水利設(shè)計(jì)中圍堰技術(shù)的應(yīng)用分析

◎王向榮 淮安市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司

胡懷明 楚雷剛 南京市溧水區(qū)水務(wù)局

1.水利設(shè)計(jì)中常用的圍堰技術(shù)分析

水利設(shè)計(jì)中，通過采用科學(xué)穩(wěn)定的圍堰技術(shù)可以保證水利施工的質(zhì)量安全，而圍堰技術(shù)包括多種不同類型，施工方在施工時(shí)必須對圍堰技術(shù)進(jìn)行合理選擇才能真正保證施工質(zhì)量?，F(xiàn)階段水利設(shè)計(jì)中常見的圍堰技術(shù)主要包括土石圍堰技術(shù)、混凝土圍堰技術(shù)等，下面進(jìn)行分別介紹。

1.1 土石圍堰技術(shù)

土石圍堰技術(shù)是指使用土、土袋或者木樁竹條竹籬土等土石原料和物品，按照順序進(jìn)行錯(cuò)縫堆疊，從而形成滿足工程所需高度以及厚度的圍堰。土石圍堰技術(shù)又可分為使用條件不同的多種技術(shù)，包括土圍堰技術(shù)，限制水深大于等于1.5米、水流速小于1米每秒，同時(shí)適用于河邊深度較淺以及河床滲水性小的區(qū)域；土袋圍堰技術(shù)，限制水深大于等于三米，水流速小于等于1.5米每秒同時(shí)適用于淤泥較淺或者河床水深較小的區(qū)域；其余還包括木樁竹條土竹籬土圍堰技術(shù)、堆石土圍堰技術(shù)等。土石圍堰技術(shù)在運(yùn)用時(shí)要特別注意土質(zhì)，最適宜的土質(zhì)是黏質(zhì)土，砂土也可以投入使用，在使用砂土?xí)r由于抗?jié)B效果弱于黏質(zhì)土，需要擴(kuò)大圍堰的堰身寬度，但是不能使用淤泥土進(jìn)行圍堰，土石圍堰技術(shù)的優(yōu)勢在于原材料較易獲取，甚至可以從施工地點(diǎn)就地取材，施工成本較低，但是缺點(diǎn)在于對水流流速的要求較高，不能過大過快，因此在很多情況下不適用。

1.2 混凝土圍堰技術(shù)

鋼筋混凝土圍堰技術(shù)在現(xiàn)階段水利設(shè)計(jì)中是采用次數(shù)最多、最為常見的圍堰技術(shù)，混凝土圍堰技術(shù)的堰體主要部分即為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，此項(xiàng)技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)就是擁有非常高的承載能力、堰體的穩(wěn)定性非常強(qiáng)，就實(shí)際情況而言，混凝土圍堰在選取時(shí)還是會受到地質(zhì)條件和施工場地的限制，但是混凝土圍堰仍然擁有大強(qiáng)度、良好導(dǎo)水性以及抗?jié)B透性能，并且混凝土的澆筑技術(shù)也較為成熟，施工便利，因此在開展一些較大規(guī)模的水利工程時(shí)一般最為適用。但是混凝土圍堰技術(shù)也存在缺點(diǎn)，即整體的造價(jià)較高，因此在使用時(shí)要對施工現(xiàn)場條件進(jìn)行全面分析，根據(jù)具體使用需求進(jìn)行合理選取。

1.3 鋼板定樁圍堰技術(shù)

鋼板定樁圍堰技術(shù)是適用性最強(qiáng)的水利工程圍堰施工技術(shù)之一，這種技術(shù)可以應(yīng)用在條件具有較大差別的不同地理環(huán)境中，鋼板定樁圍堰技術(shù)的施工原理就是將鋼板樁作為主體，進(jìn)行圍堰施工，鋼板樁的材質(zhì)硬度較為良好，并且擁有性質(zhì)較好的耐磨性和穩(wěn)定性，因此鋼板樁在水流較快或者水流速度較快的流域里都可以靈活使用，除此之外，鋼板樁的化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，因此擁有較長的使用年限，在施工尾聲階段進(jìn)行拆除之后還可以對其進(jìn)行重復(fù)使用，從而可以節(jié)約使用成本。但是在使用鋼板定樁圍堰技術(shù)時(shí)也要注意對施工區(qū)域地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行考察，要保證區(qū)域的巖石和土質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，打入板樁之后不會發(fā)生松動(dòng)。

鋼板樁圍堰技術(shù)又可以根據(jù)鋼板的分布形式分為單行板樁以及雙行板樁兩種類型，單行板樁的應(yīng)用方式為在河流流域背面的一側(cè)打入板樁，在板樁周圍建設(shè)支撐部，通過支撐部來對其進(jìn)行穩(wěn)定；雙行板樁的應(yīng)用方式為在河床打入兩列板樁，在板樁與河床之間距離河床近的位置根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐部建設(shè)，雙行板樁與單行板樁相比更為牢固穩(wěn)定。

1.4 漿砌石塊圍堰技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)與土石圍堰技術(shù)有相似之處，但是所用的石料更為標(biāo)準(zhǔn)，砌筑方式也更為精細(xì)，漿砌石塊圍堰技術(shù)的施工流程為通過使用石塊進(jìn)行分層砌筑，每層之間預(yù)留一定厚度的間隙隔開，還可以使用輔助線等輔助工具進(jìn)行施工，目的在于避免石塊堆砌過程中出現(xiàn)空洞從而影響圍堰的安全性。在使用漿砌石塊圍堰技術(shù)時(shí)有三點(diǎn)需要特別注意，一是在進(jìn)行施工前準(zhǔn)備工作時(shí)要注意將所有石塊全部浸濕，二是在施工過程中如果出現(xiàn)內(nèi)部縫隙要馬上進(jìn)行填充，絕對不可忽視，三是在填充縫隙的同時(shí)對如果發(fā)現(xiàn)直接出現(xiàn)的外部縫隙也要根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求和安全條例進(jìn)行修復(fù)。

2.圍堰技術(shù)的設(shè)計(jì)原則

2.1 緊密性

圍堰在設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)一定要避免出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象，而滲漏現(xiàn)象最常出現(xiàn)的部位就是圍堰的接頭處，由于圍堰處于自然水流區(qū)域，如果圍堰接頭這部分或者其它部位出現(xiàn)了滲漏，水流會通過滲透作用使得裂縫逐漸擴(kuò)張?jiān)龃螅瑥亩鴮?dǎo)致圍堰的穩(wěn)定程度出現(xiàn)問題，使得圍堰的作用大打折扣甚至失去作用。因此在進(jìn)行圍堰設(shè)計(jì)時(shí)必須注意提高圍堰本身的緊密型，防止圍堰出現(xiàn)裂縫滲漏的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)人員可以增大圍堰接頭處的橫截總面積，同時(shí)也可以增大圍堰的地下深度，提高圍堰和地底巖體的連接緊密程度和抗水流沖擊的能力。

2.2 穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是圍堰最重要的特性，建設(shè)圍堰的作用就在于通過圍堰對水流進(jìn)行倒流，并且防止水流滲入，從而對圍堰下游的施工場所進(jìn)行保護(hù)，圍堰在建設(shè)完成之后要時(shí)刻迎接水流的沖擊，因此圍堰要保證當(dāng)水流沖擊速度快的情況下也能保持穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員要在進(jìn)行圍堰構(gòu)造設(shè)計(jì)之前仔細(xì)對施工區(qū)域的土壤條件等地質(zhì)條件和水文條件進(jìn)行調(diào)查，并對土地進(jìn)行基底加固。舉例來說，若所調(diào)查區(qū)域的淤泥淤積情況較為嚴(yán)重，就要對淤泥軟土進(jìn)行挖掘鏟除之后再進(jìn)行施工，從而保證圍堰在建設(shè)之后的穩(wěn)定性，不使其出現(xiàn)沉降情況，在圍堰建設(shè)完畢之后也要對其進(jìn)行穩(wěn)定性檢查，時(shí)刻保證圍堰的安全。

2.3 易拆除性

對于絕大多數(shù)的水利工程而言，圍堰都是會在工程的建設(shè)后期或者建設(shè)完成后進(jìn)行拆除的，只有少部分的工程會將圍堰進(jìn)行保留。如果在水利工程設(shè)計(jì)中提到了圍堰是一項(xiàng)臨時(shí)性的建設(shè)工程，則在圍堰的前期設(shè)計(jì)和具體建設(shè)施工過程中就要保證后期圍堰能夠及時(shí)拆除，同時(shí)也要注意兼顧圍堰質(zhì)量達(dá)標(biāo)，易拆除性最為良好的圍堰類型是鋼板定樁圍堰，并且在上文中也提到了鋼板樁圍堰具有較為簡單的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，拆除之后還可以進(jìn)行重復(fù)利用。

3.水利設(shè)計(jì)中圍堰技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)分析

3.1 仔細(xì)考察地質(zhì)和水文結(jié)構(gòu)

水利施工區(qū)域的地質(zhì)和水文結(jié)構(gòu)會對圍堰造成最直接的影響，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工之前要詳細(xì)對這部分內(nèi)容進(jìn)行考察，并確定：①圍堰在這種水流流速和土質(zhì)條件之下該采用何種形式的結(jié)構(gòu)。②制定設(shè)計(jì)方案時(shí)，圍堰施工的每個(gè)步驟該如何進(jìn)行，這部分內(nèi)容要具體化，從前期材料采購、中期施工到后期保養(yǎng)以及拆除等方面都要兼顧到。③如果出現(xiàn)圍堰異常滲漏、水流量突然加大例如暴雨等情況，該如何制定應(yīng)對方案?？紤]到這幾點(diǎn)能夠大大增加圍堰的設(shè)計(jì)合理性。

3.2 對施工時(shí)的技術(shù)操作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測

在工程設(shè)計(jì)時(shí)所制定的圍堰設(shè)計(jì)規(guī)劃是圍堰施工的主要參考資料和施工依據(jù)，但是在實(shí)際情況中還需要注意實(shí)際情況的變化，這里不僅指的是注意自然條件的變化，更需要注意圍堰施工中的人為技術(shù)操作，尤其是對一些比較難以注意和監(jiān)測的施工區(qū)域例如圍堰底部滲漏程度等，更需要著重進(jìn)行處理。相關(guān)設(shè)計(jì)人員首先要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)劃進(jìn)行施工監(jiān)管，同時(shí)要對圍堰的具體施工過程進(jìn)行分部技術(shù)控制，防止出現(xiàn)安全隱患，要通過采用專業(yè)的動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，尤其是對于圍堰的滲漏現(xiàn)象，不僅要檢測有無出現(xiàn)情況，還要檢測滲漏的水量，從而便于在第一時(shí)間制定處理對策，保證圍堰施工的技術(shù)合理性和圍堰施工的安全性。

4.總結(jié)

隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，我國水利工程建設(shè)數(shù)量不斷增加，與此同時(shí)對水利工程的質(zhì)量要求也越來越高，而圍堰技術(shù)作為水利工程的建設(shè)保障最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，更需要進(jìn)行科學(xué)而合理的設(shè)計(jì)。本文對水利設(shè)計(jì)中圍堰技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，分別對水利設(shè)計(jì)中常用的圍堰技術(shù)—土石圍堰技術(shù)、混凝土圍堰技術(shù)、鋼板定樁圍堰技術(shù)以及漿砌石塊圍堰技術(shù)進(jìn)行了研究，對圍堰技術(shù)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了介紹，并針對圍堰技術(shù)的具體施工過程，對施工的要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。相關(guān)人員要注意有關(guān)技術(shù)的發(fā)展潮流，可以預(yù)見到，在之后的圍堰建設(shè)過程中，整體技術(shù)和施工方向必將向著信息化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和安全化的方向發(fā)展，圍堰技術(shù)將會實(shí)現(xiàn)持續(xù)而穩(wěn)定的進(jìn)步。