土石圍堰在江頭地湖水環(huán)境治理工程中的應(yīng)用

蘇誠營(yíng)

摘 要：當(dāng)前，我國水利事業(yè)不斷發(fā)展，水利工程數(shù)量不斷增多。為了發(fā)揮水利工程的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益，保障水利工程的防滲性能，一些工程項(xiàng)目中逐漸應(yīng)用了土石圍堰施工技術(shù)，有效提升了水利工程的施工質(zhì)量。本文就圍堰的分類、設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)等進(jìn)行介紹，同時(shí)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例進(jìn)行說明，為相關(guān)研究和施工人員提供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程;土石圍堰;水環(huán)治理

中圖分類號(hào)：TV551.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）31-0070-03

The Application of Earth-Rock Cofferdam in Jiangtoudi Lake

Water Environment Control Project

SU Chengying

（Xiamen Lintao Municipal Garden Construction Co.， Ltd.， Xiamen Fujian 361100）

Abstract： At present， China’s water conservancy industry is constantly developing， and the number of hydraulic engineering is also increasing， in order to give full play to the economic， social and ecological benefits of the hydraulic engineering and to ensure the anti-seepage performance of the hydraulic engineering， the construction technology of earth-rock cofferdam has been gradually applied in some engineering projects， thus effectively improving the construction quality of the hydraulic engineering. This paper introduces the classification， design and construction of cofferdam， and illustrates the practical application cases. For the relevant research， construction personnel to provide reference.

Keywords： hydraulic engineering;earth rock cofferdam;Water environment treatment

隨著我國水利工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的積累，相關(guān)施工水平有了很大提升，許多技術(shù)、工藝、方案都已較為成熟。大部分水利工程存在涉水施工，而圍堰方案能夠更好地保證工程建設(shè)不受水的影響，因此圍堰技術(shù)是水利施工中的常見技術(shù)。

1 圍堰的基本介紹和要求

1.1 圍堰的類別

圍堰作為應(yīng)對(duì)水流的一種臨時(shí)擋水建筑物，在水利工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，為永久水利工程建設(shè)提供了保障。根據(jù)圍堰使用材質(zhì)的差別，它主要分為以下幾大類。

第一，土石圍堰。土石圍堰的類型較多，包括土袋圍堰、木樁竹條土圍堰、竹籬土圍堰及堆石土圍堰等?？紤]到工程綜合質(zhì)量和結(jié)構(gòu)可靠性，還需要控制不同圍堰的基礎(chǔ)施工條件。①土袋圍堰：流速≤1.5 m/s，水深≤3.0 m，河床滲水性較小，淤泥較淺。②木樁竹條土圍堰：流速≤2.0 m/s，水深1.5～7.0 m，河床滲水性較小，適合應(yīng)用在盛產(chǎn)竹木地區(qū)，能打樁。③竹籬土圍堰：流速≤2.0 m/s，水深1.5～7.0 m，河床滲水性較小，適合應(yīng)用在盛產(chǎn)竹木地區(qū)，能打樁。④堆石土圍堰：流速≤3.0 m/s，河床滲水性極小，以石塊為施工材料，取材便捷。

對(duì)于圍堰高度較低、基礎(chǔ)透水性弱以及施工期較短的情況，經(jīng)常也使用土工膜防滲[1]。

第二，混凝土圍堰。當(dāng)前，大部分鋼筋混凝土板樁中所應(yīng)用的均是空心板樁，呈圓形，芯模為鋼管，板樁榫圓形效果最佳，樁尖斜度為1∶2.5～1∶1.5。制作過程對(duì)模板剛度（大）有較高要求，需提前檢測(cè)，滿足制作要求，并控制榫口接縫密合性。板樁斷面設(shè)計(jì)需考慮板樁樁尖角度，影響因素是土質(zhì)堅(jiān)硬度。如果是在沉入砂礫層條件下施工，必須增設(shè)加勁鋼筋或鋼板，保證結(jié)構(gòu)的可靠性。

第三，鋼板樁圍堰。從鋼板樁圍堰施工質(zhì)量控制方面探究，必要條件包括鋼板樁機(jī)械性能、尺寸標(biāo)準(zhǔn)、材料質(zhì)量等。打樁前必須精準(zhǔn)測(cè)量圍堰上下游、兩岸的具體數(shù)據(jù)，觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置是否合理關(guān)系到打樁位置及工程質(zhì)量。一邊施工一邊檢查樁的具體位置，可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，保證樁身垂直。下沉?xí)r可采用錘擊、振動(dòng)、射水等方法，最大限度地滿足工程項(xiàng)目施工要求，也使其用途更加廣泛[2]。

各類圍堰的適用條件如表1所示。

1.2 設(shè)計(jì)原則

1.2.1 因地制宜設(shè)計(jì)原則。該原則主要是指充分利用當(dāng)?shù)夭牧希怀銎漭^強(qiáng)的適應(yīng)性，提高防汛搶險(xiǎn)成效。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)原則。如果當(dāng)?shù)夭牧蠟橥亮?，還需考慮沙壤土、風(fēng)化料、礫質(zhì)土等施工作業(yè)條件是否能滿足土石圍堰施工要求，依據(jù)防滲要求選擇防滲土料。

1.2.3 規(guī)范性設(shè)計(jì)原則?？v向圍堰坡腳流速嚴(yán)格控制為5 m/s，實(shí)施防沖結(jié)構(gòu)措施，考慮圍堰坡腳流速超過5 m/s的情況[3]。

1.3 注意事項(xiàng)

1.3.1 防沖?？紤]坡腳水流速度對(duì)圍堰沖刷程度的影響，建議在坡腳迎水面拋投石塊，起到減緩、阻礙等作用。

1.3.2 接頭。選擇嵌入岸坡與擴(kuò)大接觸面的方法，改善防滲體塑性，改變接觸滲徑，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

1.3.3 拆除。前期準(zhǔn)備階段要考慮到拆除工作的各項(xiàng)要求。水下拆除部分，在運(yùn)行條件下不用大塊石、鋼筋籠、混凝土塊體等;根據(jù)水位下降情況，把背水坡、水上部分逐層拆除;最后是枯水期的拆除工作[4]。

2 土石圍堰在江頭地湖水環(huán)境治理工程中的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目概況

江頭地湖水環(huán)境治理工程內(nèi)容包括河道治理長(zhǎng)度262 m、原護(hù)岸塑石修繕500 m2、新建格埂423 m、新建跌坎5座、新建汀步2座、新建銜接踏步2座、新建銜接步道27 m、改建現(xiàn)狀老舊沉砂池1座、新建樓梯1座、新建污水管道2處以及新增地湖養(yǎng)護(hù)配電系統(tǒng)1套等。

2.2 圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本工程在江頭地湖上下游各設(shè)置一道全斷面圍堰，上游圍堰長(zhǎng)度為25 m，下游圍堰長(zhǎng)度為65 m，圍堰上游至下游設(shè)置一道DN800波紋管導(dǎo)流，使邊灘和主槽的土工管袋干地施工。因本治理工程的水深在2 m以下，流速小于0.3 m/s，屬于河床透水性較小的土壤，所以采用土石圍堰方案。具體設(shè)計(jì)，上下游圍堰結(jié)構(gòu)均采用袋裝土圍堰，其中上游圍堰頂高程為1 400 m，圍堰底寬度為8 800 mm，頂寬度為2 000 mm，臨水側(cè)與背水側(cè)1∶2.0放坡，臨水側(cè)設(shè)置防滲土工膜;下游圍堰頂高程為1 100 mm，圍堰底寬度為13 600 mm，頂寬度為2 000 mm，臨水側(cè)與背水側(cè)1∶2.0放坡，臨水側(cè)設(shè)置防滲土工膜。圍堰土料為外購，圍堰高度及尺寸及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行調(diào)整。具體圍堰結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。

根據(jù)工程等級(jí)，本項(xiàng)目為5等工程，圍堰高度高出施工時(shí)可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)水位為50～70 cm，經(jīng)防沖及抗穩(wěn)計(jì)算滿足規(guī)范要求。

2.3 導(dǎo)流管的布置形式

一期導(dǎo)流管首先安裝在邊灘一側(cè)（假設(shè)在左側(cè)），使右側(cè)邊灘及主槽位置的土工管袋先按設(shè)計(jì)要求施工，待右側(cè)邊灘及主槽位置的土工管袋施工完成后，要等待固結(jié)時(shí)間約20 d，利用這20 d進(jìn)行地湖下游沉砂池的改建。

右側(cè)邊灘及主槽的土工管袋固結(jié)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，把導(dǎo)流管重新布置安裝在右側(cè)邊灘進(jìn)行導(dǎo)流，左側(cè)部分邊灘進(jìn)行土工管袋的施工，同時(shí)可以對(duì)主槽兩側(cè)格埂及水泥穩(wěn)定碎石層、條石護(hù)面進(jìn)行施工。待主槽及左側(cè)邊灘全部施工完成后拆除導(dǎo)流管，通過調(diào)整上下游圍堰方向，將水流引至左側(cè)邊灘進(jìn)行導(dǎo)流，再進(jìn)行左側(cè)邊灘部分土工管袋的施工[5]。

2.4 施工操作工藝

2.4.1 施工工藝流程。測(cè)量放樣→圍堰袋裝土疊放→鋪設(shè)防滲土工膜→基坑排水→圍堰拆除。

2.4.2 施工步驟。施工操作方法具體施工步驟如下。

①先分析業(yè)主需求，結(jié)合各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)在實(shí)測(cè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)比與管控，并以書面形式報(bào)告監(jiān)理工程師;再按照設(shè)計(jì)施工圖紙的坐標(biāo)對(duì)中心線進(jìn)行放樣，用皮尺對(duì)圍堰邊線測(cè)量并放樣，可設(shè)置標(biāo)志性竹竿使放樣點(diǎn)更醒目，各標(biāo)志物間距建議控制在3～5 m;施工人員加密內(nèi)外邊線標(biāo)志至0.5～1.0 m，準(zhǔn)確控制圍堰邊線位置。

②袋裝土要水平分層、對(duì)稱堆放，每層堆放厚度為20 cm，由中間向兩邊堆放。底層堆放寬度達(dá)到要求后，兩邊按1∶2坡比逐層堆放至設(shè)計(jì)高度。

③防滲土工膜要根據(jù)施工圍堰要求的寬長(zhǎng)進(jìn)行鋪設(shè)，重疊部分不小于500 mm。

④圍堰按要求筑成后，利用抽水泵將圍堰內(nèi)的積水排往外側(cè)，24 h不間斷抽水，控制圍堰內(nèi)的水位，保證施工不受影響。

⑤圍堰拆除時(shí)應(yīng)由下游開始，由堰頂至堰底、由背水面至迎水面逐步拆除[6]。

2.5 應(yīng)用效益分析

根據(jù)江頭地湖水環(huán)境治理工程項(xiàng)目實(shí)際情況，采用土石圍堰施工，對(duì)本工程應(yīng)用效益分析如下。

2.5.1 縮短工期。在土石圍堰施工中，就地取材，緩解了資源浪費(fèi)情況。很多施工環(huán)節(jié)都可以進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)，配合采用新的工藝，圍堰施工進(jìn)度快，節(jié)省前期準(zhǔn)備時(shí)間，從而有效保障施工的整體效率。

2.5.2 減少工程造價(jià)。與傳統(tǒng)的混凝土壩相比，土石圍堰下的水利工程基礎(chǔ)施工工程量相對(duì)較小，土石圍堰的單價(jià)可降至更低。土石圍堰施工過程中，隨著挖填平衡，廢渣廢料的再利用，施工人員可以就近利用工程現(xiàn)場(chǎng)的材料，大幅節(jié)約材料的采購和運(yùn)輸成本。

2.5.3 施工便利。土石圍堰在低溫嚴(yán)寒、高溫多雨的季節(jié)都可以進(jìn)行施工，較混凝土圍堰更能適應(yīng)不同氣候。土石圍堰壩施工具有便捷性與靈活性，能夠適應(yīng)各種地形地質(zhì)條件，即使是不良地基，也可以采用土石圍堰。

3 結(jié)語

土石圍堰因具有對(duì)各種地基適應(yīng)性較強(qiáng)、便于就地取材、施工速度快以及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，是水利工程項(xiàng)目中最常見的施工技術(shù)。在實(shí)際施工過程中需要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的施工要求，保障土石圍堰施工質(zhì)量，為主體工程建設(shè)提供有利條件。

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