信豐縣水利工程施工導流及圍堰技術的應用研究

馮濤濤

(江西省水投建設集團有限公司，江西 南昌 330000)

1 工程概況

信豐縣第二水廠總規(guī)模10×104m3/d，一期工程建設規(guī)模5×104m3/d。該水利工程以龍井水庫為水源，在龍井水庫主壩右岸放空管附近設置取水口。在一期水利工程中鋪設輸水管線，沿信安公路鋪設PCCP鋼筋混凝土管，管徑DN1200，全長33.1 km。水廠選址于信豐縣嘉定鎮(zhèn)水東村，位于信安公路的東側，一期工程規(guī)劃用地面積約為5.79 hm2。水利工程對外交通條件良好，施工地段道路通暢，使人員、設備、材料等資源能夠順利入場，在該工程項目中，土料資源就近解決，需結合工程項目實際需求外購塊石、鋼材、水泥、鋼板、碎石、木材、卵石、管材及其配件。施工期間的施工用水直接從附近提取，所在地水源水量及水質(zhì)均可滿足工程施工要求，而生活用水取自附近居民生活用水；施工期間的電力由電網(wǎng)供電，而施工作業(yè)面則由自備柴油發(fā)電機供電。

2 施工導流及圍堰技術的應用要點

2.1 導流方式

在信豐縣第二水廠一期水利工程項目中，施工導流與圍堰技術的應用主要便于原水管道過河安裝、水庫取水口施工設置工作的開展，避免水流進入取水口施工工作面和原水管路安裝施工工作面，以此確保水利工程的建筑物能夠在施工期間順利完成。原水管道施工圍堰采用土袋圍堰，對水面運用黏土材料進行鋪蓋。按照水利工程標準規(guī)定，土袋圍堰方式是指運用黏性土作為圍堰的方式，黏性土類型可根據(jù)水利工程項目實際情況進行選擇。準備好黏土后將其裝袋，黏土填裝完成后運用細麻與鐵絲縫合袋口。在砌筑期間應將土袋平放，按照互相錯縫的原則整齊碼放土袋，在木桿等輔助用具幫助下將土袋碼放至指定位置，將土袋層層堆疊，直至土袋達到圍堰標高要求。為防止出現(xiàn)圍堰堰體滲水問題而引發(fā)質(zhì)量安全事故，應于導流圍堰施工期間嚴格控制施工細節(jié)，并計算導流水量，見式(1)[1]：

(1)

式中：Q為導流水量，m3/s；V為土袋圍堰堰體積水體積，m3；T為水利工程初期導流排水時間，s；η為經(jīng)驗系數(shù)，取4～6。

2.2 圍堰設計

工程項目需進行原水管道安裝過河時的圍堰設計，在設計圍堰結構時，應在滿足水利工程施工設計的基礎上，以圍堰工程量最小為原則來確定圍堰軸線位置，同時應盡可能降低導流圍堰工程造價，且圍堰設計需便于施工。結合信豐縣第二水廠一期工程實際情況，將土袋圍堰兩側邊坡設置為1∶1，頂寬2.0 m，迎水面采用土工膜進行防護，表面同時運用2.0 m寬黏土鋪蓋，以此確保水流平順，防止水流過度沖刷而使圍堰變形。

2.3 圍堰施工

(1)施工程序。運用推土機與挖掘機全面清除圍堰基礎覆蓋層，采用分層填筑的方式構建堰體，將填裝完成的土袋分層交錯鋪設，迎水面覆蓋土工膜，起到防護性作用，最后鋪蓋黏土即可。

(2)施工方法。運用東方紅-75型號的推土機清除圍堰基礎表層，土袋圍堰施工所應用的黏土一部分為開挖利用料，另一部分為外運黏土料，施工前將其運輸至施工現(xiàn)場指定位置。采用進占填筑方式與自然壓實方式進行堰體水下部分的施工，而堰體水上部分則采用分層填筑碾壓的方式進行施工。在堰體分層填筑施工時，層厚應控制在50 cm左右，且每層運用推土機或挖掘機碾壓4～6遍。草袋內(nèi)填裝黏土時應控制好黏土的量，土量控制在2/3～3/4范圍內(nèi)為宜，土袋設置應交錯放置，盡可能避免出現(xiàn)通縫。圍堰施工采用逐段施工方式，施工期間將圍堰內(nèi)側邊緣與基坑外側邊緣之間的位置控制在1.0 m左右。水利工程導流圍堰外形的設置應適應水流排泄，盡可能減少流水面沖刷，防止壅水過高而危害圍堰結構的安全性。為確保導流圍堰切實發(fā)揮出其原本作用，必須確保圍堰結構符合基礎施工要求，且堰身斷面需具有足夠的穩(wěn)定性與強度，以此確保圍堰在完成基坑開挖作業(yè)后不會出現(xiàn)傾覆、滑動、破裂等問題。

(3)圍堰拆除。在水利工程中，圍堰屬于臨時工程，需按照水利工程施工情況拆除圍堰。圍堰拆除之前需全面清理圍堰保護區(qū)，去除雜物，同時做好擋水位以下分項工程的驗收工作。圍堰拆除時應以“先內(nèi)后外”“從中間向兩頭”“自上而下”為原則，并采用分層后退式開挖的形式進行圍堰拆除。采用PC-200反鏟拆除圍堰結構，并將圍堰拆除后的材料運輸至棄渣場。

2.4 基坑排水

水利工程導流與圍堰施工期間應進行經(jīng)常性排水與初期排水，因案例水利工程基坑較小，且施工期間恰逢枯水期，施工時段較短，圍堰滲水和雨水組成的經(jīng)常性排水量較小，因此基坑排水主要為初期排水。按照揚程要求、排水強度標準、尺寸重量規(guī)格選擇兩臺排水泵，由基坑內(nèi)排出的水直接通過管道跨過圍堰，進入西干渠或水庫，排水泵坑的布置應做到基礎牢固、揚程低、不阻礙基坑開挖、澆筑運輸及其他工序的施工。

2.5 運行維護

水利工程施工期間應做好圍堰維護工作，盡可能保障圍堰結構穩(wěn)定性與安全性。施工期間采取了一系列措施進行導流圍堰結構的運行維護，具體如下：對土袋圍堰可能出現(xiàn)局部沉陷的位置進行加高培厚，施工期間若發(fā)現(xiàn)堰體出現(xiàn)局部沉陷，發(fā)生滲流隱患后，應及時處理應對。導流圍堰結構運行期間需保護好岸坡與圍堰接頭部位的排水設施，若有必要可鋪設風化砂編織袋，防止雨水沖刷，此外應注意做好圍堰坡腳和迎水面的抗沖保護，結合水流沖刷實際情況進行加固處理。在施工期間應做好圍堰周圍的地表水疏導工作，通過就近開挖集水坑和排水溝槽進行排水，同時做好排水設備的設置工作，將地下水排至指定位置。

3 效果分析

在信豐縣水利工程中土袋圍堰發(fā)揮出了良好效果,主要原因在于施工恰逢枯水期且施工時段較短，土袋圍堰所遭受到的沖刷較少。在現(xiàn)階段水利工程施工導流與圍堰施工中，土袋圍堰存在一定限制，其在水深低于1.6 m，且水流低于0.4 m/s 的情況下能夠發(fā)揮出較大效果。因此，在水利工程實際施工中，土袋圍堰多與其他圍堰方式共同發(fā)揮作用，如木樁圍堰、鋼板樁圍堰、鋼筋混凝土圍堰等。其他水利工程項目在施工導流與圍堰技術應用時，可根據(jù)水利工程施工要求選擇適宜的導流圍堰技術。

為進一步分析水利工程中的導流圍堰技術應用效果，以下圍繞木樁圍堰、鋼板樁圍堰技術展開分析。

木樁圍堰。木樁圍堰為現(xiàn)階段水利工程中較為常用的技術之一，木樁圍堰技術圖示見圖1。木樁圍堰技術是指準備木樁，將其夯入河床之上，后續(xù)在多個木樁圍堰間設置籬笆結構，以此形成穩(wěn)定性圍堰結構。木樁圍堰技術在水深超出1.6 m、流速5～6 m/s的情況下仍可保持良好效果，可與土袋圍堰技術相互補充，具體按照5.0～7.0 m控制木樁長度，直徑、間距分別控制在20.0 cm、50.0 cm左右[2]。

圖1 木樁圍堰技術圖示

鋼板樁圍堰。鋼板樁在水利工程施工中較為常用，其主要表現(xiàn)為鋼板形式，普適性較強，可在不同地理條件下發(fā)揮良好效果。鋼板結構硬度高，且耐磨性強，故在流速較高的水利工程場景中仍可保持較好穩(wěn)定性。鋼板樁圍堰技術使用壽命較長，施工結束后鋼板可回收，用于下次施工，在一定程度上縮減成本，此外，該圍堰技術穩(wěn)定性較高，故在各類水利工程中應用較為廣泛。具體按照6.0 m控制鋼板樁長度，打入堰體內(nèi)側坡腳處，按照10.0 cm控制樁間距，通過實際測量可確定存在1.2～1.5 m的淤泥深度，因此按照5.0 m 控制鋼板樁入土的實際深度。

鋼筋混凝土圍堰。圖2為鋼筋混凝土圍堰套箱施工示意圖，其以鋼筋混凝土套箱結構為圍堰，承載性與穩(wěn)定性較好，在不同現(xiàn)場環(huán)境下，鋼筋混凝土圍堰結構發(fā)揮出的效果存在差異，但總體而言，鋼筋混凝土圍堰力學性質(zhì)穩(wěn)定，仍具有較強應用價值，但為保障圍堰效果，需結合水利工程實際情況進行全面分析，從重力式、拱形式等多種圍堰型式中進行選擇，以此確保鋼筋混凝土圍堰結構可發(fā)揮出作用[3]。在現(xiàn)階段工程施工中，可結合水利工程實際情況從土袋圍堰技術、木樁圍堰技術、鋼板樁圍堰技術、鋼筋混凝土圍堰技術中選擇最適宜的技術手段，若可將導流與圍堰技術進行組合，以此保障水利工程施工導流與圍堰技術應用效果，使水利工程能順利落實[4]。

圖2 鋼筋混凝土圍堰套箱施工示意圖

4 結 語

信豐縣第二水廠一期水利工程中主要采用了土袋圍堰技術進行水流控制，該水利工程基坑較小，施工恰逢枯水期，且施工工期較短，故土袋圍堰施工技術發(fā)揮出了良好作用。但現(xiàn)階段施工導流與圍堰技術類型較多，不同技術適用于不同場景，因此，為確保技術應用效果，應結合水利工程實際情況做好技術選擇。