水利工程圍堰施工技術(shù)研究

摘 要：【目的】為解決水利工程施工中的水環(huán)境控制問題，需要對水利工程圍堰施工技術(shù)進行研究。【方法】通過調(diào)查研究、查閱資料等方式，以圍堰施工技術(shù)為例，對圍堰的類型、重要性及施工技術(shù)應(yīng)用措施進行研究。深入分析了土石圍堰、混凝土圍堰、鋼板樁圍堰等不同類型的特點及適用條件，探討了圍堰在水利工程中的關(guān)鍵作用?！窘Y(jié)果】針對這些問題，提出了圍堰科學(xué)選型、合理導(dǎo)流、有效防滲、穩(wěn)定性控制、規(guī)范填筑及加固與拆除等一系列技術(shù)措施?！窘Y(jié)論】研究結(jié)果為類似水利工程建設(shè)項目提供了圍堰設(shè)計與施工的技術(shù)參考，有利于提高水利工程的質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：水利工程；圍堰施工；技術(shù)探索；應(yīng)用措施

中圖分類號：TV66" " "文獻標(biāo)志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2025）03-0055-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.03.011

Study on Technology of Cofferdam in Hydraulic Engineering

ZHOU Guangzhong

（Heze River and Lake Basin Engineering Management Service Center， Heze 274000， China）

Abstract：[Purposes] To solve the problem of water environment control in hydraulic engineering construction，it is necessary to study the construction technology of water conservancy project cofferdam.[Methods] Taking the cofferdam construction technology as an example， the type， importance and construction technology application measures of the cofferdam are studied by means of investigation and research， data access and so on. The characteristics and applicable conditions of different types of earth-rock cofferdam， concrete cofferdam and steel sheet pile cofferdam are analyzed in depth， and the key role of cofferdam in hydraulic engineering is discussed. [Findings] Aiming at these problems， a series of technical measures were put forward， including scientific selection， reasonable diversion， effective seepage prevention， stability control， standard filling， reinforcement and demolition. [Conclusion] The research results provide a technical reference for the design and construction of cofferdams for hydraulic engineering construction personnel， which is conducive to improving the quality and efficiency of hydraulic engineering.

Keywords： hydraulic engineering; cofferdam construction; technical exploration; application measure

0 引言

隨著我國水利事業(yè)的快速發(fā)展，大型水利工程項目不斷增多，如何在復(fù)雜的水環(huán)境中保證工程質(zhì)量和施工安全成為亟待解決的問題。圍堰作為水利工程建設(shè)中的關(guān)鍵臨時設(shè)施，在隔離施工區(qū)域、創(chuàng)造干燥環(huán)境、防止水流沖刷等方面發(fā)揮著重要作用。然而，圍堰設(shè)計與施工涉及水文、地質(zhì)、材料、結(jié)構(gòu)等多個學(xué)科，技術(shù)難度大，對工程整體影響較大。本研究旨在系統(tǒng)分析圍堰施工技術(shù)，為相關(guān)工程實踐提供參考。

1 圍堰施工的含義

圍堰施工是水利工程建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，指在水中或水邊構(gòu)筑臨時性擋水設(shè)施，以創(chuàng)造干燥的施工環(huán)境。其主要目的是隔離施工區(qū)域與周圍水體，防止水流沖刷和滲漏，確保主體工程順利進行。圍堰結(jié)構(gòu)通常高于施工期可能出現(xiàn)的最高水位，采用土石、混凝土、鋼板樁等材料建造。施工過程包括選址勘察、導(dǎo)流設(shè)計、防滲處理、穩(wěn)定性控制及拆除等環(huán)節(jié)。圍堰類型根據(jù)水文地質(zhì)條件、工程規(guī)模和施工要求進行選擇。合理的圍堰設(shè)計與施工不僅能有效控制工程造價，還能提高施工效率，保證工程質(zhì)量和安全。作為臨時性建筑物，圍堰在工程完工后通常予以拆除，但部分情況下可改造為永久性結(jié)構(gòu)［1］。

2 圍堰在水利工程中的重要性

圍堰在水利工程建設(shè)中扮演著不可或缺的角色，其重要性主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，圍堰為水利工程主體施工創(chuàng)造了干燥的作業(yè)環(huán)境，有效隔離施工區(qū)與外部水體，為基礎(chǔ)開挖、混凝土澆筑等關(guān)鍵工序提供條件；第二，圍堰能夠有效防止水流沖刷和滲漏，保護施工現(xiàn)場和設(shè)備，確保工程質(zhì)量和施工安全；第三，合理的圍堰設(shè)計與施工能夠優(yōu)化導(dǎo)流方案，減少對周圍環(huán)境的影響，實現(xiàn)生態(tài)友好施工；第四，圍堰作為臨時性擋水建筑物，其設(shè)計與施工水平直接關(guān)系到整個水利工程的成敗，是確保工程順利實施的關(guān)鍵。總之，圍堰技術(shù)的不斷創(chuàng)新與應(yīng)用，將為水利工程建設(shè)提供更加可靠的保證。

3 常見圍堰類型及其特點

3.1 土石圍堰

土石圍堰是水利工程中應(yīng)用最為廣泛的圍堰類型之一。該類型圍堰主要由土石材料填筑而成，具有可就地取材、施工簡便、造價低廉等優(yōu)點。土石圍堰可分為過水圍堰和不過水圍堰兩種。過水圍堰適用于水深較淺、流速較緩的河段，通過在堰頂設(shè)置溢流口來泄洪。不過水圍堰則適用于水深較深、流速較大的河段，需要將河水全部導(dǎo)流。土石圍堰的防滲性能主要依靠堰體本身的重力作用和填料的不透水性。為提高防滲效果，通常在迎水面設(shè)置防滲心墻或鋪設(shè)防滲膜。土石圍堰的穩(wěn)定性受到水位變化、滲流作用等因素的影響，在設(shè)計時需充分考慮各種工況下的穩(wěn)定性。此外，土石圍堰的填筑質(zhì)量直接關(guān)系到圍堰的整體性能，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制填料含水量、分層厚度和壓實度等關(guān)鍵參數(shù)［2］。

3.2 混凝土圍堰

混凝土圍堰憑借其較高的強度和剛度，在水利工程中得到了廣泛應(yīng)用。該類型圍堰主要由鋼筋混凝土澆筑而成，具有較好的整體性和防滲性?；炷羾呖筛鶕?jù)結(jié)構(gòu)形式分為重力式、拱形和板殼式等多種類型。其中，重力式混凝土圍堰依靠自重抵抗水壓力，適用于基巖條件較好的河床；拱形混凝土圍堰則利用拱的受力特性，將水平推力傳遞給兩岸基巖，適用于峽谷河段；板殼式混凝土圍堰采用薄殼結(jié)構(gòu)，具有較好的受力性能和經(jīng)濟性?；炷羾叩脑O(shè)計需要綜合考慮水文、地質(zhì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等多方面因素。在施工過程中，混凝土的澆筑質(zhì)量至關(guān)重要，應(yīng)注意控制混凝土的配合比、澆筑溫度和養(yǎng)護條件等。此外，混凝土圍堰還需要設(shè)置合理的止水和排水系統(tǒng)，以確保圍堰的整體穩(wěn)定性和安全性。

3.3 鋼板樁圍堰

鋼板樁圍堰憑借其較高的強度、剛度和防滲性能，在水深較大、流速較快的河段得到了廣泛應(yīng)用。該類型圍堰主要由鋼板樁、鋼支撐和填充材料組成。鋼板樁可根據(jù)截面形狀分為U形、Z形和直板形等，不同類型的鋼板樁具有不同的力學(xué)性能和連接方式。鋼板樁圍堰的施工工藝相對簡單，主要包括鋼板樁的設(shè)置、支撐系統(tǒng)的安裝和填充材料的回填等步驟。鋼板樁圍堰的設(shè)計需要考慮水壓力、土壓力、波浪力等多種荷載作用，并進行整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性分析。為提高防滲效果，通常在鋼板樁之間設(shè)置止水裝置，如橡膠止水帶或高壓噴射灌漿等。鋼板樁圍堰的優(yōu)點為可重復(fù)使用、施工速度快、適應(yīng)性強，但造價相對較高。在拆除過程中，需注意控制振動和噪聲，以減少對周圍環(huán)境的影響［3］。

3.4 木板樁圍堰

木板樁圍堰是一種傳統(tǒng)的圍堰形式，主要適用于水深較淺、流速較緩的河段。該類型圍堰由木板樁、木支撐和填充材料組成。木板樁圍堰的優(yōu)點為材料易于獲取、施工簡便、造價低廉，但其強度和耐久性相對較差。木板樁圍堰可分為單排和雙排兩種形式。單排木板樁圍堰適用于水深不超過4 m的河段，雙排木板樁圍堰則可用于水深達7 m的河段。木板樁的設(shè)置通常采用振動或沖擊方式，需要注意控制樁位和垂直度。為提高防滲效果，可在木板樁之間填塞苫布或黏土等材料。木板樁圍堰的穩(wěn)定性主要依靠填充材料的重力作用和木支撐系統(tǒng)的支撐作用。在設(shè)計過程中，需要考慮木材的強度衰減和腐蝕問題，并采取相應(yīng)的防護措施。木板樁圍堰的使用壽命相對較短，通常只能滿足一個施工期的需求。

3.5 草木圍堰

草木圍堰是一種古老而獨特的圍堰形式，主要利用當(dāng)?shù)氐牟菽静牧虾屯潦钪?。該類型圍堰具有就地取材、環(huán)保節(jié)能、施工簡便等優(yōu)點，適用于水深較淺、流速較緩的河段。草木圍堰的結(jié)構(gòu)主要包括草木芯墻和土石填料兩部分。草木芯墻由草捆或木樁交錯堆疊而成，起到防滲和骨架的作用，土石填料則提供重力和穩(wěn)定性。草木圍堰的設(shè)計需要充分考慮材料的特性和水文條件，合理確定斷面尺寸和結(jié)構(gòu)形式。在施工過程中，應(yīng)注意控制草木材料的含水量和壓實度，以確保圍堰的整體性能。草木圍堰的防滲性能相對較差，通常需要在迎水面鋪設(shè)防滲膜或黏土層來提高防滲效果。此外，草木圍堰容易受到生物侵蝕和腐爛的影響，因此在使用過程中需要加強維護和管理［4］。

4 水利工程圍堰施工技術(shù)應(yīng)用措施

4.1 圍堰選型

在水利工程施工中，圍堰選型是首要環(huán)節(jié)，其直接關(guān)系到后續(xù)施工的安全性和經(jīng)濟性。選型時應(yīng)綜合考慮水文地質(zhì)條件、施工環(huán)境、工期要求等因素。對于水深較淺、流速較緩的河段，可選用土石圍堰，其具有就地取材、造價低廉的優(yōu)勢。對于水深較大、流速較快的河段，則宜采用鋼板樁圍堰或混凝土圍堰，以提高抗沖刷能力。此外，還需權(quán)衡圍堰高度、寬度等參數(shù)，確保其具備足夠的抗傾覆穩(wěn)定性。在選型過程中，應(yīng)當(dāng)充分收集水文資料，進行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，并結(jié)合數(shù)值模擬分析，科學(xué)預(yù)測圍堰受力情況。同時，要充分考慮施工便利性，選擇易于施工和后期拆除的圍堰形式。圍堰選型是一項系統(tǒng)性工程，需要工程技術(shù)人員根據(jù)具體工程特點，因地制宜地做出最優(yōu)選擇。

4.2 導(dǎo)流技術(shù)

導(dǎo)流技術(shù)是圍堰施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的在于合理調(diào)配水流，為圍堰施工創(chuàng)造良好條件。常見的導(dǎo)流方式包括全段導(dǎo)流和分段導(dǎo)流。全段導(dǎo)流適用于河道較窄、水流量較小的情況，可一次性完成導(dǎo)流；分段導(dǎo)流則適用于河道較寬、水流量較大的情況，可分期分批實施。在進行導(dǎo)流時，應(yīng)科學(xué)計算導(dǎo)流流量，合理設(shè)置導(dǎo)流建筑物。對于季節(jié)性河流，可利用枯水期進行導(dǎo)流，以降低施工難度。在導(dǎo)流過程中，需要密切關(guān)注上下游水位變化，及時調(diào)整導(dǎo)流方案。同時，應(yīng)做好防洪預(yù)案，提高應(yīng)對突發(fā)洪水的能力。導(dǎo)流建筑物的設(shè)計應(yīng)當(dāng)考慮水流沖刷作用，采取必要的防護措施。此外，還需注意保護生態(tài)環(huán)境，盡量減少對水生生物的影響?？傊瑢?dǎo)流技術(shù)的合理應(yīng)用，是確保圍堰施工順利進行的重要保證［5］。

4.3 防滲處理

防滲處理是圍堰施工中的重點和難點，直接影響圍堰的安全性和使用壽命。常用的防滲措施包括帷幕灌漿、混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿等。選擇防滲方案時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)地質(zhì)條件、水文特征和工程要求進行綜合考慮。對于透水性較強的砂卵石地層，可采用高壓噴射灌漿技術(shù)，形成連續(xù)的防滲帷幕。對于巖石基礎(chǔ)，則可采用帷幕灌漿技術(shù)，通過灌漿孔向巖體裂隙注入漿液，以提高基礎(chǔ)的整體防滲性能。在防滲施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保防滲體系的連續(xù)性和完整性。同時，需要加強監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處理滲漏問題。對于局部滲漏，可采用化學(xué)灌漿等補救措施。此外，還應(yīng)注意防滲材料的選擇，確保其具有良好的耐久性和環(huán)境友好性。因此，科學(xué)合理地進行防滲處理，是保障圍堰長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

4.4 穩(wěn)定性控制

圍堰的穩(wěn)定性控制是確保水利工程施工安全的核心問題。圍堰穩(wěn)定性主要包括整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性兩方面。整體穩(wěn)定性涉及圍堰的抗滑移、抗傾覆能力，需要通過合理的斷面設(shè)計和加固措施來保證；局部穩(wěn)定性則涉及圍堰坡面的抗沖刷、抗?jié)B透能力，需要采取相應(yīng)的防護措施。在穩(wěn)定性控制中，應(yīng)當(dāng)充分考慮水壓力、土壓力、波浪力等各種作用力的影響，進行詳細(xì)的力學(xué)分析和計算。對于高水頭圍堰，可采用錨固措施增強其抗傾覆能力。對于受沖刷嚴(yán)重的部位，可采用拋石護腳等方式進行加固。在施工過程中，應(yīng)加強監(jiān)測，及時掌握圍堰的變形和位移情況，必要時進行加固處理。此外，還應(yīng)注意圍堰與河床的連接處理，避免產(chǎn)生滲流通道。綜上所述，圍堰穩(wěn)定性控制是一項系統(tǒng)工程，需要全面考慮各種影響因素，采取綜合性的控制措施。

4.5 填筑技術(shù)

填筑技術(shù)是圍堰施工的重要環(huán)節(jié)，其直接影響圍堰的整體性能。填筑材料的選擇應(yīng)當(dāng)因地制宜，充分利用當(dāng)?shù)刭Y源。對于土石圍堰，應(yīng)選用黏性土作為防滲心墻材料，選用砂礫石作為填筑主體。在填筑過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制含水量，確保達到最佳壓實效果。填筑施工應(yīng)采用分層填筑、分段壓實的方法，每層厚度應(yīng)控制在20～30 cm。壓實設(shè)備的選擇根據(jù)填筑材料特性和工程規(guī)模確定，一般可采用振動碾、羊足碾等設(shè)備。同時，要注意雨季施工的特殊要求，做好排水和防護措施。對于水下填筑，可采用拋石或水下灌注混凝土等方法。在填筑完成后，應(yīng)及時進行質(zhì)量檢測，確保達到設(shè)計要求。此外，還應(yīng)注意填筑與其他結(jié)構(gòu)的銜接處理，避免產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)?？傊?，科學(xué)合理的填筑技術(shù)，是確保圍堰整體性能的關(guān)鍵［6］。

4.6 加固與拆除

圍堰的加固與拆除是水利工程施工中的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到工程的安全性和經(jīng)濟性。在圍堰使用過程中，可能會出現(xiàn)局部變形、滲漏等問題，需要及時進行加固處理。常用的加固方法包括增設(shè)支撐、加固堰體、補充防滲等。加固設(shè)計應(yīng)當(dāng)基于詳細(xì)的現(xiàn)場勘察和監(jiān)測數(shù)據(jù)，針對性地制定加固方案。在加固施工中，應(yīng)注意與原有結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，避免產(chǎn)生新的應(yīng)力集中。圍堰拆除工作應(yīng)在主體工程完工后進行，拆除方案應(yīng)綜合考慮環(huán)境影響、資源利用等因素。對于混凝土圍堰，可采用爆破或機械破碎等方法；對于土石圍堰，可采用挖掘機直接開挖的方法。在拆除過程中，應(yīng)注意控制對水體的擾動，避免造成環(huán)境污染。同時，還應(yīng)注意回收利用有價值的材料，提高資源利用效率。

5 結(jié)語

綜上所述，水利工程圍堰施工技術(shù)是一個涵蓋選型、導(dǎo)流、防滲、穩(wěn)定性控制等多個環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性工程。本研究通過對各類圍堰特點及施工技術(shù)進行分析，為水利工程實踐提供了一定的技術(shù)指導(dǎo)。未來的研究方向可進一步關(guān)注新材料、新工藝在圍堰施工中的應(yīng)用，以及圍堰與生態(tài)環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展，以推動水利工程建設(shè)向更高效、更環(huán)保的方向邁進。

參考文獻：

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［2］許軍.水利施工中圍堰技術(shù)應(yīng)用［J］.水上安全，2024（13）：185-187.

［3］李蕾.水利施工圍堰技術(shù)應(yīng)用與施工［J］.石河子科技，2023（3）：49-50.

［4］姬碩.水利工程施工中導(dǎo)流施工技術(shù)的應(yīng)用［J］.珠江水運，2023（8）：13-15.

［5］張科，于群.水利工程施工中圍堰技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.裝飾裝修天地，2023（23）：88-90.

［6］耿浩洋.水利施工圍堰技術(shù)應(yīng)用研究［J］.房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2023（2）：70-72.