盧樂勝

(樂清市水利水電建筑勘測設(shè)計院，浙江 溫州 325600)

?

水工建筑中的圍堰設(shè)計與應用

盧樂勝

(樂清市水利水電建筑勘測設(shè)計院，浙江 溫州 325600)

圍堰是水利工程建設(shè)中的一種臨時性的支護結(jié)構(gòu)，換言之，水利設(shè)施的良好構(gòu)建。其功能是防止水以及土壤流入建筑項目的施工地方，使水可以在圍堰中進行相關(guān)的排水環(huán)節(jié)，之后對其進行基地設(shè)施的開挖、重建以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的搭建等。文章根據(jù)樂清市水利建筑工程設(shè)計和施工長期摸索調(diào)查情況，闡述了樂清市各種水利建筑工程中各種類型的圍堰；介紹了水工建筑中圍堰的各種斷面形式、特點和設(shè)計參數(shù)及實際運用案例。

圍堰設(shè)計；草袋圍堰；土石圍堰；松木樁圍堰；鋼管樁圍堰；混凝土圍堰

1　水工圍堰概況

圍堰是水利工程建設(shè)中的一種臨時性的支護結(jié)構(gòu)，換言之，水利設(shè)施的良好構(gòu)建。其功能是防止水以及土壤流入建筑項目的施工地方，使水可以在圍堰中進行相關(guān)的排水環(huán)節(jié)，之后對其進行基地設(shè)施的開挖、重建以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的搭建等。一般而言，圍堰僅僅是作為河流的傳輸工具，此外，在某一方面，該河流傳輸工具在后期不需要的時候?qū)恢鹨徊鸪?。圍堰是一種臨時的保水結(jié)構(gòu)，就整個水利工程設(shè)施而言，所起的作用非常重大，可謂之主導作用。以樂清水利工程為主的小型項目工程構(gòu)建過程中，主要通過混凝土、鋼管樁、松樁、圍堰以及秸稈袋等進行相關(guān)的設(shè)計構(gòu)建。由于該工程污染程度小、施工操作環(huán)節(jié)較為容易以及設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢，因此，圍堰在河道管理中得到廣泛應用，主要包括河道污水治理與維護、灘涂圍堰、水閘工程、水庫加固等[1]。

2　草袋圍堰

2.1特點及適應條件

草袋圍堰實質(zhì)上是將稻草袋或布袋填砂后所堆積而成的圍堰，結(jié)構(gòu)緊湊，項目工程施工較為容易，通常項目施工周期的一年或一年半左右。就擋水效果而言，草袋圍堰是最有效果的，不管河水的流向均能將其進行統(tǒng)一的阻攔，最具代表性的是縱向圍堰擋水深度<3 m。

2.2圍堰設(shè)計

草袋圍堰的多以梯形或矩形的形式呈現(xiàn)，該項目工程的構(gòu)建不僅基于對各個項目要求的充分考慮，主要包括防止流水滲透以及防滑等，另外還涉及相關(guān)的項目施工過程、方案、策略以及項目工程構(gòu)建的各種材料等。草袋圍堰的水深和頂寬比，一般為1∶1.25～1∶2.5；就項目工程的各個環(huán)節(jié)均符合實際標準且所有相關(guān)事項已經(jīng)準備完畢而言，圍堰的頂寬和實際的水深在一定程度上相一致，如果有急彎或是以雨水以及流水侵蝕較為嚴重的情況，應根據(jù)實際情況將之前設(shè)定的頂寬、水深比例適當?shù)慕档汀Ｈ欢?，就圍堰的高度而言，在?gòu)建初期應基于對相關(guān)因素的綜合考慮，主要包括浪高、安全水位設(shè)定以及圍堰的等級等[2]。通常情況下，堰頂高的最終設(shè)計標準與實際的水位存在一定的差距，即高出范圍在1.2m左右。圍堰坡的傾斜范圍為比例為1∶0.5～1∶3.0，在此過程中，可將其實際的水流條件、水深等各個環(huán)節(jié)進行相應的調(diào)整。防滲膜可將其設(shè)置在堰體內(nèi)部，也可將其設(shè)置在堰體外部，從而實現(xiàn)其最終的防滲作用。

2.3實際運用

2005年的樂清市黃華慎江老陡閘墩拆除工程中運用了這種形式的圍堰，慎江水閘擴建而向下游遷移，原6個老閘墩廢棄多年未拆除，成為阻水物，需拆除，該閘墩利用糯米粥拌蠣灰漿砌料(塊)石，現(xiàn)場試鑿，其強度比混凝土還硬，鑿除難度較大。閘墩位于寬約35m主河道，在正常水位時(2.94m，1985年國家高程，以下同)大部分水深在3m以上，部份水深高達4.0m。草袋圍堰頂寬1.5m，底寬23.5m，迎水坡坡度為1∶2.5，背水坡坡度為1∶3.0，圍堰最大高度約為4.0m，施工速率快，閘墩拆除完畢后，圍堰拆除方便。

3　土石圍堰

3.1特點及適應條件

土石圍堰是一種采用土方進行防滲，石方進行護坡防沖的圍堰結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)相對草袋斷面緊湊，外部的塊石護坡可以有效的抵制流水的沖刷。采用土石圍堰具有以下好處：第一點，獲得良好效益。相對于混凝土圍堰來說，土石圍堰的方良要大于其6倍，而且支出僅為它的五分之一，而且在隨著使用廢渣廢料和挖填平衡，支出會更少；第二點，隨著新工藝的出現(xiàn)和使用，在不斷發(fā)展大型機械應用，對于土石圍堰來說其進度和質(zhì)量都會得到提高；第三點，相比于混凝土圍堰，土石圍堰更具適應性，對于不同氣候，特別是炎熱多雨和嚴寒低溫的特殊氣候的適應和應用；第四點，土石圍堰還能夠使用更為復雜的地理環(huán)境，包括不同的地質(zhì)、地形，尤其在不良地基處，經(jīng)過相應的處理都可以進行土石圍堰[3]。

3.2圍堰設(shè)計

土石圍堰必須滿足非常安全，牢固，抗?jié)B各項能力都好的，構(gòu)造條件簡單，實施容易，方便拆卸和能運用本地資源選取料碴，而且能達到工期要求，材料一定是質(zhì)的牢固，抗水能力強的。配料理的石籽≤30cm，另外20～30cm的石塊含量在30%最好。圍堰防滲土料從土料場取用，土質(zhì)的含水量要對于35%。土石圍堰的斷面一般為復合型斷面[4]。

3.3實際運用

在樂清標準海塘加固、灘涂圍墾工程中的水閘工程廣泛運用這種形式的圍堰，外部的塊石護坡還可以兼做施工道路，水閘完工后，塊石還可以重新利用。

4　松木樁圍堰

4.1特點及適應條件

松木樁圍堰是通過頂梁構(gòu)造，隔板，防水膜和一些固定條件形成的，其頂梁構(gòu)件是選取木頭樁，隔板的觸及面選取竹子，防水膜往往選取土石膜。一些個別的構(gòu)件與選料都是在對于水的影響特別小，肯定是沒有用草，石圍堰那么高，木頭圍堰可以適用在水面高度在4.0m以下的工程項目上和其余的水利項目上。

4.2圍堰設(shè)計

圍堰的相關(guān)構(gòu)建標準較高，主要包括防侵蝕性能良好、堰體相對較為穩(wěn)定、安全性能高等，另外，堰體設(shè)計結(jié)構(gòu)相對較為簡潔，且便于后期的項目施工與維護環(huán)節(jié)，同時能滿足工期要求。

4.3實際運用

松木樁圍堰廣泛運用于河道整治工程中，橫向、縱向圍堰都可以使用，施工簡單，施工快速，使用此種圍堰結(jié)構(gòu)的項目有樂清市樂成特色工業(yè)園區(qū)維四河整治工程設(shè)計、樂清市樂虹平原防洪二期工程等河道綜合治理工程。

樂清市樂虹平原防洪二期工程河道導流圍堰擬采用樁木樁圍堰，堰身黏土防滲，堰頂寬度取1m，圍堰頂高程取約3.5～3.7m，底寬9.5～10.0m，迎水坡坡度為1:1.0，背水坡坡度為1:1.5，圍堰最大高度約為3.7m，西干河道整治需修建圍堰長約600m，西支河道整治需修建圍堰長約250m，東運河需修建圍堰長約330m見圖1。

圖1　松木樁圍堰斷面示意圖

5　鋼管樁圍堰

5.1特點及適應條件

鋼管樁圍堰由諸多相關(guān)材料組成，主要包括防滲膜、擋板以及鋼管建材等，鋼管主要是其堰體的支撐作用，擋板的主要功能是對其河流進行相關(guān)的阻擋，土工膜是防滲膜的主要材料。鋼管樁圍堰適用于水深大于3.5m的河道治理工程和水閘圍堰工程；此種斷面結(jié)構(gòu)斷面不會太大，可運用于基坑面較小的水閘工程。

5.2圍堰設(shè)計

鋼管樁圍堰運用于水深較大的工況下，因此設(shè)計相對復雜，需對鋼管樁框格內(nèi)的填土圍堰方案進行抗傾覆、地基整體穩(wěn)定、滲透穩(wěn)定、基坑抗隆起及抗淤深度計算等。

5.3實際運用

這種結(jié)構(gòu)形式的水閘在2005年的樂清市蒲岐鎮(zhèn)雙嶼水閘拆擴建工程中上游河流段中進行運用，滿足施工要求，在靠近水閘的附近的情況下，運行情況良好，圍堰基本沒有變形和位移。

6　混凝土圍堰

6.1特點及適應條件

混凝土技術(shù)在近些年得到不斷的發(fā)展，也開始廣泛的應用到水利施工當中，混凝土施工具有良好的防滲和抗沖擊性，在修建圍堰的時候非常適用，而且混凝土適用陳本較低，施工難度不大。采用商品混凝土，施工速率快，結(jié)構(gòu)斷面尺寸小等特點，適用于要求圍堰結(jié)構(gòu)尺寸較小的圍堰工程。

6.2圍堰設(shè)計

混凝土圍堰的結(jié)構(gòu)有重力式和懸臂式、扶壁式等結(jié)構(gòu)，一般混凝土圍堰適用于水深較大的河流段，采用懸臂式、扶壁式等結(jié)構(gòu)較多。懸臂式、扶壁式擋土墻實質(zhì)上是基于鋼筋混凝土而構(gòu)建設(shè)立的，質(zhì)量輕、斷面小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單、后期的項目施工與維護較為便捷是其特有的優(yōu)勢，從而能夠更好的發(fā)揮其特有的優(yōu)勢、作用，更快的適應其堰體的承載能力可以較好的發(fā)揮材料的強度性能，能適應承載力較低的地基。擋墻面坡常用1∶0.02～1∶0.05，背坡可直立。擋墻頂寬一般>0.3m，壁厚一般>0.3m，趾板是項目施工中使用最好質(zhì)量的材質(zhì)，板采用等厚，趾板端部厚度相對較可減薄，厚薄情況在超過但≥0.30m。扶壁式擋土材料為墻的立壁，常為厚等材料等厚，間距常取墻高的1/3～1/2,厚度約為間距的1/8～1/6,但≥0.3m 。

6.3實際運用

這種結(jié)構(gòu)形式的水閘在2005年的樂清市蒲岐鎮(zhèn)雙嶼水閘拆擴建工程外海側(cè)中進行運用，滿足施工要求，在靠近水閘的附近的情況下，既能滿足其他幾孔水閘的排水，又能滿足擋外海潮位的要求，運行情況良好，得到建設(shè)單位和主管部門的一直認可。見圖2。

圖2　扶壁式圍堰示意圖

7　總　結(jié)

綜上所述，水利工程相關(guān)建設(shè)部門根據(jù)設(shè)計工況、地形地貌、施工條件、施工材料和施工工藝的不同，通過各種不同類型圍堰優(yōu)缺點進行設(shè)計和施工，以便最大程度達到安全、經(jīng)濟。

[1]任海平.衢江游埠閘壩樞紐圍堰設(shè)計與施工[J].水利水電施工，2015(04)：78-80.

[2]陸國念,徐秋朗.龍灘水電站尾水出口枯水期圍堰設(shè)計與施工[J].紅水河，2008(03)：56-58.

[3]呂貴敏.北排河擋潮閘施工導流圍堰設(shè)計與施工[J].河北水利，2014(05)：66-68.

[4]李軍海,劉茂丕.金窩水庫加高擴容工程圍堰設(shè)計[J].廣西水利水電，2006(01)：20-22.

1007-7596(2016)07-0138-03

2016-05-30

盧樂勝(1980-)，男，浙江樂清人，工程師。

TV551.3

B