淺談圍墾工程水閘施工圍堰類型選擇

宮寶軍 陳錦標

(浙江省第一水電建設(shè)集團股份有限公司 杭州 310051)

1 引言

近年來，由于經(jīng)濟發(fā)展造成建設(shè)用地緊張，我國沿海灘涂圍墾造地工程發(fā)展迅速。隨著圍墾工程規(guī)模的增大，圍區(qū)內(nèi)配套水閘規(guī)模和施工難度也相應(yīng)加大，特別是圍堰工程，如設(shè)計不合理，將對工期、成本、安全帶來嚴重影響。本文提供了幾種典型圍堰結(jié)構(gòu)型式，并對其進行優(yōu)缺點分析，技術(shù)人員可結(jié)合工程的實際情況選擇使用。

2 圍墾工程水閘特點分析

圍墾工程水閘功能以納潮和排澇為主，一般布置在灘涂上，基礎(chǔ)地質(zhì)條件差，以灘涂淤泥、粉砂為主，施工時間上跨越臺汛期，受風浪影響，施工圍堰防臺度汛安全壓力大。圍堰作為一種臨時性水工建筑物，用來圍護河床中基坑，可以有效地保證水工建筑物施工在干地上進行。在導(dǎo)流任務(wù)完成后，對不能作為永久建筑物的部分或妨礙永久建筑物運行的部分應(yīng)予以拆除。

選擇圍堰型式時，應(yīng)根據(jù)當?shù)氐木唧w條件，在滿足對圍堰的基本要求原則下，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證后確定。結(jié)合工程實踐，筆者總結(jié)出圍堰應(yīng)滿足的基本要求如下:

a.圍堰應(yīng)當具有足夠的穩(wěn)定性、防滲性、抗沖性和一定強度。

b.所采用的圍堰應(yīng)造價相對便宜，構(gòu)造簡單，方便施工、管理，便于拆除。

c.圍堰的布置力求與水流平順．不發(fā)生嚴重的局部沖刷。

d.圍堰的接頭和與岸邊的連接要安全可靠，以防因集中滲漏等破壞作用而引起圍堰失事。

根據(jù)圍墾工程水閘的上述特點，通常按使用材料將圍堰分為土石圍堰、草土圍堰、鋼板樁圍堰、木籠圍堰、混凝土圍堰等。在圍堰型式選擇時，應(yīng)優(yōu)先考慮最大限度地利用當?shù)夭牧虾陀行诜讲牧闲拗?，僅在圍堰規(guī)模、圍堰的工作條件和施工條件以及水利樞紐建設(shè)工期不允許使用當?shù)夭牧蠂邥r，才允許采用混凝土圍堰和鋼圍堰。下面對土石方圍堰、鋼管樁圍堰、充砂袋圍堰等的優(yōu)缺點進行分析比較。

3 各種類型圍堰特點和優(yōu)缺點分析

3.1 土石方(標準)圍堰

土石方圍堰是標準圍堰斷面型式，目前應(yīng)用最為廣泛。該型圍堰特點是對基礎(chǔ)適應(yīng)性強，適用于各種地形地質(zhì)條件。該型圍堰一般由主堤和子堤組成，中間采用閉氣土方防滲，迎水面采用灌砌塊石防護。土圍堰通常用黏性土填筑，無黏性土時，也可用砂土類填筑，但須加寬堰身以加大滲流長度，砂土顆粒越大堰身越要加厚。圍堰斷面應(yīng)根據(jù)使用土質(zhì)條件、滲水程度及水壓力作用下的穩(wěn)定性確定。堰外流速較大時，可在外側(cè)用草袋柴排防護。筑堰的順序一般在河流的上游開始，到水流的下游合攏。當堰底河床上有樹根、石塊、雜物時，在土圍堰施工時應(yīng)予以清除。土袋圍堰是將土袋堆碼在水中而形成的圍堰。施工時，應(yīng)使土袋的上層和下層之間相互錯縫，并盡量堆碼整齊;有時需要潛水工配合進行施工，并整理坡腳。

對于土石方圍堰，由于不允許過水，且抗沖能力較弱，一般不宜作為縱向圍堰。若河谷較寬，且采取了防沖措施，也可將土石方圍堰作為縱向圍堰。如葛洲壩工程的一期縱向圍堰、黃河三門峽二期上棧圍堰，均為細砂斜心墻土圍堰。為了降低造價、便于拆除，國內(nèi)外許多工程選用了過水土石方圍堰型式，該型式采用淹沒基坑方案。為了克服過水時水流對堰體表面的沖刷和由于滲透壓力引起的下游邊坡同堰頂一起的深層滑動，目前采用較普遍的是在下游護面上壓蓋混凝土面板。

從工程實踐情況來看，土石方圍堰的優(yōu)點是對基礎(chǔ)適應(yīng)性強，土石方取材方便，圍堰抗風浪能力強，堰頂可以通車，損壞后容易修補，圍堰拆除后土石方可以繼續(xù)利用。但該型圍堰的缺點是圍堰斷面大，占地范圍大，施工工期長，造價高。

3.2 鋼板樁圍堰

鋼板樁圍堰以鋼結(jié)構(gòu)為主，在內(nèi)河圍堰中應(yīng)用廣泛，適用于軟基。該型圍堰兩側(cè)采用鋼板樁作為結(jié)構(gòu)框架，采用雙向土工格柵、毛竹片、無紡?fù)凉げ歼M行外側(cè)維護，中間填筑黏土防滲。鋼板樁圍堰是將鋼板打入河床之中，然后在鋼板之間加土形成的圍堰。鋼板樁圍堰適用于水流速較大、水流較深的河床。鋼板可以拔出另行使用，可以作為結(jié)構(gòu)工程的組成部分加以利用。此外，還可用竹籠片石圍堰和木籠片石圍堰做水中圍堰，其結(jié)構(gòu)由內(nèi)外兩層裝片石的竹(木)籠中間填菇土心墻組成。

該型圍堰的優(yōu)點在于施工方便且速度快、斷面小、占地范圍小、損壞后容易修補、拆除方便、鋼結(jié)構(gòu)材料可以重復(fù)利用、造價低。但該型圍堰缺點是對基礎(chǔ)地質(zhì)條件有一定要求，抗風浪能力相對較差，堰頂重型機械通過需特殊處理。而且鋼板樁頂面高度以近5年歷史最高水位控制，如果施工時汛期最高水位超過預(yù)計，鋼板樁加高將很困難，且鋼板樁水深越大，壓力就越大，穩(wěn)固性也越差，汛期安全較難保證。同時鋼板樁施工受退潮影響，施工時間受到限制，鋼板樁每天僅能完成單邊30～35m，進度較慢。

3.3 充砂袋圍堰

充砂袋圍堰的堰芯是以編織土工布縫制的沙袋，采用泥漿泵吹填粉砂土灌包施工，外側(cè)采用灌砌塊石防護。砂袋筑堤利用砂袋自重，將原地面的軟質(zhì)淤泥擠走，砂袋筑堤圍堰安全較有保證;實踐證明:其止水性能也能滿足施工的要求。由于砂袋筑堤施工不受漲退潮的影響，砂袋筑堤圍堰每天能夠完成60～70m，進度較快。

該型圍堰的優(yōu)點是對基礎(chǔ)地質(zhì)條件適應(yīng)性強，穩(wěn)定性好，施工速度較快，工程造價低;而且汛期如果水位超出警戒線，砂堤圍堰加高較易，在砂堤加高的同時，也增加了砂堤的自重，增加了砂堤穩(wěn)定性，安全性也隨著提高，汛期安全較有保障。但是該型圍堰的缺點是砂源容易受到限制，抗風浪能力相對較差，損壞后難以修復(fù)。

4 圍堰常見措施分析

前面已述，圍堰屬于臨時結(jié)構(gòu)物，其主要功能是保證主體工程及附屬設(shè)施具有正常的施工條件。因此，在修筑圍堰時，應(yīng)保證其應(yīng)有的強度和穩(wěn)定性以及防水防滲性能。對于土石方圍堰，要注意修筑的順序，確保填土的質(zhì)量;施工土袋圍堰時，應(yīng)使上層和下層土袋之間相互錯縫，堆碼整齊，并整理坡腳。而對于鋼板樁圍堰，在施打鋼板時要求板樁豎直，而且板樁之間的接縫應(yīng)該嚴密，以有效地減少和避免滲水，降低圍堰內(nèi)的排水工作量。對于充砂袋圍堰，砂袋充灌的飽滿度控制在75%～85%之間。砂袋充填過于飽滿，土工布受到較大張力，容易使砂袋在不均勻沉降時折斷。施工過程注意均勻充灌砂料，施工員需手持硬套管按照由遠到近、從四周到中間、先上游后下游的順序進行均勻充灌，避免砂袋移位或起堆。注意不要使砂料充填至袖口。面層砂袋充填至60%袋容時，施工人員要穿雨鞋在砂袋上適當踩踏，讓砂料均勻分布于砂袋內(nèi)。

5 結(jié)語

綜合上述分析和方案優(yōu)劣比較，可根據(jù)工程特點和施工條件選擇圍堰類型。對于地質(zhì)條件差、施工環(huán)境差、石料價格低、防臺度汛要求高、工期長的工程適合選用標準型圍堰;對于施工時間短、水深淺、地質(zhì)條件較好的工程適合采用鋼板樁圍堰;對于砂源充足、風浪小的工程適合采用充砂袋圍堰。以上三種類型圍堰分別在舟山釣梁、釣浪圍墾、溫州丁山圍墾、龍灣圍涂、樂清圍涂、蒼南涂圍墾等工程中進行了應(yīng)用。實踐證明:合理選擇圍堰類型對于施工安全、降低施工成本和提高經(jīng)濟效益至關(guān)重要，是工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)方案?！?/p>

1 顧洪炎，唐志丹，王鴿，等．大崗山水電站施工圍堰方案比選［J］．黑龍江水利科技，2010，28(08):118 －119．

2 張子樹，劉本延．門坎灘水電站攔水壩施工圍堰方案的優(yōu)化選擇［J］．小水電，2010，27(04):31 －33．

3 李磊，劉振軍，陸明秋．施工圍堰難點分析及攻破［J］．山西建筑，2009，31(05):57 －58．