新型圍堰技術(shù)在河道工程中的應(yīng)用研究

胡 瑩

（惠州市華禹水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 惠州 516000）

1 引言

我國具有全球最強(qiáng)的基建能力，社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施比較完善，而在基礎(chǔ)設(shè)施中河道工程占有重要地位。河道工程作為公益性質(zhì)的水利工程，不會(huì)產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益，但會(huì)間接產(chǎn)生巨大生態(tài)效益。河道工程一般可分為長河段工程及局部河段工程，局部河段工程主要是指城市河道治理，對(duì)美化城市、降低污染、防治水土流失、保障土壤肥力等具有重要作用。但是，由于河道施工會(huì)對(duì)周圍河域企業(yè)、居民生產(chǎn)生活造成一定影響，為了保證工程質(zhì)量，常常在河道工程中應(yīng)用圍堰技術(shù)控制施工現(xiàn)場(chǎng)，搭建較為堅(jiān)固的保護(hù)結(jié)構(gòu)，將施工范圍置于半封閉的狀態(tài)下，減少施工對(duì)外界的干擾，使施工人員從容地進(jìn)行排水作業(yè)、基坑開挖和附屬建筑物的施工等。從這方面來看，研究圍堰技術(shù)在河道工程中的應(yīng)用具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，能促進(jìn)河道工程施工技術(shù)的革新。

2 河道工程施工原則

河道工程主要是采取有效措施，對(duì)原有河道進(jìn)行加固、改造，使其能更好發(fā)揮防洪排澇功能，它是水利工程中的重要內(nèi)容。隨著現(xiàn)代科技發(fā)展與城市化建設(shè)，河道工程建設(shè)要求有所提升，需要科學(xué)應(yīng)用新型圍堰技術(shù)，保證施工質(zhì)量水平，提升城市安全。因此，聯(lián)系實(shí)際情況分析新型圍堰技術(shù)在河道工程中的應(yīng)用十分必要。新時(shí)期，河道工程施工必須從多元角度考慮，嚴(yán)格遵循以下施工原則，保證河道工程的經(jīng)濟(jì)性與生態(tài)性。

2.1 保證水面率

目前，我國所進(jìn)行的河道工程均為內(nèi)河河道工程，其貫穿城市，不僅具有排洪排澇功能，還具有綠化、觀賞、水土保持等功能，為城市規(guī)劃及建設(shè)提供方向，保證水量可以為城鎮(zhèn)居民提供休閑娛樂場(chǎng)所，提升城市居民整體幸福感。因此，在施工前期階段，應(yīng)將重點(diǎn)放在滿足防洪排澇功能上，要求水面率達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)生態(tài)環(huán)境改善奠定基礎(chǔ)。

2.2 保證河網(wǎng)水系暢通無阻

一些內(nèi)河河道承擔(dān)著運(yùn)輸貨物的功能，應(yīng)定期對(duì)其進(jìn)行修繕、疏浚，保證水系暢通，突出河道的經(jīng)濟(jì)性，提高河道的非功能性，針對(duì)不同情況可采取差異化疏通措施。

2.3 因地制宜原則

應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境、生態(tài)等，制定施工方案與策略，避免影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)。我國幅員遼闊，各地地勢(shì)、氣候差異較大，加之城市發(fā)展不同，因此，河道在各城市中承擔(dān)的功能也有所不同，尤其是南北方城市河道差異性較大，在施工前應(yīng)詳細(xì)調(diào)查當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等要素，制定合理的施工方案。在整個(gè)施工過程中，圍堰施工是河道工程的起點(diǎn)，其施工也需要考慮地域性差異，結(jié)合實(shí)際情況選擇施工材料，避免圍堰出現(xiàn)腐蝕、滲漏、崩塌等情況，提高施工穩(wěn)定性。

3 圍堰施工的基本要求

由于河道工程施工涉及城市形象和居民生產(chǎn)生活，為了使施工現(xiàn)場(chǎng)更規(guī)范、加快施工進(jìn)度、保證工程質(zhì)量，往往會(huì)應(yīng)用圍堰技術(shù)，將整個(gè)施工區(qū)域以圍堰的形式進(jìn)行隔擋，控制施工現(xiàn)場(chǎng)，避免對(duì)城市環(huán)境造成較大影響。

3.1 做好實(shí)地勘察

施工工序、順序、材料選擇等工作均需根據(jù)勘察結(jié)果來確定，同時(shí)，做好實(shí)地測(cè)量，收集基礎(chǔ)性資料，為后續(xù)圍堰施工提供數(shù)據(jù)參考。

3.2 制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕し桨?/h3>

根據(jù)河道水量、浪高、最高水位等數(shù)據(jù)，選擇合適的圍堰技術(shù)，保證圍堰技術(shù)的適用性。采取綠色施工理念，現(xiàn)場(chǎng)全封閉施工，施工垃圾應(yīng)及時(shí)運(yùn)走，并交由相關(guān)部門處理。

3.3 注意施工細(xì)節(jié)

注意堰內(nèi)平面尺寸、滲漏、排水等施工細(xì)節(jié)。且圍堰結(jié)構(gòu)、斷面必須達(dá)到強(qiáng)度、穩(wěn)定性和防水等各項(xiàng)指標(biāo)要求。

3.4 保證工程的穩(wěn)定性

若河道工程為長期性工程，應(yīng)保證工程的穩(wěn)定性，同時(shí)，砌筑護(hù)坡、架設(shè)防浪層，保證工程持續(xù)、安全、穩(wěn)定進(jìn)行。河道圍堰施工時(shí)，在做好基礎(chǔ)質(zhì)量保證的同時(shí)，需強(qiáng)化各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

4 新型圍堰施工技術(shù)在河道工程中的設(shè)計(jì)原則

4.1 保證現(xiàn)代化河道工程的更新速度

若想將新型圍堰技術(shù)科學(xué)合理地運(yùn)用到河道工程的具體施工過程中，就必須設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)化的施工方案，要考慮到其適用范圍，還要綜合分析建設(shè)要求及河道工程的實(shí)際情況，并按照當(dāng)前河道施工情況為新型圍堰技術(shù)的使用指明方向，合理優(yōu)化新型圍堰技術(shù)，使河道工程發(fā)揮最大的應(yīng)用價(jià)值，確保河道工程建設(shè)與現(xiàn)實(shí)科學(xué)技術(shù)發(fā)展情況相吻合。

4.2 科學(xué)合理規(guī)劃施工布局

伴隨著我國水利工程建設(shè)的飛速發(fā)展，新型圍堰技術(shù)的應(yīng)用不斷更新升級(jí)。因此，施工過程中既要提高施工技術(shù)水平，又要不斷優(yōu)化新型圍堰技術(shù)的施工方案，引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，深入學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)，加強(qiáng)施工布局的監(jiān)控措施，確保河道工程能采用自動(dòng)化、智能化的施工技術(shù)。

4.3 完善新型圍堰技術(shù)設(shè)計(jì)方案

改造與調(diào)整圍堰的施工設(shè)備，確定新型圍堰技術(shù)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化性能，要保證新型圍堰技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)際施工情況相符合,必須嚴(yán)格遵循工程規(guī)范化制度開展施工。總之，新型圍堰施工工藝及施工方法可以減小施工難度、降低工程造價(jià)、縮短施工工期，水利工程部門應(yīng)進(jìn)一步完善圍堰技術(shù)的運(yùn)用，以確保水利工程順利施工。

4.4 加強(qiáng)新型圍堰信息化管控

信息化手段能更加快速精準(zhǔn)地掌握項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行情況，提升項(xiàng)目的安全與質(zhì)量。如在新型圍堰施工過程中，應(yīng)用信息化技術(shù)進(jìn)行工程管理，創(chuàng)新信息傳送設(shè)備，通過審批系統(tǒng)對(duì)施工方案進(jìn)行評(píng)審，動(dòng)態(tài)監(jiān)控施工進(jìn)度，以便實(shí)時(shí)掌握施工情況。

5 新型圍堰技術(shù)在河道工程中的應(yīng)用

隨著時(shí)代發(fā)展、科技進(jìn)步，新的施工工藝、施工方法層出不窮，為河道工程施工質(zhì)量提升創(chuàng)造了有利條件。在嚴(yán)格遵循河道工程施工原則的同時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇新型圍堰技術(shù)，以滿足河道工程建設(shè)要求，提高河道工程質(zhì)量。

5.1 膠凝砂礫石圍堰技術(shù)

膠凝砂礫石圍堰技術(shù)是通過將膠凝材料、水與河床砂礫石或開挖的廢棄巖基材料混合在一起，形成一種價(jià)格低廉的筑壩材料，是一種介于堆石壩材料、碾壓混凝土之間的圍堰技術(shù)。目前，這項(xiàng)技術(shù)在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用較為廣泛，如日本、法國等一些國家，在水利工程中已普遍應(yīng)用這一圍堰技術(shù)。該技術(shù)也被應(yīng)用于我國的一些水利工程，如街面水電站下游圍堰、瀾滄江功果橋水電站大壩上游圍堰，相較于土石圍堰，膠凝砂礫石圍堰技術(shù)具有較強(qiáng)的抗沖刷能力，允許表面過流，剛度、強(qiáng)度都能達(dá)到較高要求，且與地基之間能達(dá)成較好的適應(yīng)關(guān)系，減少地基處理難度。從性能上來看，與碾壓混凝土圍堰技術(shù)之間的差異不大，且就地取材，做到廢物利用，能夠極大程度上減少水泥用量，降低工程造價(jià)，減少工程的前期投資與工期，優(yōu)勢(shì)較為明顯，同時(shí)，具有一定的生態(tài)價(jià)值，可以減少圍堰施工對(duì)周圍河道、環(huán)境的影響，符合綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展理念。

5.2 吹填圍堰技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，堰體主要是由上下兩個(gè)部分組成，上部堰體是由吹填的砂礫石備用料組成，下部是由挖泥船吹填的砂礫石構(gòu)成，通過人力或機(jī)械將砂礫石運(yùn)輸?shù)窖唧w頂端，吹填需要應(yīng)用到的圍堰子體是將砂礫石裝在編織袋后填筑而成，防沖是利用袋裝砂礫石、碴石鋪設(shè)堆砌而成，黏土心墻主要起到防滲作用，保證圍堰質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中，由于水頭差較小，因此，并不需要較大的橫斷面積，可有效減少工程量，施工材料也是就地取材，幫助施工單位減少材料費(fèi)用與運(yùn)輸費(fèi)用、控制成本，在不損壞周圍耕地、不破壞周圍生態(tài)環(huán)境的情況下完成施工。另外，挖泥船作為吹填的主要機(jī)械設(shè)備，具有施工速度快的特點(diǎn)，同時(shí)，還能疏浚河道，對(duì)于河道工程整體進(jìn)度起到較好的推動(dòng)作用，普及應(yīng)用價(jià)值極高。

5.3 新型貧膠硬填料圍堰技術(shù)

新型貧膠硬填料圍堰技術(shù)是一種新型碾壓混凝土技術(shù)，屬于全新工藝，是在河床砂礫石、開挖棄渣等材料中，加入少量膠凝材料，即水泥與粉煤灰二者比例為1:1，在經(jīng)過簡(jiǎn)單攪拌后，填筑到指定區(qū)域完成碾壓施工，在一些臨時(shí)工程中，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分明顯。新型貧膠硬填料圍堰技術(shù)兼顧了混凝土面板堆石壩及碾壓混凝土壩的優(yōu)點(diǎn)。

（1）在其壩體結(jié)構(gòu)上，仍然以混凝土面板堆石壩結(jié)構(gòu)為主，由防滲混凝土組成的面板及堆石體構(gòu)成，具備良好的堅(jiān)固性能及抗沖擊性能。

（2）該技術(shù)在材料選取上應(yīng)用了碾壓混凝土，這也是該技術(shù)與混凝土面板石壩技術(shù)最明顯的區(qū)別，加強(qiáng)了圍堰的穩(wěn)固性，并且在坡度設(shè)計(jì)上更加靈活，更符合工程需求。

（3）該技術(shù)與膠凝砂礫石圍堰技術(shù)相比，膠凝材料的配比降低、骨料可就地取材，但要多出分揀骨料的步驟，需采用粒徑更大的骨料，增強(qiáng)圍堰的抗沖擊性能，值得進(jìn)一步推廣。

5.4 土工格柵砂土圍堰技術(shù)

河道工程中，如何處理軟土地基是要考慮的重要問題。土木格柵砂土圍堰，就是基于軟土地基，通過在地基上鋪設(shè)土木格柵進(jìn)行加固處理，利用膜袋沖刷技術(shù)，在周圍砌筑圍堰堰體。土木格柵的應(yīng)用，能有效提高砂土自身壓縮強(qiáng)度，提高復(fù)合地基自身承載力，相對(duì)地堰體橫斷面尺寸也會(huì)有所減少。在設(shè)計(jì)河道工程圍堰時(shí)，必須注意圍堰攔洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期應(yīng)該為5～10年一遇，也就是說，必須按照5年一遇的洪水頻率，截取圍堰設(shè)計(jì)流量，然后根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)圍堰的強(qiáng)度、寬度、邊坡坡率等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而充分發(fā)揮土木格柵砂土圍堰技術(shù)的作用，提高圍堰安全性與穩(wěn)定性。總之，該技術(shù)適用于地基較軟的河道工程，為避免格柵重量對(duì)地基的影響，格柵的重量較小，抗沖擊能力較弱，容易隨水流移動(dòng)，因此，在施工中要注意這一特點(diǎn)，選取枯水期施工，或水流平穩(wěn)的狀態(tài)，不可在水流急湍的狀態(tài)下施工。目前，這一技術(shù)普遍應(yīng)用于公路路堤、港口堆場(chǎng)區(qū)和水利岸堤等地基較軟的工程中，解決傳統(tǒng)砂土圍堰下邊坡不穩(wěn)定的問題。

5.5 雙壁鋼與吹砂組合圍堰技術(shù)

雙壁鋼與吹砂組合圍堰技術(shù)根據(jù)施工承臺(tái)的形狀、尺寸等，在外圍布置吹砂圍堰，使圍堰內(nèi)外的河水，能處于一種相互分離的狀態(tài)。在完成分離后，圍堰內(nèi)部的水需要利用泥漿泵抽出，待河水基本排出后，將井點(diǎn)降水系統(tǒng)設(shè)置于吹砂圍堰的內(nèi)側(cè)，防止因內(nèi)外水差較大引起砂層滲漏、管涌等現(xiàn)象。將已拼裝好的雙壁鋼圍堰，在卷揚(yáng)機(jī)的幫助下進(jìn)入圍堰內(nèi)部，在高壓水槍強(qiáng)力沖擊下，使圍堰隨著河床降低，下沉到指定位置。雙壁鋼與吹砂組合圍堰技術(shù)能有效減少工程工期，雙壁鋼圍堰可以提前裝好，也就是說在吹砂圍堰的同時(shí)，雙壁鋼圍堰就能開始拼裝，有效提高圍堰施工效率，加快整體工程進(jìn)度，提高河道工程整體經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

5.6 堆石混凝土圍堰技術(shù)

堆石混凝土圍堰技術(shù)是利用自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)性抗分離性能，延伸并發(fā)展起來的一種圍堰施工技術(shù)，由大體積石塊、自密實(shí)混凝土構(gòu)成。水泥用量少、水化熱低，且成型后，整體體積十分穩(wěn)定，綜合性能較高，低碳環(huán)保，與當(dāng)前綠色環(huán)保、時(shí)代發(fā)展主題相適應(yīng)，不僅可以有效提高工程施工質(zhì)量，還能體現(xiàn)河道工程的生態(tài)價(jià)值。堆石界面可與自密實(shí)混凝土膠結(jié)在一起，全面提高圍堰工程的抗?jié)B性、密實(shí)度與整體強(qiáng)度。堆石混凝土圍堰技術(shù)提出以后，在國內(nèi)有著較為廣泛的應(yīng)用，其提高了機(jī)械化程度，大大縮短了工期，解決了傳統(tǒng)圍堰胸墻以人工為主、耗時(shí)較長的問題，并且在混凝土配合比上增加粉煤灰等摻和料的用量，降低水泥用量，避免了圍堰出現(xiàn)裂縫等問題，增加了圍堰的堅(jiān)固性。它具有施工技術(shù)簡(jiǎn)單、速度快、造價(jià)低等諸多優(yōu)勢(shì)，且應(yīng)用前景較好。

5.7 樁模復(fù)合圍堰技術(shù)

樁模復(fù)合圍堰是以立樁作為圍堰的主要承重結(jié)構(gòu)。以立樁背后斜撐、拉桿等作為支撐結(jié)構(gòu)確保其整體穩(wěn)定性，利用水平擋板的擋水功能，增加整個(gè)圍堰的穩(wěn)定性，起到傳遞水壓的作用。將特殊材料制作成的防滲膜布作為墊層，使圍堰本身具備較好的防水性能。在實(shí)際應(yīng)用中，解決了城市內(nèi)部河道治理中容易污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境的問題，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）施工簡(jiǎn)便、迅速。主要采用的是鋼管、不透水防滲膜，施工速度快，可操作空間大，相對(duì)于傳統(tǒng)圍堰技術(shù)，能有效減少運(yùn)輸大量黏土所帶來的成本支出，實(shí)現(xiàn)有效的成本控制。

（2）河道占用面積小。不會(huì)占用較大的河道斷面，適用于水深≤3m、波浪小、沉積淤泥小的一些河道工程內(nèi)；當(dāng)河道水深超過3m，就需要額外做好加固措施，保證圍堰穩(wěn)定性。

（3）經(jīng)濟(jì)效益高，且具有環(huán)保性能。鋼管樁具有可重復(fù)應(yīng)用的特性，可有效減少施工成本，節(jié)約材料支出，對(duì)河道也不會(huì)造成污染，應(yīng)用價(jià)值較高。

6 結(jié)語

從整體上來看，河道工程圍堰施工是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，一旦出現(xiàn)問題將直接威脅到工程進(jìn)度與質(zhì)量。其設(shè)計(jì)必須遵循合理、簡(jiǎn)單、圍堰接頭結(jié)構(gòu)緊密、構(gòu)筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等原則，才能保證設(shè)計(jì)質(zhì)量符合工程需要。因此，應(yīng)結(jié)合圍堰設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，選擇適合的圍堰技術(shù)，提高技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量，促進(jìn)我國水利建設(shè)工作穩(wěn)定開展。