芻議水工建筑物圍堰的施工與拆除

司學(xué)成，郭友文，姜寶全

(1. 黑龍江省水利第二工程處，哈爾濱150302;2. 黑龍江省水利工程建設(shè)局，哈爾濱150081;3. 虎林市七虎林澇區(qū)管理站，黑龍江 虎林158400)

1 圍堰的分類

圍堰是導(dǎo)流工程的臨時(shí)性擋水建筑物，用來圍護(hù)施工基坑，保證水工建筑物能在干地施工。在導(dǎo)流任務(wù)完成后如不能加以利用，應(yīng)予以拆除。圍堰如果按其所用材料不同，大致可分為土石圍堰、混凝土圍堰、草土圍堰、木籠圍堰、鋼板樁格圍堰等。

1.1 土石圍堰

土石圍堰是指由土石填筑而成的圍堰，可以看作小型的土石壩。土石圍堰多作用上下游橫向圍堰，它的優(yōu)點(diǎn)是能充分利用當(dāng)?shù)夭牧瞎?jié)省成本，對(duì)基礎(chǔ)適應(yīng)性較強(qiáng)，可以直接利用主體工程開挖裝運(yùn)設(shè)備進(jìn)行快速機(jī)械化施工。缺點(diǎn)是一般不作用于過水圍堰。土石圍堰的防滲結(jié)構(gòu)形式有斜墻式、斜墻帶水平鋪蓋式、垂直防滲墻式及帷幕灌漿式等。

土石圍堰的施工分為水上與水下兩部分，水上部分的施工與一般土石壩相同，采用分層填筑，碾壓施工，并適時(shí)安排防滲墻施工;水下部分的施工，土料、石渣、堆石體的填筑可采用進(jìn)占法，也可采用各種駁船拋填水下材料。土石圍堰與混凝土縱向圍堰的接頭，通常采用刺墻形式插入土石圍堰的塑性防滲墻中，并將接頭的防滲體斷面擴(kuò)大，以保證在任一高程處均能滿足繞流滲徑長(zhǎng)度要求。

土石圍堰具體構(gòu)造如圖1 所示。

圖1 土石圍堰

全段圍堰法導(dǎo)流，又稱為一次攔斷法導(dǎo)流或河床外導(dǎo)流，就是要在河床主體。

1.2 混凝土圍堰

混凝土圍堰是指由混凝土澆筑而成的圍堰，混凝土縱向或橫向圍堰多為重力式，為減小工程量，狹窄河床的上游圍堰也常采用拱形結(jié)構(gòu)。混凝土圍堰優(yōu)點(diǎn)是抗沖防滲性能好，占地范圍小，擋水水頭高，適用于擋水圍堰和過水圍堰。缺點(diǎn)是造價(jià)較土石圍堰相對(duì)較高［1］。

混凝土圍堰按結(jié)構(gòu)形式可分為雙向擋水支墩式、撐墻式、溢流重力式3 種，其施工方式大致與混凝土壩相似，工藝流程大致如下:吹砂筑島→場(chǎng)地平整→測(cè)量放線→刃腳填砂內(nèi)?！惭b底節(jié)井孔內(nèi)模→綁扎底節(jié)鋼筋→安裝底節(jié)外?！嘧⒌坠?jié)混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)拆?！_ 挖下沉→綁扎頂節(jié)鋼筋、安裝內(nèi)外?！_挖下沉到位→拼裝門吊→拼裝護(hù)筒導(dǎo)向架→插打護(hù)筒→圍堰內(nèi)填砂，并拆除導(dǎo)向架，筑島加高→鉆孔施工。

1.3 草土圍堰

草土圍堰草土圍堰是用草與土夾雜分層在水中逐漸堆筑形成的擋水結(jié)構(gòu)，為我國(guó)傳統(tǒng)的河工技術(shù)。其下層的草土體靠上層草土體的重量，使之逐步下沉并穩(wěn)定，堰體邊坡很小，甚至可以沒有邊坡(俗稱收分)。其基本斷面是矩形，斷面寬度是依據(jù)水深和施工時(shí)上游壅水高度及基坑施工場(chǎng)地要求來確定，據(jù)各地實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，斷面寬為水深的2．7 ～3．3 倍。流沙基礎(chǔ)和采用機(jī)械化施工，斷面寬度應(yīng)適當(dāng)?shù)募哟蟆Ｓ捎诓萃馏w的沉陷較大，這必須留備足夠的起高，一般超高為設(shè)計(jì)堰高的8% ～10%。

2 圍堰的布置

圍堰的平面布置只要包括確定基坑范圍和圍堰輪廓布置。

2.1 圍堰內(nèi)基坑范圍確定

堰內(nèi)基坑范圍大小主要取決于主體工程的輪廓和相應(yīng)的施工方法。當(dāng)采用一次攔斷法導(dǎo)流時(shí)，圍堰基坑是由上、下游圍堰和河床兩岸圍城的。當(dāng)采用分期導(dǎo)流時(shí)，基坑是由縱向圍堰與上下游橫向圍堰圍城。在上述兩種情況下，上下游橫向圍堰的布置，都取決于主體工程的輪廓。通常，基坑坡址距離主體工程輪廓的距離≥20－30 m，以便布置排水設(shè)施、交通運(yùn)輸?shù)缆?、堆放材料和模板等。至于基坑開挖邊坡的大小，則與地質(zhì)條件有關(guān)。

實(shí)際工程的基坑形狀和大小往往是很不相同的。有時(shí)可以利用地形以減少圍堰的高度和長(zhǎng)度，有時(shí)為照顧個(gè)別建筑物施工的需要，將圍堰軸線布置成折線形;有時(shí)為了避開岸邊較大的溪溝，也采用折線布置。為保證基坑開挖和主體建筑物的正常施工，基坑范圍應(yīng)當(dāng)留有一定余地［2］。

2.2 分期導(dǎo)流縱向圍堰布置

在分期導(dǎo)流方式中，縱向圍堰布置與施工是其關(guān)鍵問題，選擇縱向圍堰位置，實(shí)際上就是要確定適宜的河床束窄度。束窄度就是天然河流過水面積被圍堰束窄的程度，一般可用見公式1:

式中:K 為河床的束窄程度，%，一般取值在47% ～68%;A1為原河床的過水面積，m2;A2為圍堰和基坑所占據(jù)的過水面積，m2。

縱向圍堰的布置，與下列主要因素有關(guān):①地形地質(zhì)條件;②水工布置;③河床允許束窄度;④導(dǎo)流過水要求;⑤施工布局的合理性。

3 圍堰的拆除

在水工建筑物修建完畢后，圍堰這種臨時(shí)建筑物要及時(shí)拆除，對(duì)于土石圍堰、草土圍堰，拆除方法比較簡(jiǎn)單也相對(duì)便捷，而對(duì)與混凝土圍堰，拆除時(shí)就要采取爆破等手段。

在圍堰拆除爆破時(shí)，為嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)、水擊波、爆破飛石等有害效應(yīng)，一些安全措施(如毫秒微差起爆技術(shù)、氣泡帷幕防護(hù)技術(shù)等)已成為圍堰拆除爆破的常規(guī)技術(shù)。隨著圍堰拆除爆破的一些新的技術(shù)要求，如導(dǎo)流洞圍堰爆破后即需過流，且石渣不能對(duì)導(dǎo)流洞壁面造成太大的損傷，因此，爆破前需對(duì)爆破效果進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括有利于過流的爆堆形式、爆渣的塊度分布等。同時(shí)通過水力學(xué)模型試驗(yàn)，對(duì)爆破的石渣塊度提出新的要求，并進(jìn)行反饋分析，優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)參數(shù)。施工導(dǎo)流洞進(jìn)出口圍堰爆破，設(shè)計(jì)前就進(jìn)行了模型試驗(yàn)和設(shè)計(jì)科研，通過爆破方案對(duì)于進(jìn)口圍堰和出口圍堰同時(shí)爆破，爆破后15 min即達(dá)到導(dǎo)流洞過流的要求。

在國(guó)外，對(duì)于土石圍堰一般也采用機(jī)械法拆除，對(duì)于巖坎和混凝土圍堰則采用爆破法予以拆除。越南華賓水利樞紐圍堰拆除，采用線性藥包拋擲爆破的方法進(jìn)行拆除，前蘇聯(lián)列寧格勒防洪堤圍堰拆除以及庫(kù)列依斯克水電站導(dǎo)流渠下游圍堰拆除，則采用硐室集中藥包拋擲爆破方案進(jìn)行拆除。

4 結(jié) 語

從以上論述中可以看出，為確保水利工程的順利實(shí)施，圍堰作為工程中的一個(gè)環(huán)節(jié)，其地位也是重中之重。如何合理有效的利用環(huán)境和自身?xiàng)l件選擇圍堰的施工與拆除形式，也成為了水利施工的一個(gè)難題。攻克這個(gè)難題不僅僅是上述的幾種傳統(tǒng)形式，隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，將會(huì)涌現(xiàn)出更多更好的圍堰形式，相信在不久的未來，我國(guó)的水利事業(yè)會(huì)更上一個(gè)臺(tái)階!

［1］夏仲平. 水利工程施工圍堰技術(shù)進(jìn)展［J］. 人民長(zhǎng)江，2005(11).3－4，74.

［2］戴會(huì)超，鄧玉敏. 三峽工程圍堰施工技術(shù)問題的突破［J］.水利水電科技進(jìn)展，2000(03):48－51，57，74.