水利設計中圍堰技術的應用分析

◎王向榮 淮安市水利勘測設計研究院有限公司

胡懷明 楚雷剛 南京市溧水區水務局

1.水利設計中常用的圍堰技術分析

水利設計中，通過采用科學穩定的圍堰技術可以保證水利施工的質量安全，而圍堰技術包括多種不同類型，施工方在施工時必須對圍堰技術進行合理選擇才能真正保證施工質量。現階段水利設計中常見的圍堰技術主要包括土石圍堰技術、混凝土圍堰技術等，下面進行分別介紹。

1.1 土石圍堰技術

土石圍堰技術是指使用土、土袋或者木樁竹條竹籬土等土石原料和物品，按照順序進行錯縫堆疊，從而形成滿足工程所需高度以及厚度的圍堰。土石圍堰技術又可分為使用條件不同的多種技術，包括土圍堰技術，限制水深大于等于1.5米、水流速小于1米每秒，同時適用于河邊深度較淺以及河床滲水性小的區域；土袋圍堰技術，限制水深大于等于三米，水流速小于等于1.5米每秒同時適用于淤泥較淺或者河床水深較小的區域；其余還包括木樁竹條土竹籬土圍堰技術、堆石土圍堰技術等。土石圍堰技術在運用時要特別注意土質，最適宜的土質是黏質土，砂土也可以投入使用，在使用砂土時由于抗滲效果弱于黏質土，需要擴大圍堰的堰身寬度，但是不能使用淤泥土進行圍堰，土石圍堰技術的優勢在于原材料較易獲取，甚至可以從施工地點就地取材，施工成本較低，但是缺點在于對水流流速的要求較高，不能過大過快，因此在很多情況下不適用。

1.2 混凝土圍堰技術

鋼筋混凝土圍堰技術在現階段水利設計中是采用次數最多、最為常見的圍堰技術，混凝土圍堰技術的堰體主要部分即為鋼筋混凝土結構，此項技術的最大優點就是擁有非常高的承載能力、堰體的穩定性非常強，就實際情況而言，混凝土圍堰在選取時還是會受到地質條件和施工場地的限制，但是混凝土圍堰仍然擁有大強度、良好導水性以及抗滲透性能，并且混凝土的澆筑技術也較為成熟，施工便利，因此在開展一些較大規模的水利工程時一般最為適用。但是混凝土圍堰技術也存在缺點，即整體的造價較高，因此在使用時要對施工現場條件進行全面分析，根據具體使用需求進行合理選取。

1.3 鋼板定樁圍堰技術

鋼板定樁圍堰技術是適用性最強的水利工程圍堰施工技術之一，這種技術可以應用在條件具有較大差別的不同地理環境中，鋼板定樁圍堰技術的施工原理就是將鋼板樁作為主體，進行圍堰施工，鋼板樁的材質硬度較為良好，并且擁有性質較好的耐磨性和穩定性，因此鋼板樁在水流較快或者水流速度較快的流域里都可以靈活使用，除此之外，鋼板樁的化學性質較為穩定，因此擁有較長的使用年限，在施工尾聲階段進行拆除之后還可以對其進行重復使用，從而可以節約使用成本。但是在使用鋼板定樁圍堰技術時也要注意對施工區域地質環境進行考察，要保證區域的巖石和土質構造穩定，打入板樁之后不會發生松動。

鋼板樁圍堰技術又可以根據鋼板的分布形式分為單行板樁以及雙行板樁兩種類型，單行板樁的應用方式為在河流流域背面的一側打入板樁，在板樁周圍建設支撐部，通過支撐部來對其進行穩定；雙行板樁的應用方式為在河床打入兩列板樁，在板樁與河床之間距離河床近的位置根據地質結構進行支撐部建設，雙行板樁與單行板樁相比更為牢固穩定。

1.4 漿砌石塊圍堰技術

此項技術與土石圍堰技術有相似之處，但是所用的石料更為標準，砌筑方式也更為精細，漿砌石塊圍堰技術的施工流程為通過使用石塊進行分層砌筑，每層之間預留一定厚度的間隙隔開，還可以使用輔助線等輔助工具進行施工，目的在于避免石塊堆砌過程中出現空洞從而影響圍堰的安全性。在使用漿砌石塊圍堰技術時有三點需要特別注意，一是在進行施工前準備工作時要注意將所有石塊全部浸濕，二是在施工過程中如果出現內部縫隙要馬上進行填充，絕對不可忽視，三是在填充縫隙的同時對如果發現直接出現的外部縫隙也要根據施工設計要求和安全條例進行修復。

2.圍堰技術的設計原則

2.1 緊密性

圍堰在設計和建設時一定要避免出現滲漏的現象，而滲漏現象最常出現的部位就是圍堰的接頭處，由于圍堰處于自然水流區域，如果圍堰接頭這部分或者其它部位出現了滲漏，水流會通過滲透作用使得裂縫逐漸擴張增大，從而導致圍堰的穩定程度出現問題，使得圍堰的作用大打折扣甚至失去作用。因此在進行圍堰設計時必須注意提高圍堰本身的緊密型，防止圍堰出現裂縫滲漏的現象，設計人員可以增大圍堰接頭處的橫截總面積，同時也可以增大圍堰的地下深度，提高圍堰和地底巖體的連接緊密程度和抗水流沖擊的能力。

2.2 穩定性

穩定性是圍堰最重要的特性，建設圍堰的作用就在于通過圍堰對水流進行倒流，并且防止水流滲入，從而對圍堰下游的施工場所進行保護，圍堰在建設完成之后要時刻迎接水流的沖擊，因此圍堰要保證當水流沖擊速度快的情況下也能保持穩定性。為了實現這一點，設計人員要在進行圍堰構造設計之前仔細對施工區域的土壤條件等地質條件和水文條件進行調查，并對土地進行基底加固。舉例來說，若所調查區域的淤泥淤積情況較為嚴重，就要對淤泥軟土進行挖掘鏟除之后再進行施工，從而保證圍堰在建設之后的穩定性，不使其出現沉降情況，在圍堰建設完畢之后也要對其進行穩定性檢查，時刻保證圍堰的安全。

2.3 易拆除性

對于絕大多數的水利工程而言，圍堰都是會在工程的建設后期或者建設完成后進行拆除的，只有少部分的工程會將圍堰進行保留。如果在水利工程設計中提到了圍堰是一項臨時性的建設工程，則在圍堰的前期設計和具體建設施工過程中就要保證后期圍堰能夠及時拆除，同時也要注意兼顧圍堰質量達標，易拆除性最為良好的圍堰類型是鋼板定樁圍堰，并且在上文中也提到了鋼板樁圍堰具有較為簡單的設計結構，拆除之后還可以進行重復利用。

3.水利設計中圍堰技術的設計與施工要點分析

3.1 仔細考察地質和水文結構

水利施工區域的地質和水文結構會對圍堰造成最直接的影響，因此在進行設計與施工之前要詳細對這部分內容進行考察，并確定：①圍堰在這種水流流速和土質條件之下該采用何種形式的結構。②制定設計方案時，圍堰施工的每個步驟該如何進行，這部分內容要具體化，從前期材料采購、中期施工到后期保養以及拆除等方面都要兼顧到。③如果出現圍堰異常滲漏、水流量突然加大例如暴雨等情況，該如何制定應對方案。考慮到這幾點能夠大大增加圍堰的設計合理性。

3.2 對施工時的技術操作進行實時監測

在工程設計時所制定的圍堰設計規劃是圍堰施工的主要參考資料和施工依據，但是在實際情況中還需要注意實際情況的變化，這里不僅指的是注意自然條件的變化，更需要注意圍堰施工中的人為技術操作，尤其是對一些比較難以注意和監測的施工區域例如圍堰底部滲漏程度等，更需要著重進行處理。相關設計人員首先要根據設計規劃進行施工監管，同時要對圍堰的具體施工過程進行分部技術控制，防止出現安全隱患，要通過采用專業的動態檢測設備進行實時檢查，尤其是對于圍堰的滲漏現象，不僅要檢測有無出現情況，還要檢測滲漏的水量，從而便于在第一時間制定處理對策，保證圍堰施工的技術合理性和圍堰施工的安全性。

4.總結

隨著基礎設施建設的發展，我國水利工程建設數量不斷增加，與此同時對水利工程的質量要求也越來越高，而圍堰技術作為水利工程的建設保障最為關鍵的技術之一，更需要進行科學而合理的設計。本文對水利設計中圍堰技術的應用進行了分析，分別對水利設計中常用的圍堰技術—土石圍堰技術、混凝土圍堰技術、鋼板定樁圍堰技術以及漿砌石塊圍堰技術進行了研究，對圍堰技術的設計原則進行了介紹，并針對圍堰技術的具體施工過程，對施工的要點進行了總結。相關人員要注意有關技術的發展潮流，可以預見到，在之后的圍堰建設過程中，整體技術和施工方向必將向著信息化、自動化、標準化和安全化的方向發展，圍堰技術將會實現持續而穩定的進步。