臨時(shí)簡(jiǎn)易組合圍堰在水利工程中的應(yīng)用

孫寶升

（華北水利水電工程集團(tuán)有限公司，天津 300170）

隨著水利工程施工方法和工藝的進(jìn)步，河道擋水截流方式變得更加科學(xué)高效，臨時(shí)簡(jiǎn)易組合圍堰在水深不大的天然或人工河道上運(yùn)用更加靈活，引灤引江連通爾王莊段明渠復(fù)線應(yīng)急工程一標(biāo)段中有多處河道需截流或擋水施工，根據(jù)河道水深和地質(zhì)情況分別采取不同的擋（截）水方式，均取得較好的效果。

1 工程概況

引灤引江連通爾王莊段明渠復(fù)線應(yīng)急工程主要建設(shè)內(nèi)容包括：河道清淤護(hù)砌、新建輸水暗涵、新建明渠泵站自流道倒虹吸、新建節(jié)制閘及分水閘等。實(shí)施上述項(xiàng)目均需干場(chǎng)作業(yè)，且引灤明渠在施工期間仍承擔(dān)供水任務(wù)，不得斷流，供水期間要保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

2 擋水圍堰結(jié)構(gòu)形式的選用

本工程建設(shè)項(xiàng)目主要在人工河道上實(shí)施，河寬及水深均不大，為降低圍堰施工對(duì)河道水質(zhì)的影響，項(xiàng)目部積極探索和尋求新的解決途徑，綜合考慮安全性、環(huán)保、工期和成本因素，項(xiàng)目部根據(jù)各施工段的水頭大小、作業(yè)面場(chǎng)地，并綜合考慮供水河道過(guò)流斷面要求，提出采用簡(jiǎn)易組合圍堰的方法?；舅悸啡缦?。

（1）鋼管架體圍堰，擋水高度小于4.0 m的圍堰采用鋼管架體、薄壁彩鋼板+木板和防水布組合形式；

（2）拉森樁圍堰，擋水高度大于4.0 m 且使用期較長(zhǎng)的倒虹吸圍堰采用拉森樁與大直徑鋼管支撐相結(jié)合的擋水方式。

3 擋水圍堰設(shè)計(jì)與施工

3.1 鋼管架體圍堰

采用鋼管架體、木板+薄壁彩鋼板和防水布組合形式，其鋼管架體采用建筑用腳手架，縱橫向桿件通過(guò)專(zhuān)用扣件連接固定；木板應(yīng)保證強(qiáng)度，厚度不得低于20 mm；薄壁彩鋼板可采用常規(guī)施工圍擋用料，鋼板厚度不得低于0.3 mm；防滲布可采用中間為塑料膜夾層的三合防水布，迎水側(cè)架體搭設(shè)角度宜35°左右，背水側(cè)底角宜55°左右，架體搭設(shè)示意如圖1所示。

圖1 鋼管架體圍堰搭設(shè)示意

架體搭設(shè)方式可采用陸上組裝、吊運(yùn)安裝方式，不能一步安裝到位時(shí)，可借助臨時(shí)浮體運(yùn)輸沉放，各段架體定位完成后進(jìn)行整體固定加固。單段架體搭設(shè)長(zhǎng)度一般為5～6 m，鋼管縱向搭設(shè)間距一般為30～40 cm，橫向間距一般為60～80 cm，架體就位后打設(shè)定位錨固樁，樁位間距可取60～80 cm；擋水圍堰斜面木板條可滿鋪，也可間隔鋪設(shè)，可視水壓大小確定，其凈距一般不大于20 cm；木板條鋪設(shè)固定完成后，將薄壁彩鋼板平鋪其上并固定；為保證防水效果，防水布宜粘接為整塊，整體鋪設(shè)，施工時(shí)可借助圍堰內(nèi)部排水時(shí)形成的水壓差沉放。其鋪設(shè)范圍為河底向外延伸不小于2 m，端部采用袋裝土壓護(hù)，防止?jié)B透破壞，為提高防水性能，防滲布可鋪設(shè)2層。

3.2 拉森樁與大直徑鋼管組合圍堰

拉森鋼板樁與大直徑鋼管支撐組合形式，其擋水主要靠拉森樁閉水，支撐系統(tǒng)采用拉森樁與大直徑鋼管組合支護(hù)。拉森鋼板樁采用Ⅳ型，根據(jù)水深不同樁長(zhǎng)選用12～15 m；大直徑鋼管選用直徑600 mm、壁厚12 mm、長(zhǎng)度15 m的鋼管。其組合型式，如圖2所示。

圖2 圍堰組合型式示意

拉森樁圍堰需采取水上打設(shè)方式，單排連續(xù)打設(shè)；大直徑鋼管支撐樁排距3～5 m，每排樁數(shù)量可視土質(zhì)和水深情況確定，一般為2～4根，宜沿拉森樁對(duì)稱(chēng)布置，場(chǎng)地條件不具備時(shí)也可非對(duì)稱(chēng)布置。拉森樁與鋼管樁入土深度至少應(yīng)大于懸臂長(zhǎng)度，并盡可能深打。打設(shè)加固完成后有計(jì)劃地抽排圍堰內(nèi)明水，排水期間應(yīng)嚴(yán)密觀測(cè)拉森樁滲水和圍堰穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。拉森樁鋼管組合圍堰總體施工順序?yàn)椋豪瓨妒┐颉鷥?nèi)外側(cè)圍檁托架焊接→兩側(cè)工字鋼圍檁安裝→兩側(cè)鋼管樁打設(shè)→鋼管樁圍檁。

拉森樁鋼管組合圍堰加固完成后，即可抽排明水，抽水宜分期緩慢進(jìn)行，并及時(shí)關(guān)注拉森樁側(cè)壁透水情況、圍堰安全穩(wěn)定性以及內(nèi)外水壓差對(duì)河底周邊地層的影響。一般情況下，新拉森樁閉水效果較好，經(jīng)多次使用的拉森樁變形較大，閉水效果稍差，可采取鋸末+水泥+適量細(xì)沙的方式封堵。水泥一般選用礦渣硅酸鹽水泥，鋸末和水泥的重量之比宜為2∶8，使用前將三者干拌均勻，攤開(kāi)后加適量水，至手抓成團(tuán)、放下散開(kāi)即可。使用時(shí)在拉森樁透水處上方投入摻合料，摻合料借助滲流作用聚集至滲漏處，從而減小拉森樁之間的孔隙，降低其透水性，必要時(shí)也可在圍堰外側(cè)加鋪防水布。在降水過(guò)程中還應(yīng)做好圍堰變形觀測(cè)，分析靜水壓力對(duì)圍堰的影響程度，及時(shí)采取有效的加固措施，確保圍堰處于安全狀態(tài)。此外還要仔細(xì)觀察動(dòng)水壓力對(duì)河底地層的滲透破壞，防止出現(xiàn)流沙和管涌現(xiàn)象。

4 注意事項(xiàng)

為保證圍堰安全，在地質(zhì)環(huán)境、使用條件分析以及圍堰選擇上應(yīng)注意以下問(wèn)題。

（1）圍堰搭設(shè)高度應(yīng)高出施工期間最高水面0.5 m以上，汛期施工應(yīng)盡可能取高值或預(yù)留接高措施。

（2）臨時(shí)圍堰應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，方便安拆，且安全性能高，具有較強(qiáng)的剛度，能承載設(shè)計(jì)水位的側(cè)壓力，防止過(guò)大位移和變形。為確保安全穩(wěn)定，鋼管架體圍堰可沿內(nèi)側(cè)打設(shè)阻滑鋼管樁，增強(qiáng)抗滑性；拉森樁圍堰也可在內(nèi)側(cè)增設(shè)斜撐，增強(qiáng)安全性。同時(shí)施工期間應(yīng)加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)，隨時(shí)關(guān)注水位變化情況，水位升高時(shí)應(yīng)加密監(jiān)測(cè)。

（3）臨時(shí)圍堰應(yīng)防水嚴(yán)密，不得出現(xiàn)大量滲漏。抽排降水時(shí)，應(yīng)注意基底特別是粉細(xì)砂土質(zhì)滲透問(wèn)題。抽排明水宜分期進(jìn)行，隨時(shí)觀測(cè)滲透水情況并采取有效措施解決。圍堰內(nèi)部明水抽排完成后，可沿圍堰開(kāi)挖截水溝并設(shè)集水坑，及時(shí)抽排滲水，保持圍堰內(nèi)部干場(chǎng)環(huán)境。

（4）采用鋼管架體圍堰應(yīng)充分考慮地質(zhì)適應(yīng)性，黏性土較為適宜，承載力較低的淤泥質(zhì)土不得采用，細(xì)粉砂、粉土等砂性土層中應(yīng)充分考慮土的顆粒級(jí)配、密度、土質(zhì)滲透系數(shù)及滲水壓力對(duì)基底的破壞，避免發(fā)生流砂或管涌現(xiàn)象，可采取在迎水面河底加長(zhǎng)鋪設(shè)防滲布，增大地下水滲徑，降低動(dòng)水壓力。必要時(shí)可采取二級(jí)圍堰擋水方式，分級(jí)降低臨時(shí)圍堰兩側(cè)水位差，提高作業(yè)的安全性。

（5）應(yīng)確保鋼管架體圍堰基底平整、無(wú)雜物、承載力均勻，若河底及岸坡為人工護(hù)砌面，還應(yīng)考慮護(hù)砌結(jié)構(gòu)間隙的滲漏問(wèn)題，并采取有效措施消除不利影響，如采取挖溝后將防水布埋入溝內(nèi)，阻斷透水通道，同時(shí)考慮與岸坡相接處的閉水處理。

（6）鋼管架體臨時(shí)圍堰的缺點(diǎn)是當(dāng)水位抬升超出正常值過(guò)大時(shí)，難以進(jìn)行有效加高或接高后風(fēng)險(xiǎn)加大。

5 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)易組合圍堰附加荷載小，且具有取材廣泛、組裝拆卸方便、可重復(fù)使用、施工快捷、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)圍堰內(nèi)開(kāi)挖深基坑較為有利，在水深較小的河道進(jìn)行分期導(dǎo)流或擋水時(shí)，具有較高的推廣價(jià)值。