖4。

圖2 二期上游橫向圍堰剖面圖

圖4 二期下游橫向圍堰剖面圖

6 圍堰施工

圍堰填筑施工流程如圖5所示。

圖5 圍堰填筑施工流程圖

6.1 圍堰填筑

戧堤填筑。為加快戧堤進占速度，上、下游堰頭往縱向圍堰方向、縱向圍堰往上、下游方向同時進行戧堤進占，戧堤進占共四個工作面。

圍堰加寬填筑。二期圍堰填筑的土石混合料來源為料場及一期圍堰0.5高程以上的可利用方，采用15t自卸汽車直接運輸至二期圍堰，推土機平料、10t振動碾碾壓，壓實度不低于91%。土石料填筑施工工藝流程如圖6。

圖6 土石料填筑施工工藝流程圖

土石混合料填筑時，防滲墻軸線3m范圍內應填砂或填筑粒徑不大于10cm的混合料。

堰體坡面修整：按設計規格線將坡面修整平順，并將坡面的填料夯實。

圖3 二期縱向砼圍堰剖面圖

6.2 圍堰加高施工

基坑排水后，堰殼0.50m高程以上采用粘土加高培厚至設計頂高程。防滲墻施工完成后，根據防滲墻軸線坐標，找出防滲墻，清除防滲墻頂部浮渣，清除浮渣驗收完成后進行與圍堰粘土堰體相連接施工。粘土堰體與圍堰護坡同步施工。

粘土堰體土料采用2m挖掘機從Ⅱ1土料場開挖，15t自卸汽車運至施工現場卸料填筑。粘土堰體填筑劃分為卸料、平土、壓實、質檢四個工序進行施工，粘土堰體填筑采用自卸汽車運輸至填筑部位后，沿圍堰軸線方向卸料，卸料可使用進站法，之后把堰體平整即可。以60到80cm的厚度鋪土；壓實使用進退錯距的方式，然后按照20cm以上的寬度進行碾跡搭接。與岸坡結合處寬度1.5～2.0m范圍內則采用蛙式打夯機壓實。土料壓實后根據設計要求的壓實度進行檢測，檢測合格后進行下一道工序施工。

6.3 圍堰防護工程

根據設計要求，二期圍堰防護主要有拋石護底、鋼筋籠塊石護底、塊石護坡及石渣護坡四種。

拋石護底具體的操作步驟：拋填河床底塊石采取方駁配反鏟的方式，使用拋石船完成，定位采用GPS控制即可。在網絡定位過程中，不僅要結合施工的范圍；還要考慮使用的船型，求出具體的坐標位置；一旦進入到施工區域作業，自航拋石方駁需要做好后錨的穩固，在和軸向平行的方向停住，初步定位攪攬的方位，船首和船尾的施工坐標由兩臺GPS流動站測量，一旦發現偏離要及時調整，從而提升駐位的準確性。護底墊石拋填，為了確定方位，應采取試拋的方式對距離和方向進行定位。

鋼筋籠塊石護底施工。鋼筋籠在鋼筋廠內制作，運輸至施工現場，人工配合反鏟挖機裝塊石后封蓋。拋填鋼筋石籠之前對水下地形進行測量，將施工區域提前劃分為標準網格，計算每個網格應拋鋼筋石籠的個數，將每個標準網格在對應的岸上設立標志作為擺設鋼筋籠的參照物。采用100t履帶吊、挖掘機及人工配合的方式鋪設鋼筋石籠。

塊石護坡。塊石護坡施工前保證施工場地通水、通電、便道暢通；已對施工人員進行技術及安全交底，塊石護坡施工的具體程序如圖7。

圖7 塊石護坡施工流程圖

石渣護坡。石渣護坡前應采用挖掘機對坡面進行修坡，待基礎面驗收合格后進行石渣填筑，確保滿足設計要求的40cm填筑厚度。填筑完成后需對填筑石渣料進行壓實，對邊坡進行精修。按設計要求設置馬道及其他檔渣措施，防止石渣滑落。

6.4 圍堰拆除

二期圍堰拆除包括土石方開挖與混凝土結構拆除?？v向圍堰背水側先用開挖料填筑臨時施工平臺，挖掘機破碎錘站在施工平臺上對縱向圍堰砼墻體進行破碎拆除作業，待按設計要求把需要拆除的縱向砼圍堰墻體全部拆除后，再采用挖掘機配合自卸汽車對土石方進行開挖，從縱向圍堰中間開始分別向上、下游橫向圍堰堰頭方向形成兩個工作面進行退挖拆除。圍堰水下拆除采用水上工程機械進行挖除，二期圍堰的土石方挖除后直接運至棄渣場。

7 水利工程施工中圍堰技術的應用要點分析

7.1 圍堰設計

作為臨時性工程，圍堰工程具有不穩定性，因為主體工程完成后，按照一般的施工標準，需要拆除圍堰；但也有將其作為工程一部分保留的，可結合實際應用選擇?？紤]到上述情況，為了提供便利的拆除條件，應當基于簡潔性的原則設計圍堰，但是必須保證其穩定的基礎；此外，這樣設計也能促進成本的降低。除此之外，還要參考外部的環境以及實際施工的情況，不斷優化結構，以便提高施工的效率。

7.2 保障結構穩定性

受到外界帶來的沖擊力和壓力影響，圍堰必須具有一定的強度才能滿足后續水利工程施工的要求，因此，在確定圍堰類型時要綜合考慮。其中一個重要的參考指標就是結構，穩定性的結構才能保障施工效果，為了實現這個目標，需要設計人員深入施工現場，確定詳細的方案，同時還要觀察內外部的環境，對施工細節做深入的討論，避免出現影響施工的不良因素。在施工過程中，還要做好各過程的監管，把基礎建設納入管理的重點，以便保持樁體的穩定和基坑的深度。材料在圍堰建設中也非常關鍵，其特性不僅要具有防滲透性，還要具有較高的抗腐蝕能力。

7.3 處理好圍堰接頭問題

通過實際觀察可知，圍堰故障也會經常出現，其部位多數在岸邊結構和圍堰結合的地方。例如局部出現較大面積的滲透，那么圍堰的結構必定會被破壞，安全性降低。為避免上述問題的出現，在施工作業中必須嚴格按照流程操作，規范施工工藝，制定好糾正預防措施，把圍堰接頭問題消滅在萌芽狀態。針對圍堰接頭的處理，目前除了采用岸邊深度加大的方式外；還包括接觸面積的增加以及防滲路線的延長。由于圍堰工程質量與滲透問題有緊密的關聯，更是施工安全不可忽視的因素，所以必須作為頭等大事來抓。受到外部因素的干擾，問題出現的方式和種類也不同，為此制定的解決措施也要具有針對性。例如，在堅硬的巖石層中處理圍堰接頭，需要對連接部位加固，保證足夠的強度；假如巖石層不存在，可采取深埋的方式處理接頭，同時要保證足夠的深度，避免出現不穩的情況。

7.4 重視局部沖突問題

除了土質方面會給圍堰造成壓力外，水流沖擊也是影響圍堰穩定的因素。因此，在圍堰設計中，需要做好信息的全面收集，綜合評估各種因素的影響；同時還要結合精密的計算與科學的分析，進一步提升設計的科學性和指導性，從而促進方案的落實，為圍堰結構的穩定提供可行性方案。此外，基于圍堰與水流直接沖擊產生的破壞性效果，還要在設計中，按照平順水流流向的原則規劃圍堰結構。使其穩定性得到提升，防止意外發生。

7.5 圍堰的拆除與加固

通過上述的論述可知，作為臨時結構的圍堰工程，多數會在施工后拆除。相對于設計安裝，拆除雖然簡單，但是也存在安全隱患，比如塌方等，需要做好全方位的管理工作。從實際工程可知，塌方主要是由局部滲水造成的，破壞了圍堰的基礎結構，造成了塌陷。為保證施工安全，可采取拆除和加固同時進行的方法，加固材料使用木樁或者土石沙袋；拆除中還要防范汛期河流的影響，此時要從技術角度進行加固。另外，洪水也可能在拆除的過程中發生，一旦出現，勢必會給人員以及財產帶來損失，出于多方面的考慮，此時的拆除應選擇合適的時間，同時做好工期調整。

8 結語

總之，在水利建設中，作為關鍵工程的圍堰作用十分明顯，是整體工程施工的重要保障，如果不能做好日常的管理，必然會產生不良后果。因此圍堰工程的穩定和質量監管尤其重要，顯然新技術的應用不可或缺，同時還能為工程的延續提供有效支撐。