土石圍堰在江頭地湖水環境治理工程中的應用

蘇誠營

摘 要：當前，我國水利事業不斷發展，水利工程數量不斷增多。為了發揮水利工程的經濟、社會和生態效益，保障水利工程的防滲性能，一些工程項目中逐漸應用了土石圍堰施工技術，有效提升了水利工程的施工質量。本文就圍堰的分類、設計、施工要點等進行介紹，同時結合實際應用案例進行說明，為相關研究和施工人員提供參考。

關鍵詞：水利工程;土石圍堰;水環治理

中圖分類號：TV551.31 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0070-03

The Application of Earth-Rock Cofferdam in Jiangtoudi Lake

Water Environment Control Project

SU Chengying

（Xiamen Lintao Municipal Garden Construction Co.， Ltd.， Xiamen Fujian 361100）

Abstract： At present， China’s water conservancy industry is constantly developing， and the number of hydraulic engineering is also increasing， in order to give full play to the economic， social and ecological benefits of the hydraulic engineering and to ensure the anti-seepage performance of the hydraulic engineering， the construction technology of earth-rock cofferdam has been gradually applied in some engineering projects， thus effectively improving the construction quality of the hydraulic engineering. This paper introduces the classification， design and construction of cofferdam， and illustrates the practical application cases. For the relevant research， construction personnel to provide reference.

Keywords： hydraulic engineering;earth rock cofferdam;Water environment treatment

隨著我國水利工程建設經驗的積累，相關施工水平有了很大提升，許多技術、工藝、方案都已較為成熟。大部分水利工程存在涉水施工，而圍堰方案能夠更好地保證工程建設不受水的影響，因此圍堰技術是水利施工中的常見技術。

1 圍堰的基本介紹和要求

1.1 圍堰的類別

圍堰作為應對水流的一種臨時擋水建筑物，在水利工程建設中得到了廣泛應用，為永久水利工程建設提供了保障。根據圍堰使用材質的差別，它主要分為以下幾大類。

第一，土石圍堰。土石圍堰的類型較多，包括土袋圍堰、木樁竹條土圍堰、竹籬土圍堰及堆石土圍堰等。考慮到工程綜合質量和結構可靠性，還需要控制不同圍堰的基礎施工條件。①土袋圍堰：流速≤1.5 m/s，水深≤3.0 m，河床滲水性較小，淤泥較淺。②木樁竹條土圍堰：流速≤2.0 m/s，水深1.5～7.0 m，河床滲水性較小，適合應用在盛產竹木地區，能打樁。③竹籬土圍堰：流速≤2.0 m/s，水深1.5～7.0 m，河床滲水性較小，適合應用在盛產竹木地區，能打樁。④堆石土圍堰：流速≤3.0 m/s，河床滲水性極小，以石塊為施工材料，取材便捷。

對于圍堰高度較低、基礎透水性弱以及施工期較短的情況，經常也使用土工膜防滲[1]。

第二，混凝土圍堰。當前，大部分鋼筋混凝土板樁中所應用的均是空心板樁，呈圓形，芯模為鋼管，板樁榫圓形效果最佳，樁尖斜度為1∶2.5～1∶1.5。制作過程對模板剛度（大）有較高要求，需提前檢測，滿足制作要求，并控制榫口接縫密合性。板樁斷面設計需考慮板樁樁尖角度，影響因素是土質堅硬度。如果是在沉入砂礫層條件下施工，必須增設加勁鋼筋或鋼板，保證結構的可靠性。

第三，鋼板樁圍堰。從鋼板樁圍堰施工質量控制方面探究，必要條件包括鋼板樁機械性能、尺寸標準、材料質量等。打樁前必須精準測量圍堰上下游、兩岸的具體數據，觀測點設置是否合理關系到打樁位置及工程質量。一邊施工一邊檢查樁的具體位置，可結合現場作業情況適當進行調整，保證樁身垂直。下沉時可采用錘擊、振動、射水等方法，最大限度地滿足工程項目施工要求，也使其用途更加廣泛[2]。

各類圍堰的適用條件如表1所示。

1.2 設計原則

1.2.1 因地制宜設計原則。該原則主要是指充分利用當地材料，突出其較強的適應性，提高防汛搶險成效。

1.2.2 標準化設計原則。如果當地材料為土料，還需考慮沙壤土、風化料、礫質土等施工作業條件是否能滿足土石圍堰施工要求，依據防滲要求選擇防滲土料。

1.2.3 規范性設計原則。縱向圍堰坡腳流速嚴格控制為5 m/s，實施防沖結構措施，考慮圍堰坡腳流速超過5 m/s的情況[3]。

1.3 注意事項

1.3.1 防沖。考慮坡腳水流速度對圍堰沖刷程度的影響，建議在坡腳迎水面拋投石塊，起到減緩、阻礙等作用。

1.3.2 接頭。選擇嵌入岸坡與擴大接觸面的方法，改善防滲體塑性，改變接觸滲徑，保證結構穩定。

1.3.3 拆除。前期準備階段要考慮到拆除工作的各項要求。水下拆除部分，在運行條件下不用大塊石、鋼筋籠、混凝土塊體等;根據水位下降情況，把背水坡、水上部分逐層拆除;最后是枯水期的拆除工作[4]。

2 土石圍堰在江頭地湖水環境治理工程中的應用

2.1 項目概況

江頭地湖水環境治理工程內容包括河道治理長度262 m、原護岸塑石修繕500 m2、新建格埂423 m、新建跌坎5座、新建汀步2座、新建銜接踏步2座、新建銜接步道27 m、改建現狀老舊沉砂池1座、新建樓梯1座、新建污水管道2處以及新增地湖養護配電系統1套等。

2.2 圍堰結構設計

本工程在江頭地湖上下游各設置一道全斷面圍堰，上游圍堰長度為25 m，下游圍堰長度為65 m，圍堰上游至下游設置一道DN800波紋管導流，使邊灘和主槽的土工管袋干地施工。因本治理工程的水深在2 m以下，流速小于0.3 m/s，屬于河床透水性較小的土壤，所以采用土石圍堰方案。具體設計，上下游圍堰結構均采用袋裝土圍堰，其中上游圍堰頂高程為1 400 m，圍堰底寬度為8 800 mm，頂寬度為2 000 mm，臨水側與背水側1∶2.0放坡，臨水側設置防滲土工膜;下游圍堰頂高程為1 100 mm，圍堰底寬度為13 600 mm，頂寬度為2 000 mm，臨水側與背水側1∶2.0放坡，臨水側設置防滲土工膜。圍堰土料為外購，圍堰高度及尺寸及時根據現場施工進行調整。具體圍堰結構如圖1和圖2所示。

根據工程等級，本項目為5等工程，圍堰高度高出施工時可能出現的設計水位為50～70 cm，經防沖及抗穩計算滿足規范要求。

2.3 導流管的布置形式

一期導流管首先安裝在邊灘一側（假設在左側），使右側邊灘及主槽位置的土工管袋先按設計要求施工，待右側邊灘及主槽位置的土工管袋施工完成后，要等待固結時間約20 d，利用這20 d進行地湖下游沉砂池的改建。

右側邊灘及主槽的土工管袋固結強度達到設計強度的80%后，把導流管重新布置安裝在右側邊灘進行導流，左側部分邊灘進行土工管袋的施工，同時可以對主槽兩側格埂及水泥穩定碎石層、條石護面進行施工。待主槽及左側邊灘全部施工完成后拆除導流管，通過調整上下游圍堰方向，將水流引至左側邊灘進行導流，再進行左側邊灘部分土工管袋的施工[5]。

2.4 施工操作工藝

2.4.1 施工工藝流程。測量放樣→圍堰袋裝土疊放→鋪設防滲土工膜→基坑排水→圍堰拆除。

2.4.2 施工步驟。施工操作方法具體施工步驟如下。

①先分析業主需求，結合各項信息數據在實測環節進行精準對比與管控，并以書面形式報告監理工程師;再按照設計施工圖紙的坐標對中心線進行放樣，用皮尺對圍堰邊線測量并放樣，可設置標志性竹竿使放樣點更醒目，各標志物間距建議控制在3～5 m;施工人員加密內外邊線標志至0.5～1.0 m，準確控制圍堰邊線位置。

②袋裝土要水平分層、對稱堆放，每層堆放厚度為20 cm，由中間向兩邊堆放。底層堆放寬度達到要求后，兩邊按1∶2坡比逐層堆放至設計高度。

③防滲土工膜要根據施工圍堰要求的寬長進行鋪設，重疊部分不小于500 mm。

④圍堰按要求筑成后，利用抽水泵將圍堰內的積水排往外側，24 h不間斷抽水，控制圍堰內的水位，保證施工不受影響。

⑤圍堰拆除時應由下游開始，由堰頂至堰底、由背水面至迎水面逐步拆除[6]。

2.5 應用效益分析

根據江頭地湖水環境治理工程項目實際情況，采用土石圍堰施工，對本工程應用效益分析如下。

2.5.1 縮短工期。在土石圍堰施工中，就地取材，緩解了資源浪費情況。很多施工環節都可以進行機械化作業，配合采用新的工藝，圍堰施工進度快，節省前期準備時間，從而有效保障施工的整體效率。

2.5.2 減少工程造價。與傳統的混凝土壩相比，土石圍堰下的水利工程基礎施工工程量相對較小，土石圍堰的單價可降至更低。土石圍堰施工過程中，隨著挖填平衡，廢渣廢料的再利用，施工人員可以就近利用工程現場的材料，大幅節約材料的采購和運輸成本。

2.5.3 施工便利。土石圍堰在低溫嚴寒、高溫多雨的季節都可以進行施工，較混凝土圍堰更能適應不同氣候。土石圍堰壩施工具有便捷性與靈活性，能夠適應各種地形地質條件，即使是不良地基，也可以采用土石圍堰。

3 結語

土石圍堰因具有對各種地基適應性較強、便于就地取材、施工速度快以及造價低等優點，是水利工程項目中最常見的施工技術。在實際施工過程中需要嚴格遵守相應的施工要求，保障土石圍堰施工質量，為主體工程建設提供有利條件。

參考文獻：

[1]陳利.水利水電施工中施工導流和圍堰技術的運用[J].科技資訊，2020（20）：66-68.

[2]楊棟.施工導流和圍堰技術在水利水電施工中的應用研究[C]//中國智慧工程研究會智能學習與創新研究工作委員會.2020萬知科學發展論壇論文集（智慧工程二）.西安：中國智慧工程研究會智能學習與創新研究工作委員會，2020.

[3]曹際妹，喬鵬.水利工程施工導流及圍堰技術的應用分析[J].冶金管理，2020（11）：73-75.

[4]王小澤.水利施工圍堰技術應用與施工[J].中國科技信息，2021（12）：45-46.

[5]胥細望.水利工程施工中的圍堰技術[J].河南水利與南水北調，2021（5）：44-45.

[6]唐雙雙.水利施工中圍堰技術的運用與施工技術要點[J].四川水泥，2021（2）：200-201.