水利水電施工中圍堰技術(shù)的運(yùn)用與施工技術(shù)研究

廖 莎

（陜西省水文水資源勘測(cè)局，陜西 西安 710068）

水利水電工程是我國(guó)現(xiàn)代工程體系的核心部分之一，其在水患防控、資源利用、經(jīng)濟(jì)建設(shè)等多個(gè)方面承擔(dān)著不可替代的任務(wù)。我們對(duì)水利水電施工中圍堰技術(shù)的運(yùn)用實(shí)踐展開(kāi)探究討論。

1 水利水電施工中圍堰技術(shù)的基本概述

圍堰技術(shù)是水利水電施工領(lǐng)域中常用的一種臨時(shí)性應(yīng)用技術(shù)，其既能通過(guò)物理手段實(shí)現(xiàn)水體運(yùn)行狀態(tài)的改變，達(dá)到阻水、防水、圍水等效果。同時(shí)，也能對(duì)水利水電設(shè)施基礎(chǔ)發(fā)揮一定支護(hù)效力，為工程項(xiàng)目的順利建成保駕護(hù)航?，F(xiàn)階段，業(yè)內(nèi)常用的圍堰技術(shù)可按材料不同分為4種類(lèi)型，如土石圍堰技術(shù)、木樁圍堰技術(shù)、鋼筋硂圍堰技術(shù)、草土圍堰技術(shù)等。在水利工程項(xiàng)目整體完工后，絕大多數(shù)圍堰會(huì)被拆除，僅保留融入設(shè)施主體的部分。在實(shí)踐中，圍堰技術(shù)的施工應(yīng)用很有講究，其構(gòu)筑材質(zhì)、高程參數(shù)、布置規(guī)模等均需要與施工區(qū)域的地質(zhì)條件、水位高度、設(shè)施體量等相匹配，以確保圍堰功能的充分發(fā)揮，從最大程度上保障水利水電工程建設(shè)的安全性與順利性[1]。

2 水利水電施工中圍堰技術(shù)的運(yùn)用策略

2.1 不同圍堰技術(shù)的運(yùn)用選擇

在水利水電工程建設(shè)中應(yīng)用圍堰技術(shù)時(shí)，必須要對(duì)不同圍堰技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景提起重視，并實(shí)施出科學(xué)合理的運(yùn)用決策。結(jié)合行業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，幾種常用圍堰技術(shù)的運(yùn)用選擇要求如下。

（1）土石圍堰的運(yùn)用。該技術(shù)具有投入低、建筑速度快等特點(diǎn)，是一種相對(duì)典型且常用的圍堰技術(shù)。通常情況下，當(dāng)水利水電工程所處施工區(qū)域的水體深度比較淺（在2 m以下）或水流速度較緩慢（≤0.5 m/s）時(shí)，即可應(yīng)用土石圍堰技術(shù)。在施工實(shí)踐中，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)圍堰土的材質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格把控，盡量以黏土為首選。若條件無(wú)法滿足，則可選用沙土作為替代材料。在此基礎(chǔ)上，若將石料、草料與土料進(jìn)行融合應(yīng)用，形成土石圍堰、草土圍堰等結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步提高圍堰的牢固性與功能性，并視情況將土石圍堰技術(shù)的應(yīng)用水深提升至3.5 m以下。

（2）木樁圍堰的運(yùn)用。以木板樁為代表的木樁圍堰在水利水電施工中也比較常用。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，木樁圍堰技術(shù)在1.5～7 m之間的水深條件下都能表現(xiàn)出良好適用性，且可應(yīng)對(duì)流速在2 m/s以下的動(dòng)態(tài)水體。在施工實(shí)踐中，木板樁通常以榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，整體穩(wěn)定性處于較高水平。若發(fā)現(xiàn)木板之間存在連接縫隙，進(jìn)而形成有一定的滲水風(fēng)險(xiǎn)，則可采取堆土、砌石等局部性的加護(hù)措施，以此實(shí)現(xiàn)圍堰內(nèi)外環(huán)境的有效阻隔，避免水分滲漏對(duì)水利水電工程的侵襲影響。此外，若僅憑木板樁無(wú)法應(yīng)對(duì)水體中時(shí)有發(fā)生的波動(dòng)性水流沖擊，還可在圍堰外圍布置出適量的混凝土砂袋。這樣一來(lái)，可充分實(shí)現(xiàn)水流沖擊力的緩解，起到更強(qiáng)效的圍堰防護(hù)作用[2]。

（3）鋼筋砼圍堰的運(yùn)用。與土石圍堰、木樁圍堰相比，鋼筋砼圍堰技術(shù)的投入成本相對(duì)高昂，但其功能性、適用性也更強(qiáng)。通常情況下，當(dāng)水利水電工程施工區(qū)域內(nèi)的水體深度超過(guò)7 m，或水流速度超過(guò)2 m/s時(shí)，可使用鋼板樁、鋼筋混凝土等構(gòu)筑圍堰體系。同時(shí)，在地質(zhì)條件比較惡劣、土壤質(zhì)地過(guò)于松軟的施工場(chǎng)景下，也可將鋼筋砼圍堰技術(shù)作為阻水、導(dǎo)水、圍水的應(yīng)用首選。此外，在施工實(shí)踐中，鋼筋砼圍堰通常能表現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)靈活性，可根據(jù)施工需求的不同，進(jìn)行構(gòu)筑形狀的變更。若施工基礎(chǔ)比較淺，則應(yīng)盡量將鋼筋砼圍堰設(shè)計(jì)為矩形；若施工基礎(chǔ)為深基，則應(yīng)盡量將鋼筋砼圍堰設(shè)計(jì)為圓形。

2.2 不同圍堰機(jī)制的運(yùn)用設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，水利水電施工中主要采用的圍堰機(jī)制有2種，1種是全段式圍堰，第2種是分段式圍堰。其中，全段式圍堰即一次性對(duì)河床整體進(jìn)行阻斷，并通過(guò)布置排泄水設(shè)施，將水體中的水按照特定方向進(jìn)行導(dǎo)流，避免其對(duì)工程場(chǎng)地產(chǎn)生影響。一般來(lái)講，全段式圍堰技術(shù)多應(yīng)用于地基規(guī)模小、水流速度快的施工場(chǎng)景。在施工實(shí)踐中，相關(guān)人員通常會(huì)在施工區(qū)域上下游各設(shè)置一個(gè)全段式圍堰，以確保在改變水體徑流路徑的同時(shí)，盡可能小地對(duì)原本水文結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響；分段式圍堰則是分階段、分區(qū)段地對(duì)河床進(jìn)行拆分阻斷，并隨著水利水電工程的施工進(jìn)展，逐步完成圍堰技術(shù)的全程應(yīng)用。一般情況下，此種圍堰技術(shù)主要應(yīng)用于河道寬闊、水流量大的水文環(huán)境，或工期較長(zhǎng)、范圍較大的施工場(chǎng)景。在施工實(shí)踐中，相關(guān)人員會(huì)先對(duì)河床的左岸或右岸進(jìn)行單側(cè)圍攔，從而改變水體的徑流寬度，使其從狹窄的局部河道中流過(guò)。在相應(yīng)區(qū)域施工活動(dòng)完成后，再對(duì)河床另一側(cè)進(jìn)行圍攔，實(shí)現(xiàn)水體的完全截流?；仡櫺袠I(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，丹江口水電站、葛洲壩水電站等工程均在施工建設(shè)中采用了分段式的圍堰技術(shù)。

3 水利水電施工中圍堰技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)

3.1 保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的勘測(cè)質(zhì)量

施工區(qū)域中地質(zhì)、水文等方面的數(shù)據(jù)信息，是施工方案的關(guān)鍵設(shè)計(jì)依據(jù)，即圍堰技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)。所以，相關(guān)人員在施工實(shí)踐中，必須要嚴(yán)格保證相關(guān)數(shù)據(jù)信息勘測(cè)采集的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，以了解圍堰技術(shù)的應(yīng)用需求與圍堰施工的開(kāi)展難度。結(jié)合行業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，主要應(yīng)做好以下2類(lèi)數(shù)據(jù)信息的采集把控：

（1）相關(guān)人員應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、資料翻閱等方式，綜合確定目標(biāo)河道枯水期與豐水期的水位最高值，以明確圍堰結(jié)構(gòu)的最低高度，保證阻水效果的穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，水體深度、水流速度也是需要檢測(cè)確定的重要指標(biāo)。一般情況下，若測(cè)得水深不超過(guò)2.0 m，流速不超過(guò)0.5 m/s，則構(gòu)筑土圍堰即可；若水深在2.0～5.0 m之間，流速在3.0 m/s以內(nèi)，則可構(gòu)筑草捆土圍堰或木板樁圍堰；若水深在5.0～10.0 m之間，流速在3.0 m/s以內(nèi)，則應(yīng)構(gòu)筑雙層型鋼板樁填芯圍堰；若水深大于10.0 m，則可選擇鉆孔樁圍堰、拋石夯筑心墻止水圍堰等[3]。

（2）應(yīng)對(duì)河道底部及兩岸的土壤質(zhì)地進(jìn)行勘察。究其原因，主要是若在軟質(zhì)土上直接進(jìn)行簡(jiǎn)單化的圍堰構(gòu)筑，將很可能出現(xiàn)異常沉降、基礎(chǔ)不穩(wěn)等問(wèn)題，進(jìn)而增大河水沖垮圍堰或最高水位溢流的發(fā)生幾率，對(duì)水利水電工程的順利建設(shè)構(gòu)成威脅。在此基礎(chǔ)上，若河道內(nèi)存在大量淤泥，則必須在圍堰施工前進(jìn)行清淤處理。同時(shí)，還可在施工方案中納入機(jī)械打樁、木樁固定等技術(shù)環(huán)節(jié)，以提升圍堰的穩(wěn)固性，降低土壤對(duì)施工質(zhì)量的影響性。

3.2 明確圍堰技術(shù)的施工流程

一般來(lái)講，水利水電施工中圍堰技術(shù)的應(yīng)用流程如下：

首先，在施工準(zhǔn)備階段，相關(guān)人員應(yīng)做好黏土、土石、鋼筋等堰體材料的進(jìn)場(chǎng)檢查，確保材料的型號(hào)、質(zhì)量、數(shù)量均滿足施工需求。在此基礎(chǔ)上，做好圍堰結(jié)構(gòu)、高程、布局等參數(shù)的設(shè)計(jì)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)提前做好軸線、輪廓線等的放樣標(biāo)記；其后，以河道旁側(cè)為起點(diǎn)，向渠底逐步進(jìn)行開(kāi)挖施工，清除河道中的淤泥與塊體?，F(xiàn)場(chǎng)清理完成后，利用土料、石料進(jìn)行逐層填筑，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。在此過(guò)程中，應(yīng)動(dòng)態(tài)測(cè)量堰體的構(gòu)筑厚度，以確保其符合施工要求，能對(duì)水流沖擊形成穩(wěn)定的抵御能力；然后，在圍堰主體構(gòu)筑完成后，用彩條布、鋼板、混凝土砂袋等施工材料，對(duì)圍堰進(jìn)行防水敷設(shè)、內(nèi)部填充支護(hù)、外部布置圍護(hù)等處理，以進(jìn)一步提高圍堰的防水能力與沖擊抗性；最后，再次進(jìn)行人工化的清淤、排水等工作，并對(duì)圍堰整體的結(jié)構(gòu)參數(shù)、防滲情況進(jìn)行檢查。若檢查合格，則可正式投入到水利水電工程的建設(shè)應(yīng)用中。反之，則需要采取針對(duì)性的補(bǔ)填、支護(hù)等處理，直至滿足所有方案設(shè)計(jì)要求。

3.3 遵循圍堰技術(shù)的施工標(biāo)準(zhǔn)

在目前，水利水電工程中圍堰技術(shù)的應(yīng)用把控，主要以GB 50141-2008《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。在制定施工方案、執(zhí)行施工管理時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格遵循各項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如“鋼板樁在黏土中不宜采用射水法沉樁，錘擊時(shí)應(yīng)設(shè)樁帽”、“排水后堰內(nèi)水位不下降，甚至上升時(shí)，必須立即停止排水，進(jìn)行檢查”、“土圍堰填筑完成后，堰內(nèi)應(yīng)進(jìn)行壓滲處理，堰外迎水面進(jìn)行防沖刷加固”等，以便從根本上確保圍堰構(gòu)筑的科學(xué)性、合理性，防止樁體受損、堰內(nèi)滲水、土圍堰垮塌等各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)隱患的形成。

3.4 圍堰技術(shù)人員的科學(xué)管理

在圍堰技術(shù)的施工過(guò)程，必然需要在該工程項(xiàng)目中投入大量的施工人員和管理人員，其中所有的人員在日常性的工作中，必須要確保所有的圍堰技術(shù)施工人員在個(gè)人工作素養(yǎng)、道德體系的建設(shè)過(guò)程中，要能夠使得所有的管理工作方案都可以得到科學(xué)的建設(shè)。在人員的管理過(guò)程中，對(duì)于一線施工人員來(lái)說(shuō)，其必須要全面了解并分析所有人員在工作過(guò)程中所需要完成的工作任務(wù)，同時(shí)對(duì)于一些特殊性的管理項(xiàng)目，之后根據(jù)這類(lèi)人員的工作信息與工作方法得到各類(lèi)數(shù)據(jù)。比如對(duì)于圍堰技術(shù)使用過(guò)程中所涉及的各類(lèi)電氣設(shè)備，要求這類(lèi)人員在參與工作之前，必須要能夠出具國(guó)家承認(rèn)的相關(guān)資質(zhì)證書(shū)，而如果發(fā)現(xiàn)這類(lèi)人員無(wú)法提供時(shí)，則需要研究該人員的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備情況。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)配置的管理類(lèi)人員，包括施工現(xiàn)場(chǎng)的管理類(lèi)人員和第三方監(jiān)理類(lèi)人員，要求其需要出具證書(shū)，并對(duì)圍堰技術(shù)具有詳細(xì)了解，以分析該人員的工作方法。

3.5 圍堰技術(shù)安防的全面落實(shí)

在圍堰技術(shù)的施工中，需要全面落實(shí)施工過(guò)程中的安全防護(hù)工作，從而讓所有的人員從取得的結(jié)果上來(lái)看，要能夠全面避免出現(xiàn)圍堰施工過(guò)程中的安全缺陷。其中安防工作中分析人員因素、設(shè)備因素、環(huán)境因素和制度因素，所有的管理工作項(xiàng)目都要根據(jù)圍堰技術(shù)的管理方案進(jìn)行確定。此外在圍堰技術(shù)的安全防護(hù)工作中，針對(duì)人員因素，需要讓所有的人員在工作過(guò)程中，可以根據(jù)該方案的處理結(jié)果得到研究結(jié)果。對(duì)于設(shè)備因素，則需要分析所有設(shè)備的使用方案、分析方案、管理方案，同時(shí)對(duì)于安防防護(hù)設(shè)備，也都要經(jīng)過(guò)檢查。對(duì)于環(huán)境因素，圍堰技術(shù)施工現(xiàn)場(chǎng)中，要確保環(huán)境信息可以被第一時(shí)間取得，同時(shí)要落實(shí)環(huán)境的深度保護(hù)工作。對(duì)于制度因素，需要建立專(zhuān)業(yè)化的安防思想培養(yǎng)工作思想，從而讓人員具備安全思想，防范施工中的問(wèn)題。

4 結(jié)論

總而言之，圍堰技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐中具有很強(qiáng)的環(huán)境適用性。所以，相關(guān)人員在水利水電工程建設(shè)中，必須要對(duì)水文、地質(zhì)等信息進(jìn)行精準(zhǔn)采集、科學(xué)分析，并由此進(jìn)行圍堰材質(zhì)、圍堰類(lèi)型、施工方案的選擇設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)圍堰功能的最大化發(fā)揮，為水利水電施工的穩(wěn)定安全提供助力。