淺析水利水電工程中圍堰施工及安全監(jiān)測技術

陳興紅

摘要：在水利工程建設過程中，為不斷提高施工技術水平，作為相關技術人員進行科學的實踐研究，從而保證施工效率。為不斷提高水利工程建設質(zhì)量，必須加強圍堰技術的研究能力。通過對圍堰施工技術的分析，可以進一步為水利建設提供有效的技術保障。因此，作為一名施工技術人員，應繼續(xù)結(jié)合工程實際，科學研究圍堰施工技術。為保證圍堰的安全，采用儀器監(jiān)測和現(xiàn)場檢查相結(jié)合的方法對圍堰進行安全監(jiān)測。相關圍堰施工及監(jiān)測經(jīng)驗可供相關設計、施工人員參考。

關鍵詞：水利水電工程;圍堰施工;安全;監(jiān)測技術

在水利水電工程施工中，圍堰作為臨時修建的圍護結(jié)構(gòu)，主要是起到防止水和土進入施工現(xiàn)場的作用，通過在圍堰內(nèi)進行排水和開挖基坑，進行建筑物的修筑。一般在水工建筑物修筑完成后，需要拆除圍堰。在具體修筑圍堰時，其高度要大于施工期內(nèi)可能出現(xiàn)的最高水位，一般采用土堆作為圍堰，將其建設成梯形截面的土堤，合理控制迎水面和基坑側(cè)邊坡的坡度，填筑作業(yè)時宜采用砂質(zhì)粘土。在圍堰施工時，其材料較為多樣，具體要根據(jù)施工特點來選擇不同的材料，并結(jié)合具體施工方法、水流、拆除手段等來設計具體的圍堰施工方案。

一、圍堰技術應用的基本準則

在水利/電施工作業(yè)范圍內(nèi)，施工單位需要對圍堰技術形成準確的認知，并對其在實際應用過程中需要遵守的準則進行明確。通常情況下，需要從以下幾個方面著手。（1）創(chuàng)新技術。經(jīng)濟的高速化發(fā)展給水利/電的工程建設提出了全新的要求。作為重要的技術載體，圍堰技術是決定工程整體安全性能規(guī)范建設的重要載體。所以，施工單位需要不斷創(chuàng)新技術方法，針對工程規(guī)模和質(zhì)量控制標準的變化，不斷更新圍堰技術類型，從而全面提高工程施工的規(guī)范性。（2）做好布局優(yōu)化。在圍繞圍堰技術開展施工作業(yè)的過程中，施工單位需要做好布局方案的規(guī)范設置，做好水利/電工程現(xiàn)場環(huán)境調(diào)研，做好施工圖紙規(guī)范設置，加強風險分析以及預防措施規(guī)范設置。（3）加強整體方案宏觀統(tǒng)籌。針對圍堰技術施工全過程進行全面監(jiān)測，做好基礎準備、施工規(guī)范以及工程驗收基礎工作，從而保障圍堰技術施工作業(yè)處理的規(guī)范性。

二、圍堰類型分析

2.1土石圍堰

土石圍堰是當前水利水電工程施工中較為常用的圍堰類型，在土石圍堰施工時，可以采用過水圍堰和不過水圍堰兩種方法進行施工。在實際施工中，過水土石圍堰應用較多，施工時多就地取材，施工過程簡便，結(jié)構(gòu)單一，在施工完成后易于拆除，適用于多種水質(zhì)，在基巖及深部流水等河床處應用較多。

2.2混凝土圍堰

混凝土由于自身具有較高的穩(wěn)定性和抗?jié)B透力，因此將其作為圍堰的主要施工材料，一般會在基巖附近應用混凝土圍堰，可以緩解高速水流對圍堰帶來的沖擊。

2.3鋼板樁圍堰

鋼板樁圍堰的穩(wěn)定性與混凝土的穩(wěn)定性相比，材料堅硬度較高，也相對容易操作，鋼板樁圍堰的缺點就是需要耗費專業(yè)的起重機器，需要耗費一定的人力，滲透性也是其優(yōu)勢之一，因此很多水利工程的圍堰建設工程仍然選用此種方法。

2.4草木圍堰

草木圍堰在我國的歷史已經(jīng)很悠久了，長期被應用于水利工程領域，主要以草和土進行混合施工，其中草類主要有稻草、麥草以及其他一些相關的草木植物作為原料。這種技術的斷面尺寸可調(diào)節(jié)性較大，應用很廣，能夠很好的抵抗?jié)B漏、滑坡等因素。

三、水利水電工程圍堰施工技術要點

3.1科學制定圍堰方案

在水利施工領域，制定圍堰方案，屬于重點施工要點，施工單位需要加強重視。首先，圍堰施工圖紙設計之前，設計人員需要就水利施工現(xiàn)場環(huán)境，進行全面勘探和調(diào)查。就河床深度，以及水流速度等各方面指標進行調(diào)查。并以此為依據(jù)，就圍堰施工圖紙，以及具體施工方案進行規(guī)范設計，從而保證圍堰施工設計方案更具有可操作性及合理性。同時，在圍堰方案制定過程中，需要做好施工圖紙審核工作，嚴格對比施工圖紙各項指標與實際施工參數(shù)和環(huán)境因素，保證圖紙設計更加合理。比如說，就圍堰觀測點，以及觀測間距進行審核，保障方案參數(shù)設計合理，為順利開展圍堰施工奠定參數(shù)基礎。

3.2確保圍堰施工的整體性

圍堰技術在水利水電工程中的應用，不僅能夠起到改善作業(yè)條件，降低施工難度的作用，還可以在一定程度上提升水利水電工作的作業(yè)效率和作業(yè)安全性，對水利水電工程的安全高效開展具有積極意義。在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的基礎上，水利水電工程的建設規(guī)模也在逐漸增大，與此同時，對圍堰施工的技術水平也提出了較高的要求。為了提升圍堰施工的合理性以及整體性，施工人員需要依據(jù)以往的施工經(jīng)驗，對圍堰施工的方案進行有效確認，在實際開展施工作業(yè)時，也需要根據(jù)具體工程，對其方案進行有效調(diào)整，使圍堰施工可以順利開展。

3.3土圍堰施工技術

在圍堰技術領域，土圍堰作為典型的技術方式，在水利/電施工領域比較常見。首先，施工單位需要對該技術的適用范圍進行明確。一般情況下，如果工程所處的水環(huán)境比較淺，并且流速整體來講比較低。對應指標分別表現(xiàn)為不足1.5米，和不超過0.5米每秒。并且在滲水性指標方面相對來講較低時，則可以選擇此種技術方法。在具體施工作業(yè)的過程中，施工單位需要對土的材質(zhì)進行明確。一般情況下，以黏土為優(yōu)先選擇，或者在特殊的情況下，可以以沙土為材料進行替代。同時，在進行實操作業(yè)期間，施工單位需要對具體的技術方法進行規(guī)范。遵循分層的施工原則，通過填充、碾壓等多種方式進行規(guī)范作業(yè)。在操作的過程中需要對相關參數(shù)進行明確，比如說將厚度控制在0.5米左右，將比例控制在1：1.5左右。此外，在進行土圍堰施工操作期間，需要針對斷面模塊進行優(yōu)化設置和規(guī)范處理。

3.4鋼板樁圍堰施工技術

水利工程實施過程中，還有一種圍堰技術在水利工程設施當中比較常見，就是通過將鋼板打入土中進行固定的技術，稱之為鋼板樁圍堰技術。這種技術相比較以上兩種技術而言，具有更好的優(yōu)勢，因為這種圍堰技術適用于水流速度大且河流深度較深的河床。鋼板樁圍堰技術可重復利用，在一個地方施工完成后，可以將鋼板拔出，在其他地方繼續(xù)使用。

3.5注重水流方向和建筑總體的控制

圍堰結(jié)構(gòu)應用在水利水電工程中的作用表現(xiàn)為阻隔水流，為水利水電工程營造較好的施工環(huán)境，從而保障水利水電工程的順利開展。為此，在對圍堰結(jié)構(gòu)進行設計時，需要考慮到水流方向、大小、沖擊作用力以及區(qū)域泥土的承壓能力等因素，對圍堰結(jié)構(gòu)進行合理設計。使其自身的阻隔能力得到有效發(fā)揮，避免水流進入施工場地對水利水電工程的施工質(zhì)量和施工進度造成影響。依據(jù)水流方向等因素，對圍堰結(jié)構(gòu)的控制能力進行有效確認，從而保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。

3.6圍堰填筑施工

（1）圍堰水下截流。圍堰水下截流部分的流程為：截流戧堤進占合攏→拋填閉氣土料→拋投外側(cè)袋裝砂→閉氣。根據(jù)施工導截流模型試驗報告及圍堰設計優(yōu)化報告，隨著龍口的進占，龍口處流速逐漸增大，由于西大河過流，在東大河截流期間流速增大且幅度較小，龍口寬度為10m時最大流速為0.28m/s。由于本工程河床為砂卵礫石覆蓋層，抗沖能力較強。因此工程截流期間的流速增大對河床的沖刷較小，右岸靠近縱向圍堰一側(cè)布置龍口，采用單向進占的方式，預留龍口寬度為60m。（2）圍堰水上填筑。測量后確定填筑的范圍，并標識出圍堰軸線。對圍堰防滲軸線上有塊石及大孤石等障礙物應采用反鏟挖掘機進行挖除，再填筑圍堰。圍堰填筑采用中粗砂結(jié)構(gòu)，分層厚度為0.5m，坡比為1：2.25，中粗砂外側(cè)鋪設土工布，堰體的袋裝沙護坡及袋裝沙下部的土工織物隨著堰體上升逐層砌筑和鋪設，鋪砌方式采用錯縫鎖結(jié)方式。

3.7規(guī)范圍堰加固、拆除

在水利圍堰施工領域，加固和拆除工作，也是重要的施工內(nèi)容，如果操作不規(guī)范，將影響圍堰施工質(zhì)量，進而直接影響水利工程運行情況。通常情況下，用來加固的施工材料多以砂袋、木樁、鋼板等為主，能夠保證河床上的圍堰結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，避免其在水流的沖擊下，出現(xiàn)滲水或者倒塌等不良施工現(xiàn)象。尤其是在汛期階段，更需要對圍堰進行加固處理，從而強化圍堰功能，為水利工程系統(tǒng)提供重要保護與支撐作用。

四、圍堰施工技術

4.1鋼板樁圍堰技術

以鋼板作為圍堰的主要材料是當前水利項目實施中應用較為頻繁的技術種類。此類技術在阻擋水量方面具有較大的優(yōu)勢，且制作工序相對簡單，只需做好預制板的連接工作，便可以基本發(fā)揮圍堰的作用了。此類技術的特點為，主要應用于水深在5.5m以上的項目中，且對施工地區(qū)的河床土質(zhì)沒有過多的要求，既可在硬性的土層上實施，也可以是黏土層，或者在砂土等具有較大透水性的土質(zhì)中都可施工?？梢娨凿摪鍢都夹g的應用范圍較為廣泛，對施工土質(zhì)的特征要求并不嚴苛。

4.2木板樁圍堰施工技術

此類技術主要應用于項目規(guī)模較小、資金投入量較低的項目。第一，施工方需在較短的時間內(nèi)完成工程任務，為了加速工程進展，在圍堰施工環(huán)節(jié)便可選用木板樁來實施。在具體開展過程中，為了盡量減少成本投入，施工方可盡量在工程附近尋找適合的木材原料，從而減少木材購買和運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的資金投入。第二，該類技術對河道的質(zhì)地條件有一定的要求，河水深度要在5.5m以下，平均流速應不大于5.5m/s。此外該技術更適用于透氣性較高的土質(zhì)中，而在堅硬的土質(zhì)環(huán)境下使用較少。第三，具體施工時，技術人員應嚴格控制好每塊木板中間縫隙的密度，將四塊板材進行高質(zhì)量的組合，從而形成較為和諧的整體效果，保證圍堰的密封性，從而發(fā)揮最佳功用。第四，要根據(jù)水面的合理高度設置圍堰的插入點，并以垂直方向的外力實施木板的插入，從而形成理想的緊密效果。此時施工人員要注意控制好每塊木板之間的縫隙，減少間隙過大導致的圍堰失效狀況。

4.3雙層鋼板樁圍堰施工技術

針對水深超標的工程項目，多用此類技術進行圍堰的建造。施工人員在選擇技術種類前，需實地勘測項目實施的實際條件，如果河水的深度高于10m，則需選擇此類技術進行圍堰的修建，從而提升圍堰的系統(tǒng)性。其一，技術人員可參照工程的建設目標和實際河流長度，來確定鋼板樁的形狀和種類，同時利用外部施工的專業(yè)技術，提升鋼板樁結(jié)構(gòu)的合理性。其二，此類技術對護筒之間的配合度要求較高。通常，護筒較封底位置應高出10～90cm，用串聯(lián)的技術將混凝土與鋼板樁聯(lián)合起來，從而形成一個有機的整體。其三，在灌裝工序完成后，施工人員還需到水下拆除鋼板樁及支架，并合理控制好混凝土墩的高度，使之達到合理水平。

五、施工安全監(jiān)測

為了保證圍堰運行期間的現(xiàn)場施工安全，需對圍堰的變形、滲流等情況按照一定頻率進行監(jiān)測。根據(jù)《水利水電工程圍堰設計規(guī)范》（SL645-2013），本圍堰屬于4級圍堰。根據(jù)《水利水電工程圍堰設計規(guī)范》和《水電水利工程施工安全監(jiān)測技術規(guī)范》（DL/T5308-2013）對4級圍堰的監(jiān)測要求，本工程采用的監(jiān)測項目及監(jiān)測頻率具體如下：巡視檢查：2次/周;堰體垂直位移：1～2次/月;堰體水平位移：1～2次/月;滲流量：1～2次/月;滲壓：1～2次/月;水位觀測：根據(jù)工程實際需要;防滲墻水平變形：1～2次/月。當遇到暴雨、大洪水，以及持續(xù)高水位或水位驟升驟降等影響圍堰安全運用的情況（如發(fā)生），除加強儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)采集分析外，還要加強重點部位現(xiàn)場巡視工作。每次巡視檢查需做好詳細記錄，倘若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，記錄異?，F(xiàn)象發(fā)生的時間、部位及具體情況，以便為后續(xù)采取相關處理措施提供依據(jù)。

重點的檢查項目和內(nèi)容主要包括：

（1）圍堰頂部：有無裂縫、異常變形、積水等現(xiàn)象。

（2）迎水坡：護面或護坡是否損壞;有無裂縫、剝落、隆起、滑動、沖刷等異常現(xiàn)象;靠近堰體的水面有無變渾或漩渦、冒泡等異?，F(xiàn)象。

（3）背水坡：有無裂縫、滑動、隆起、剝落、塌坑、冒水、滲水坑或流土、管涌等現(xiàn)象;排水系統(tǒng)是否通暢;有無獸洞、蟻穴等隱患。

結(jié)語：

做好圍堰施工和現(xiàn)場安全監(jiān)測工作，對提高水利水電工程整體施工質(zhì)量具有十分重要的影響。因此，有關施工單位必須嚴格按照相應規(guī)范，合理運用圍堰施工技術和安全監(jiān)測技術，掌握關鍵技術應用要點，促進水利水電工程順利發(fā)展，使其在社會經(jīng)濟發(fā)展中真正發(fā)揮作用

參考文獻

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