馮濤濤

(江西省水投建設(shè)集團(tuán)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(shè)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(shè)置取水口。在一期水利工程中鋪設(shè)輸水管線，沿信安公路鋪設(shè)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(cè)，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(shè)備、材料等資源能夠順利入場，在該工程項(xiàng)目中，土料資源就近解決，需結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)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(jī)供電。

2 施工導(dǎo)流及圍堰技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 導(dǎo)流方式

在信豐縣第二水廠一期水利工程項(xiàng)目中，施工導(dǎo)流與圍堰技術(shù)的應(yīng)用主要便于原水管道過河安裝、水庫取水口施工設(shè)置工作的開展，避免水流進(jìn)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(yùn)用黏土材料進(jìn)行鋪蓋。按照水利工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，土袋圍堰方式是指運(yùn)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(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行選擇。準(zhǔn)備好黏土后將其裝袋，黏土填裝完成后運(yùn)用細(xì)麻與鐵絲縫合袋口。在砌筑期間應(yīng)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(dá)到圍堰標(biāo)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(yīng)于導(dǎo)流圍堰施工期間嚴(yán)格控制施工細(xì)節(jié)，并計(jì)算導(dǎo)流水量，見式(1)[1]：

(1)

式中：Q為導(dǎo)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(dǎo)流排水時間，s；η為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取4～6。

2.2 圍堰設(shè)計(jì)

工程項(xiàng)目需進(jìn)行原水管道安裝過河時的圍堰設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)圍堰結(jié)構(gòu)時，應(yīng)在滿足水利工程施工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，以圍堰工程量最小為原則來確定圍堰軸線位置，同時應(yīng)盡可能降低導(dǎo)流圍堰工程造價，且圍堰設(shè)計(jì)需便于施工。結(jié)合信豐縣第二水廠一期工程實(shí)際情況，將土袋圍堰兩側(cè)邊坡設(shè)置為1∶1，頂寬2.0 m，迎水面采用土工膜進(jìn)行防護(hù)，表面同時運(yùn)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(yùn)用推土機(jī)與挖掘機(jī)全面清除圍堰基礎(chǔ)覆蓋層，采用分層填筑的方式構(gòu)建堰體，將填裝完成的土袋分層交錯鋪設(shè)，迎水面覆蓋土工膜，起到防護(hù)性作用，最后鋪蓋黏土即可。

(2)施工方法。運(yùn)用東方紅-75型號的推土機(jī)清除圍堰基礎(chǔ)表層，土袋圍堰施工所應(yīng)用的黏土一部分為開挖利用料，另一部分為外運(yùn)黏土料，施工前將其運(yùn)輸至施工現(xiàn)場指定位置。采用進(jìn)占填筑方式與自然壓實(shí)方式進(jìn)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(jìn)行施工。在堰體分層填筑施工時，層厚應(yīng)控制在50 cm左右，且每層運(yùn)用推土機(jī)或挖掘機(jī)碾壓4～6遍。草袋內(nèi)填裝黏土?xí)r應(yīng)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(shè)置應(yīng)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(cè)邊緣與基坑外側(cè)邊緣之間的位置控制在1.0 m左右。水利工程導(dǎo)流圍堰外形的設(shè)置應(yīng)適應(yīng)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(jié)構(gòu)的安全性。為確保導(dǎo)流圍堰切實(shí)發(fā)揮出其原本作用，必須確保圍堰結(jié)構(gòu)符合基礎(chǔ)施工要求，且堰身斷面需具有足夠的穩(wěn)定性與強(qiáng)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(hù)區(qū)，去除雜物，同時做好擋水位以下分項(xiàng)工程的驗(yàn)收工作。圍堰拆除時應(yīng)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(jìn)行圍堰拆除。采用PC-200反鏟拆除圍堰結(jié)構(gòu)，并將圍堰拆除后的材料運(yùn)輸至棄渣場。

2.4 基坑排水

水利工程導(dǎo)流與圍堰施工期間應(yīng)進(jìn)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(yáng)程要求、排水強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)、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(jìn)入西干渠或水庫，排水泵坑的布置應(yīng)做到基礎(chǔ)牢固、揚(yáng)程低、不阻礙基坑開挖、澆筑運(yùn)輸及其他工序的施工。

2.5 運(yùn)行維護(hù)

水利工程施工期間應(yīng)做好圍堰維護(hù)工作，盡可能保障圍堰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性。施工期間采取了一系列措施進(jìn)行導(dǎo)流圍堰結(jié)構(gòu)的運(yùn)行維護(hù)，具體如下：對土袋圍堰可能出現(xiàn)局部沉陷的位置進(jìn)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(yīng)及時處理應(yīng)對。導(dǎo)流圍堰結(jié)構(gòu)運(yùn)行期間需保護(hù)好岸坡與圍堰接頭部位的排水設(shè)施，若有必要可鋪設(shè)風(fēng)化砂編織袋，防止雨水沖刷，此外應(yīng)注意做好圍堰坡腳和迎水面的抗沖保護(hù)，結(jié)合水流沖刷實(shí)際情況進(jìn)行加固處理。在施工期間應(yīng)做好圍堰周圍的地表水疏導(dǎo)工作，通過就近開挖集水坑和排水溝槽進(jìn)行排水，同時做好排水設(shè)備的設(shè)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(dǎo)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(shí)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(xiàng)目在施工導(dǎo)流與圍堰技術(shù)應(yīng)用時，可根據(jù)水利工程施工要求選擇適宜的導(dǎo)流圍堰技術(shù)。

為進(jìn)一步分析水利工程中的導(dǎo)流圍堰技術(shù)應(yīng)用效果，以下圍繞木樁圍堰、鋼板樁圍堰技術(shù)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(shù)之一，木樁圍堰技術(shù)圖示見圖1。木樁圍堰技術(shù)是指準(zhǔn)備木樁，將其夯入河床之上，后續(xù)在多個木樁圍堰間設(shè)置籬笆結(jié)構(gòu)，以此形成穩(wěn)定性圍堰結(jié)構(gòu)。木樁圍堰技術(shù)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(shù)相互補(bǔ)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(shù)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(qiáng)，可在不同地理?xiàng)l件下發(fā)揮良好效果。鋼板結(jié)構(gòu)硬度高，且耐磨性強(qiáng)，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(shù)使用壽命較長，施工結(jié)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(shù)穩(wěn)定性較高，故在各類水利工程中應(yīng)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(cè)坡腳處，按照10.0 cm控制樁間距，通過實(shí)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(shí)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，仍具有較強(qiáng)應(yīng)用價值，但為保障圍堰效果，需結(jié)合水利工程實(shí)際情況進(jìn)行全面分析，從重力式、拱形式等多種圍堰型式中進(jìn)行選擇，以此確保鋼筋混凝土圍堰結(jié)構(gòu)可發(fā)揮出作用[3]。在現(xiàn)階段工程施工中，可結(jié)合水利工程實(shí)際情況從土袋圍堰技術(shù)、木樁圍堰技術(shù)、鋼板樁圍堰技術(shù)、鋼筋混凝土圍堰技術(shù)中選擇最適宜的技術(shù)手段，若可將導(dǎo)流與圍堰技術(shù)進(jìn)行組合，以此保障水利工程施工導(dǎo)流與圍堰技術(shù)應(yīng)用效果，使水利工程能順利落實(shí)[4]。

圖2 鋼筋混凝土圍堰套箱施工示意圖

4 結(jié) 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(shù)進(jìn)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(shù)發(fā)揮出了良好作用。但現(xiàn)階段施工導(dǎo)流與圍堰技術(shù)類型較多，不同技術(shù)適用于不同場景，因此，為確保技術(shù)應(yīng)用效果，應(yīng)結(jié)合水利工程實(shí)際情況做好技術(shù)選擇。