新型圍堰技術在河道工程中的應用研究

胡 瑩

（惠州市華禹水利水電工程勘測設計有限公司，廣東 惠州 516000）

1 引言

我國具有全球最強的基建能力，社會基礎設施比較完善，而在基礎設施中河道工程占有重要地位。河道工程作為公益性質的水利工程，不會產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益，但會間接產(chǎn)生巨大生態(tài)效益。河道工程一般可分為長河段工程及局部河段工程，局部河段工程主要是指城市河道治理，對美化城市、降低污染、防治水土流失、保障土壤肥力等具有重要作用。但是，由于河道施工會對周圍河域企業(yè)、居民生產(chǎn)生活造成一定影響，為了保證工程質量，常常在河道工程中應用圍堰技術控制施工現(xiàn)場，搭建較為堅固的保護結構，將施工范圍置于半封閉的狀態(tài)下，減少施工對外界的干擾，使施工人員從容地進行排水作業(yè)、基坑開挖和附屬建筑物的施工等。從這方面來看，研究圍堰技術在河道工程中的應用具有較強的現(xiàn)實意義，能促進河道工程施工技術的革新。

2 河道工程施工原則

河道工程主要是采取有效措施，對原有河道進行加固、改造，使其能更好發(fā)揮防洪排澇功能，它是水利工程中的重要內容。隨著現(xiàn)代科技發(fā)展與城市化建設，河道工程建設要求有所提升，需要科學應用新型圍堰技術，保證施工質量水平，提升城市安全。因此，聯(lián)系實際情況分析新型圍堰技術在河道工程中的應用十分必要。新時期，河道工程施工必須從多元角度考慮，嚴格遵循以下施工原則，保證河道工程的經(jīng)濟性與生態(tài)性。

2.1 保證水面率

目前，我國所進行的河道工程均為內河河道工程，其貫穿城市，不僅具有排洪排澇功能，還具有綠化、觀賞、水土保持等功能，為城市規(guī)劃及建設提供方向，保證水量可以為城鎮(zhèn)居民提供休閑娛樂場所，提升城市居民整體幸福感。因此，在施工前期階段，應將重點放在滿足防洪排澇功能上，要求水面率達到一定標準，為后續(xù)生態(tài)環(huán)境改善奠定基礎。

2.2 保證河網(wǎng)水系暢通無阻

一些內河河道承擔著運輸貨物的功能，應定期對其進行修繕、疏浚，保證水系暢通，突出河道的經(jīng)濟性，提高河道的非功能性，針對不同情況可采取差異化疏通措施。

2.3 因地制宜原則

應充分考慮當?shù)氐乩憝h(huán)境、生態(tài)等，制定施工方案與策略，避免影響當?shù)厣鷳B(tài)。我國幅員遼闊，各地地勢、氣候差異較大，加之城市發(fā)展不同，因此，河道在各城市中承擔的功能也有所不同，尤其是南北方城市河道差異性較大，在施工前應詳細調查當?shù)厮牡刭|、經(jīng)濟發(fā)展等要素，制定合理的施工方案。在整個施工過程中，圍堰施工是河道工程的起點，其施工也需要考慮地域性差異，結合實際情況選擇施工材料，避免圍堰出現(xiàn)腐蝕、滲漏、崩塌等情況，提高施工穩(wěn)定性。

3 圍堰施工的基本要求

由于河道工程施工涉及城市形象和居民生產(chǎn)生活，為了使施工現(xiàn)場更規(guī)范、加快施工進度、保證工程質量，往往會應用圍堰技術，將整個施工區(qū)域以圍堰的形式進行隔擋，控制施工現(xiàn)場，避免對城市環(huán)境造成較大影響。

3.1 做好實地勘察

施工工序、順序、材料選擇等工作均需根據(jù)勘察結果來確定，同時，做好實地測量，收集基礎性資料，為后續(xù)圍堰施工提供數(shù)據(jù)參考。

3.2 制定嚴謹?shù)氖┕し桨?/h3>

根據(jù)河道水量、浪高、最高水位等數(shù)據(jù)，選擇合適的圍堰技術，保證圍堰技術的適用性。采取綠色施工理念，現(xiàn)場全封閉施工，施工垃圾應及時運走，并交由相關部門處理。

3.3 注意施工細節(jié)

注意堰內平面尺寸、滲漏、排水等施工細節(jié)。且圍堰結構、斷面必須達到強度、穩(wěn)定性和防水等各項指標要求。

3.4 保證工程的穩(wěn)定性

若河道工程為長期性工程，應保證工程的穩(wěn)定性，同時，砌筑護坡、架設防浪層，保證工程持續(xù)、安全、穩(wěn)定進行。河道圍堰施工時，在做好基礎質量保證的同時，需強化各項技術應用，充分發(fā)揮技術優(yōu)勢。

4 新型圍堰施工技術在河道工程中的設計原則

4.1 保證現(xiàn)代化河道工程的更新速度

若想將新型圍堰技術科學合理地運用到河道工程的具體施工過程中，就必須設計出標準化的施工方案，要考慮到其適用范圍，還要綜合分析建設要求及河道工程的實際情況，并按照當前河道施工情況為新型圍堰技術的使用指明方向，合理優(yōu)化新型圍堰技術，使河道工程發(fā)揮最大的應用價值，確保河道工程建設與現(xiàn)實科學技術發(fā)展情況相吻合。

4.2 科學合理規(guī)劃施工布局

伴隨著我國水利工程建設的飛速發(fā)展，新型圍堰技術的應用不斷更新升級。因此，施工過程中既要提高施工技術水平，又要不斷優(yōu)化新型圍堰技術的施工方案，引進先進設備，深入學習專業(yè)理論知識，加強施工布局的監(jiān)控措施，確保河道工程能采用自動化、智能化的施工技術。

4.3 完善新型圍堰技術設計方案

改造與調整圍堰的施工設備，確定新型圍堰技術設計方法的優(yōu)化性能，要保證新型圍堰技術設計與實際施工情況相符合,必須嚴格遵循工程規(guī)范化制度開展施工?？傊滦蛧呤┕すに嚰笆┕し椒梢詼p小施工難度、降低工程造價、縮短施工工期，水利工程部門應進一步完善圍堰技術的運用，以確保水利工程順利施工。

4.4 加強新型圍堰信息化管控

信息化手段能更加快速精準地掌握項目實際運行情況，提升項目的安全與質量。如在新型圍堰施工過程中，應用信息化技術進行工程管理，創(chuàng)新信息傳送設備，通過審批系統(tǒng)對施工方案進行評審，動態(tài)監(jiān)控施工進度，以便實時掌握施工情況。

5 新型圍堰技術在河道工程中的應用

隨著時代發(fā)展、科技進步，新的施工工藝、施工方法層出不窮，為河道工程施工質量提升創(chuàng)造了有利條件。在嚴格遵循河道工程施工原則的同時，可以根據(jù)實際情況，合理選擇新型圍堰技術，以滿足河道工程建設要求，提高河道工程質量。

5.1 膠凝砂礫石圍堰技術

膠凝砂礫石圍堰技術是通過將膠凝材料、水與河床砂礫石或開挖的廢棄巖基材料混合在一起，形成一種價格低廉的筑壩材料，是一種介于堆石壩材料、碾壓混凝土之間的圍堰技術。目前，這項技術在發(fā)達國家應用較為廣泛，如日本、法國等一些國家，在水利工程中已普遍應用這一圍堰技術。該技術也被應用于我國的一些水利工程，如街面水電站下游圍堰、瀾滄江功果橋水電站大壩上游圍堰，相較于土石圍堰，膠凝砂礫石圍堰技術具有較強的抗沖刷能力，允許表面過流，剛度、強度都能達到較高要求，且與地基之間能達成較好的適應關系，減少地基處理難度。從性能上來看，與碾壓混凝土圍堰技術之間的差異不大，且就地取材，做到廢物利用，能夠極大程度上減少水泥用量，降低工程造價，減少工程的前期投資與工期，優(yōu)勢較為明顯，同時，具有一定的生態(tài)價值，可以減少圍堰施工對周圍河道、環(huán)境的影響，符合綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展理念。

5.2 吹填圍堰技術

在實際應用中，堰體主要是由上下兩個部分組成，上部堰體是由吹填的砂礫石備用料組成，下部是由挖泥船吹填的砂礫石構成，通過人力或機械將砂礫石運輸?shù)窖唧w頂端，吹填需要應用到的圍堰子體是將砂礫石裝在編織袋后填筑而成，防沖是利用袋裝砂礫石、碴石鋪設堆砌而成，黏土心墻主要起到防滲作用，保證圍堰質量。在實際應用中，由于水頭差較小，因此，并不需要較大的橫斷面積，可有效減少工程量，施工材料也是就地取材，幫助施工單位減少材料費用與運輸費用、控制成本，在不損壞周圍耕地、不破壞周圍生態(tài)環(huán)境的情況下完成施工。另外，挖泥船作為吹填的主要機械設備，具有施工速度快的特點，同時，還能疏浚河道，對于河道工程整體進度起到較好的推動作用，普及應用價值極高。

5.3 新型貧膠硬填料圍堰技術

新型貧膠硬填料圍堰技術是一種新型碾壓混凝土技術，屬于全新工藝，是在河床砂礫石、開挖棄渣等材料中，加入少量膠凝材料，即水泥與粉煤灰二者比例為1:1，在經(jīng)過簡單攪拌后，填筑到指定區(qū)域完成碾壓施工，在一些臨時工程中，其應用優(yōu)勢十分明顯。新型貧膠硬填料圍堰技術兼顧了混凝土面板堆石壩及碾壓混凝土壩的優(yōu)點。

（1）在其壩體結構上，仍然以混凝土面板堆石壩結構為主，由防滲混凝土組成的面板及堆石體構成，具備良好的堅固性能及抗沖擊性能。

（2）該技術在材料選取上應用了碾壓混凝土，這也是該技術與混凝土面板石壩技術最明顯的區(qū)別，加強了圍堰的穩(wěn)固性，并且在坡度設計上更加靈活，更符合工程需求。

（3）該技術與膠凝砂礫石圍堰技術相比，膠凝材料的配比降低、骨料可就地取材，但要多出分揀骨料的步驟，需采用粒徑更大的骨料，增強圍堰的抗沖擊性能，值得進一步推廣。

5.4 土工格柵砂土圍堰技術

河道工程中，如何處理軟土地基是要考慮的重要問題。土木格柵砂土圍堰，就是基于軟土地基，通過在地基上鋪設土木格柵進行加固處理，利用膜袋沖刷技術，在周圍砌筑圍堰堰體。土木格柵的應用，能有效提高砂土自身壓縮強度，提高復合地基自身承載力，相對地堰體橫斷面尺寸也會有所減少。在設計河道工程圍堰時，必須注意圍堰攔洪標準重現(xiàn)期應該為5～10年一遇，也就是說，必須按照5年一遇的洪水頻率，截取圍堰設計流量，然后根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，對圍堰的強度、寬度、邊坡坡率等各項參數(shù)進行設計，進而充分發(fā)揮土木格柵砂土圍堰技術的作用，提高圍堰安全性與穩(wěn)定性?？傊?，該技術適用于地基較軟的河道工程，為避免格柵重量對地基的影響，格柵的重量較小，抗沖擊能力較弱，容易隨水流移動，因此，在施工中要注意這一特點，選取枯水期施工，或水流平穩(wěn)的狀態(tài)，不可在水流急湍的狀態(tài)下施工。目前，這一技術普遍應用于公路路堤、港口堆場區(qū)和水利岸堤等地基較軟的工程中，解決傳統(tǒng)砂土圍堰下邊坡不穩(wěn)定的問題。

5.5 雙壁鋼與吹砂組合圍堰技術

雙壁鋼與吹砂組合圍堰技術根據(jù)施工承臺的形狀、尺寸等，在外圍布置吹砂圍堰，使圍堰內外的河水，能處于一種相互分離的狀態(tài)。在完成分離后，圍堰內部的水需要利用泥漿泵抽出，待河水基本排出后，將井點降水系統(tǒng)設置于吹砂圍堰的內側，防止因內外水差較大引起砂層滲漏、管涌等現(xiàn)象。將已拼裝好的雙壁鋼圍堰，在卷揚機的幫助下進入圍堰內部，在高壓水槍強力沖擊下，使圍堰隨著河床降低，下沉到指定位置。雙壁鋼與吹砂組合圍堰技術能有效減少工程工期，雙壁鋼圍堰可以提前裝好，也就是說在吹砂圍堰的同時，雙壁鋼圍堰就能開始拼裝，有效提高圍堰施工效率，加快整體工程進度，提高河道工程整體經(jīng)濟效益與社會效益。

5.6 堆石混凝土圍堰技術

堆石混凝土圍堰技術是利用自密實混凝土的高流動性抗分離性能，延伸并發(fā)展起來的一種圍堰施工技術，由大體積石塊、自密實混凝土構成。水泥用量少、水化熱低，且成型后，整體體積十分穩(wěn)定，綜合性能較高，低碳環(huán)保，與當前綠色環(huán)保、時代發(fā)展主題相適應，不僅可以有效提高工程施工質量，還能體現(xiàn)河道工程的生態(tài)價值。堆石界面可與自密實混凝土膠結在一起，全面提高圍堰工程的抗?jié)B性、密實度與整體強度。堆石混凝土圍堰技術提出以后，在國內有著較為廣泛的應用，其提高了機械化程度，大大縮短了工期，解決了傳統(tǒng)圍堰胸墻以人工為主、耗時較長的問題，并且在混凝土配合比上增加粉煤灰等摻和料的用量，降低水泥用量，避免了圍堰出現(xiàn)裂縫等問題，增加了圍堰的堅固性。它具有施工技術簡單、速度快、造價低等諸多優(yōu)勢，且應用前景較好。

5.7 樁模復合圍堰技術

樁模復合圍堰是以立樁作為圍堰的主要承重結構。以立樁背后斜撐、拉桿等作為支撐結構確保其整體穩(wěn)定性，利用水平擋板的擋水功能，增加整個圍堰的穩(wěn)定性，起到傳遞水壓的作用。將特殊材料制作成的防滲膜布作為墊層，使圍堰本身具備較好的防水性能。在實際應用中，解決了城市內部河道治理中容易污染當?shù)丨h(huán)境的問題，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）施工簡便、迅速。主要采用的是鋼管、不透水防滲膜，施工速度快，可操作空間大，相對于傳統(tǒng)圍堰技術，能有效減少運輸大量黏土所帶來的成本支出，實現(xiàn)有效的成本控制。

（2）河道占用面積小。不會占用較大的河道斷面，適用于水深≤3m、波浪小、沉積淤泥小的一些河道工程內；當河道水深超過3m，就需要額外做好加固措施，保證圍堰穩(wěn)定性。

（3）經(jīng)濟效益高，且具有環(huán)保性能。鋼管樁具有可重復應用的特性，可有效減少施工成本，節(jié)約材料支出，對河道也不會造成污染，應用價值較高。

6 結語

從整體上來看，河道工程圍堰施工是一個較為復雜的過程，一旦出現(xiàn)問題將直接威脅到工程進度與質量。其設計必須遵循合理、簡單、圍堰接頭結構緊密、構筑結構穩(wěn)定等原則，才能保證設計質量符合工程需要。因此，應結合圍堰設計的實際情況，選擇適合的圍堰技術，提高技術應用質量，促進我國水利建設工作穩(wěn)定開展。