河道工程施工圍堰技術與實施要點分析

摘" 要：為提高河道施工質量，提高水資源開發利用效率。通過對河道施工圍堰進行研究，分析施工圍堰技術的工藝做法和適用范圍。對吹填圍堰、樁模圍堰、鋼板樁圍堰3種常見圍堰技術進行論述，明確河道施工圍堰在現場施工期間的實施要點。從排水堵漏和施工監測2個層面探討河道工程施工圍堰技術應用的注意事項。結果表明，通過對施工圍堰技術的應用，可以有效改善河水在河道里流通性，減少在施工中對一些土石的破壞，提高施工建設的生產效率，促進河道工程的良性生產建設。

關鍵詞：河道工程；圍堰技術；吹填圍堰；樁模圍堰；要點分析

中圖分類號：TV551" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）11-0181-04

Abstract： In order to improve the quality of river construction and improve the efficiency of water resources development and utilization， we conducted the research on the river construction cofferdam， and made the analysis of the technological practice and applicable scope of the construction cofferdam technology. This paper discusses three common cofferdam technologies of hydraulic fill cofferdam， pile formwork cofferdam and steel sheet pile cofferdam， thereby makes clear the implementation points of river construction cofferdam during the on-site construction. The matters needing attention in the application of cofferdam technology in river engineering construction are discussed from two aspects： drainage leakage plugging and construction monitoring. The results show that the application of construction cofferdam technology can effectively improve the fluidity of river water in the river， reduce the damage to some soil and rock during construction， improve the production efficiency of construction， and promote the benign production and construction of river engineering.

Keywords： river engineering; cofferdam technology; hydraulic fill cofferdam; pile formwork cofferdam; key point analysis

圍堰是現代河道工程常用的施工技術，通過修建圍堰結構起到防水、圍水作用，可以營造安全的施工環境。然而，早期河道工程普遍采取土石圍堰技術，該技術僅適用于水深較淺、水流緩慢的河道工程，難以滿足現階段施工要求。在這一工程背景下，如何加快施工圍堰技術創新發展步伐、建立標準化技術體系，是當前重要課題。

1" 河道工程施工圍堰技術的實施要點

1.1" 吹填圍堰

吹填圍堰技術適用于內河河道工程（圖1），現場配備挖泥船和水力挖泥設備，將挖泥船布置就位，下放排泥管道，持續將河道底部淤泥輸送至圍堰填筑區域，再將泥漿吹填至固結密實狀態。該技術設備簡單、工效高、成本低廉，不但可以迅速完成河道圍堰施工作業，還可以同步解決河道淤積問題。

在吹填圍堰施工期間，重點掌握吹填試驗、鋼管支護、鋪膜吹砂、基坑開挖和混凝土澆筑等步驟的技術操作要點。第一，吹填試驗。組織吹填試驗，通過觀察施工過程，根據試驗結果確定沉積率、固結速度等工藝參數的最佳值，對施工技術方案內容進行優化完善[1]。第二，鋼管支護。以河道現場低潮位時段作為支護施工時間，在河道內部縱向打入鋼管，圍堰四周兩側打入鋼管，將鋼管間距控制在1.0 m左右、打入深度不得低于2.0 m，由單根橫向鋼管來搭接5～6根縱向鋼管，設置連接件來固定相鄰鋼管，形成整體支護結構，在圍堰施工期間提供足夠支護力。第三，鋪膜吹砂。利用全站儀設備在現場標記圍堰軸線，清除圍堰區域和河灘岸邊地表植被、石塊等雜物，把挖泥船布置就位，河道底部插入多根定位極來固定船體位置，采取浮筒架設方法來布置排泥管，管道出口端放置在已填筑圍堰部位。前期準備工作完成后，使用挖泥船逆流開挖，根據現場地質條件來調節絞刀位置與開挖深度、寬度，分條分段開展開挖作業，開挖完畢2 h后于圍堰區域開展吹填作業，按照30°進行擺噴吹填，噴孔間距控制在1.5 m左右，分多段抽砂成枕，在砂袋頂部覆蓋土工布與放置重物，按順序依次完成靠河側、上下游側與離河側吹砂作業，要求上下層袋體充填間隔時間不小于24 h，吹填圍堰施工斷面結構如圖2所示。圍堰吹填完畢后，布置若干測點，連續開展30 d沉降觀測和位移觀測作業，直至圍堰結構趨于穩定狀態。第四，基坑開挖。確定圍堰內部水位低于警戒值后，即可挖設基坑，采取機械開挖方式，分層分段開挖基坑，也可以采取高壓射水吸砂工藝，將基坑開挖至承臺墊層標高部位。第五，混凝土澆筑。分層澆筑混凝土，單層厚度控制在0.3 m左右，嚴格控制混凝土澆筑間隔時間，上層混凝土初凝前，完成下層混凝土澆筑振搗作業，后續開展二次振搗與抹面作業，避免結構形成裂縫。

1.2" 樁模圍堰

樁模圍堰是以樁身作為承重結構，設置拉桿、水平梁與斜撐作為加強件，迎水面設置擋水防水膜布。相比于傳統草木圍堰，樁模圍堰成本低廉、現場可操作空間大、無需占用河道斷面，適用于水深不超過3 m、淤泥沉積量較小的河道工程，如果現場水深在3 m以上，則需要把樁模圍堰長度保持在100 m內，采取分段施工方式。同時，樁模圍堰分為單排樁圍堰、雙排樁圍堰2種型式。其中，單排樁圍堰適用于水深小于2.5 m的河道工程，以U形或是L形作為鋪膜形式，U形圍堰無需設置斜撐，利用鋼索對拉相對樁頭來維持樁身穩定狀態；L形圍堰在樁身搭設完畢后按順序設置鎖口梁、吊帶、水平梁等部件，按照從下到上順序鋪設砂帶、墊層以及膜布[2]。雙排樁圍堰適用于水深在2.5 m及以上的河道工程，在現場打入兩排樁體，設置系梁綁扎連接各排樁體來形成整體圍堰結構，結構穩定性遠超單排樁圍堰，立柱支撐結構如圖3所示。

在樁模圍堰施工期間，重點掌握鋼管樁打設、防滲膜布鋪設、圍堰排水三道步驟的技術操作要點。第一，鋼管樁打設。清理河道底部塊石等雜物，測量標記各處樁位，偏差控制在±5 mm以內。隨后，率先在河岸處打入鋼管立柱，拼裝成型后開展吊裝作業，在水面上方0.5 m處加設橫向鋼管支撐，把支撐件和豎向鋼管固定連接，再利用重錘把鋼管捶打至河道底部，鋼管底部插入河床。第二，防滲膜布鋪設。提前準備PVC材質帆布擋水膜布，檢查膜布質量與抗拉負荷是否達標，將膜布裁剪為規則形狀[3]。隨后，以河道下游作為起始點，向上游延伸鋪設防滲膜布，相鄰膜布搭接長度控制在3m以上，放置砂袋壓緊膜布，并在重疊部位設置鋼管支撐，避免后續在抽水期間出現塌陷問題。第三，圍堰排水。在圍堰出口處設置10 m長消能段，在圍堰進口部位上游30 m處設置魚嘴形格柵，避免雜物扎破防滲膜布。

1.3" 鋼板樁圍堰

鋼板樁圍堰本質上屬于板樁圍堰，多用于施工面積較大的河道工程，由諸多鋼板樁互相連接形成圍堰結構，把鋼板樁逐根打入工程現場，后續開展水下開挖、澆筑水下封底混凝土等作業，即可完成圍堰施工活動。此項技術有著圍護范圍大、無需額外設置支撐件、單體具備獨自抵抗傾覆與滑動功能的顯著優勢，適用于水流速較大、現場分布碎石土與風化巖等堅硬河床的河道工程，建成圍堰結構的防水性能與整體剛度遠超其他種類圍堰結構，這也是當前最為常用的河道圍堰技術。

在鋼板樁圍堰施工期間，重點掌握搭設施工導向架、插打鋼板樁、水下開挖和混凝土封底4道步驟的技術要點。第一，搭設施工導向架。為提高樁身施打精度，提前做好測量定位作業，在現場彈放圍堰軸線與標記導向架安裝位置，施工人員在水下每隔10 m打入一根樁身作為定位樁，把導向圍檁懸吊架固定安裝就位，通過螺栓連接定位鋼板樁和懸吊架，測量檢查導向圍堰中心線是否和鋼板樁軸線方向保持重合狀態，導向架結構如圖4所示。第二，插打鋼板樁。優先采取逐根打入法，在現場準備吊機、振動錘等機具設備，現場標記各處樁位，把首根鋼板樁起吊至樁位上方懸停，保持樁身和導向架緊密貼合狀態，緩慢把樁身壓入現場地層，壓樁期間持續測量調整縱橫向垂直度，首次把樁身插打深度控制在0.8倍設計入土深度，維持樁身穩定狀態，重復上述操作完成剩余樁身插打作業，再對全部鋼板樁開展二次插打作業，直至樁底到達設計標高。以河道上游側圍堰中心點作為起始點，向兩側延伸開展樁身插打作業，最終在下游側圍堰角點部位進行合龍處理。為加快打樁速度，減少樁身插打期間的入土摩擦阻力，可以提前在鋼板樁鎖扣部位均勻涂抹潤滑劑[4]。第三，水下開挖。在樁頂周邊架設首道工字鋼圍檁與安裝鋼管支撐，開展水下開挖作業，配備長臂挖機、砂石泵等機具設備，砂石泵清底期間始終保持圍堰內部、外部水位一致狀態，并把開挖淤泥土方轉運至渣土場內堆放，禁止在圍堰周邊隨意堆放，水下開挖期間依次搭設多道支撐架來維持結構穩定狀態。清底完畢后，開展現場檢驗作業，要求基坑底線到河床面標高的累計高差不超過10 cm、河床面整體高程誤差不超過20 cm，確定無誤后即可進入封閉環節。第四，混凝土封底。根據工程情況來確定封底層厚度，要求封底層完全滿足抗浮要求，制備C30混凝土作為封底材料，并在圍堰內部搭設澆筑平臺，要求有效灌注范圍完全覆蓋圍堰基底。隨后，檢查混凝土坍落度是否達標，確定無誤后，采取單側推進、單導管封底工藝，以圍堰一端作為起始點，通過導管持續灌注混凝土，向圍堰另一端整體推進灌注，最終使用較大坍落度混凝土對封底層進行找平、補料處理，養護一段時間等待混凝土固結成型。

1.4" 筑島圍堰

筑島圍堰是在河道內部使用土石等材料筑成臨時性堤壩，使其具備擋水、承載等使用功能，排凈圍堰內部積水，組織開展后續施工活動。筑島圍堰技術有著工程量小、工藝簡單、施工過程可控的優勢，需要以河道工程淺水區域作為圍堰施工范圍。在筑島圍堰施工期間，重點掌握推土清理、堰體填筑、圍堰排水3道步驟的操作要點。第一，推土清理，參照施工圖紙在工程現場彈放控制線，標記圍堰回填方位與邊緣位置。隨后，施工人員清理筑島范圍內河床分布的雜物，包括污泥、樹根等，以河道一側作為起始點，向河道內側持續推土，清理水下分布的大體積石塊等障礙物，圍堰下游區域埋設管道。第二，堰體填筑，提前準備黏土料或是石料作為填筑材料，分段開展圍堰填筑作業，通過自卸車輛把填料運往現場，采取后退法持續卸料，分層開展填筑作業，對填筑層進行夯實處理，填筑分層高度控制在0.8 m以內。如果填筑高度超標，則操縱推土機把超高部分填料推至河道內部。第三，圍堰排水，待河道水下圍堰填筑成型后，啟動水泵，持續把圍堰內部的積水、滲透水排至河道，保持圍堰內部干燥狀態。同時，考慮到筑島圍堰的防水抗滲效果較差，隨著時間推移，河道水持續滲入圍堰內部，要求施工人員定期開展排水作業，由基坑經常性排水方法取代常規的圍堰基坑一次性排水方法。

2" 河道工程施工圍堰技術應用的注意事項

2.1" 排水堵漏

在圍堰施工期間，需要對圍巖結構抗滲性能進行檢驗，如果圍堰抗滲性能無法滿足工程建設要求，則結合圍堰結構特性、工藝技術來制定專項排水堵漏方案[5]。以鋼板樁圍堰結構為例（圖5），以樁身縫隙作為滲水通道，要求施工人員提前準備棉絮等封堵材料，在全部樁身插打完畢、封底混凝土到達養護齡期后，在樁身縫隙部位嵌填棉絮材料，再行開展抽水作業，隨著圍堰內外水位發生變化，利用水位差壓力把棉絮材料完全封堵樁間縫隙空腔。同時，也可選擇使用黃油粉末、鋸末等原材料來制備混合物，在樁身接縫部位填塞混合物，或是沿圍堰外側覆蓋塑料薄膜，薄膜表面堆放沙袋等重物來固定塑料薄膜位置。最后，經過排水堵漏處理后，重新檢驗圍堰結構抗滲防水性能，確定抗滲效果達標后，方可開展承臺施工等其他施工作業，從根源上預防基坑坍塌、圍堰失效等問題出現。

2.2" 施工監測

現代河道工程的建設周期較長，受到材料老化、水流侵蝕等因素影響，所修建圍堰結構的使用性能隨時間推移逐漸下滑，嚴重時還會出現圍堰變形、基坑坍塌等工程事故，造成嚴重損失。為預防工程事故發生，消除質量安全隱患，在河道圍堰施工期間需要同步開展施工監測工作，現場布置若干數量測點，定期采集施工監測數據，對比監測數據和標準值，如果監測數據超限，立即把問題反饋給班組成員和現場管理人員，采取支護結構補強加固等處理措施，必要時疏散現場工程人員。正常情況下，河道圍堰施工監測內容包括堰頂水平位移、堰頂豎向位移、支撐軸力、圍堰內外水位等。對于堰頂水平位移監測項目，以全站儀作為監測設備，在圍堰頂部角點和中心點布置測點，一般階段和汛期階段的檢測頻率分別為2天1次和1天1次。對于堰頂豎向位移監測項目，以水準儀作為監測設備，在圍堰結構上分散布置不少于4個的監測點位，一般階段與汛期階段分別把監測頻率設定為2天1次和1天1次。對于支撐軸力監測項目，選用應變計和水準儀作為監測設備，在內支撐桿件軸力較大部位設置測點，一般階段和汛期階段的監測頻率分別為2天1次和1天1次。而對于圍堰內外水位監測項目，以水位標尺作為監測工具，在圍堰長邊中間點和圍堰內部布設監測點位，一般階段和汛期階段的監測頻率分別為2天1次和1天2次。

3" 結束語

綜上所述，為營造安全施工環境，滿足現代河道工程現場施工需求。技術人員要根據工程情況選擇恰當圍堰形式，全面掌握技術操作要點，制定科學合理的圍堰施工技術方案，并采取排水堵漏、施工監測兩項措施改善施工圍堰技術應用效果，為河道工程建設質量提供技術保障。

參考文獻：

[1] 劉東.河道工程施工圍堰技術與實施要點探尋[J].建設科技，2017（13）：114-115.

[2] 徐小文.河道整治工程中圍堰施工技術分析[J].河南水利與南水北調，2023，52（3）：51-52.

[3] 曹占林.單壁鋼圍堰深水施工關鍵技術研究[D].鄭州：鄭州大學，2022.

[4] 曹文旭.水利水電施工對于施工導流和圍堰技術的運用策略[J].陜西水利，2021（9）：189-190，195.

[5] 何匯洋，關喜才，李學文.水利施工中圍堰技術的運用和施工技術要點分析[J].內蒙古水利，2021（6）：31-32.