水工建筑中的围堰设计与应用

卢乐胜

(乐清市水利水电建筑勘测设计院，浙江 温州 325600)



水工建筑中的围堰设计与应用

卢乐胜

(乐清市水利水电建筑勘测设计院，浙江 温州 325600)

围堰是水利工程建设中的一种临时性的支护结构，换言之，水利设施的良好构建。其功能是防止水以及土壤流入建筑项目的施工地方，使水可以在围堰中进行相关的排水环节，之后对其进行基地设施的开挖、重建以及相关基础设施的搭建等。文章根据乐清市水利建筑工程设计和施工长期摸索调查情况，阐述了乐清市各种水利建筑工程中各种类型的围堰；介绍了水工建筑中围堰的各种断面形式、特点和设计参数及实际运用案例。

围堰设计；草袋围堰；土石围堰；松木桩围堰；钢管桩围堰；混凝土围堰

1　水工围堰概况

围堰是水利工程建设中的一种临时性的支护结构，换言之，水利设施的良好构建。其功能是防止水以及土壤流入建筑项目的施工地方，使水可以在围堰中进行相关的排水环节，之后对其进行基地设施的开挖、重建以及相关基础设施的搭建等。一般而言，围堰仅仅是作为河流的传输工具，此外，在某一方面，该河流传输工具在后期不需要的时候将会被逐一拆除。围堰是一种临时的保水结构，就整个水利工程设施而言，所起的作用非常重大，可谓之主导作用。以乐清水利工程为主的小型项目工程构建过程中，主要通过混凝土、钢管桩、松桩、围堰以及秸秆袋等进行相关的设计构建。由于该工程污染程度小、施工操作环节较为容易以及设计结构简单等优势，因此，围堰在河道管理中得到广泛应用，主要包括河道污水治理与维护、滩涂围堰、水闸工程、水库加固等[1]。

2　草袋围堰

2.1特点及适应条件

草袋围堰实质上是将稻草袋或布袋填砂后所堆积而成的围堰，结构紧凑，项目工程施工较为容易，通常项目施工周期的一年或一年半左右。就挡水效果而言，草袋围堰是最有效果的，不管河水的流向均能将其进行统一的阻拦，最具代表性的是纵向围堰挡水深度<3 m。

2.2围堰设计

草袋围堰的多以梯形或矩形的形式呈现，该项目工程的构建不仅基于对各个项目要求的充分考虑，主要包括防止流水渗透以及防滑等，另外还涉及相关的项目施工过程、方案、策略以及项目工程构建的各种材料等。草袋围堰的水深和顶宽比，一般为1∶1.25～1∶2.5；就项目工程的各个环节均符合实际标准且所有相关事项已经准备完毕而言，围堰的顶宽和实际的水深在一定程度上相一致，如果有急弯或是以雨水以及流水侵蚀较为严重的情况，应根据实际情况将之前设定的顶宽、水深比例适当的降低。然而，就围堰的高度而言，在构建初期应基于对相关因素的综合考虑，主要包括浪高、安全水位设定以及围堰的等级等[2]。通常情况下，堰顶高的最终设计标准与实际的水位存在一定的差距，即高出范围在1.2m左右。围堰坡的倾斜范围为比例为1∶0.5～1∶3.0，在此过程中，可将其实际的水流条件、水深等各个环节进行相应的调整。防渗膜可将其设置在堰体内部，也可将其设置在堰体外部，从而实现其最终的防渗作用。

2.3实际运用

2005年的乐清市黄华慎江老陡闸墩拆除工程中运用了这种形式的围堰，慎江水闸扩建而向下游迁移，原6个老闸墩废弃多年未拆除，成为阻水物，需拆除，该闸墩利用糯米粥拌蛎灰浆砌料(块)石，现场试凿，其强度比混凝土还硬，凿除难度较大。闸墩位于宽约35m主河道，在正常水位时(2.94m，1985年国家高程，以下同)大部分水深在3m以上，部份水深高达4.0m。草袋围堰顶宽1.5m，底宽23.5m，迎水坡坡度为1∶2.5，背水坡坡度为1∶3.0，围堰最大高度约为4.0m，施工速率快，闸墩拆除完毕后，围堰拆除方便。

3　土石围堰

3.1特点及适应条件

土石围堰是一种采用土方进行防渗，石方进行护坡防冲的围堰结构。其结构相对草袋断面紧凑，外部的块石护坡可以有效的抵制流水的冲刷。采用土石围堰具有以下好处：第一点，获得良好效益。相对于混凝土围堰来说，土石围堰的方良要大于其6倍，而且支出仅为它的五分之一，而且在随着使用废渣废料和挖填平衡，支出会更少；第二点，随着新工艺的出现和使用，在不断发展大型机械应用，对于土石围堰来说其进度和质量都会得到提高；第三点，相比于混凝土围堰，土石围堰更具适应性，对于不同气候，特别是炎热多雨和严寒低温的特殊气候的适应和应用；第四点，土石围堰还能够使用更为复杂的地理环境，包括不同的地质、地形，尤其在不良地基处，经过相应的处理都可以进行土石围堰[3]。

3.2围堰设计

土石围堰必须满足非常安全，牢固，抗渗各项能力都好的，构造条件简单，实施容易，方便拆卸和能运用本地资源选取料碴，而且能达到工期要求，材料一定是质的牢固，抗水能力强的。配料理的石籽≤30cm，另外20～30cm的石块含量在30%最好。围堰防渗土料从土料场取用，土质的含水量要对于35%。土石围堰的断面一般为复合型断面[4]。

3.3实际运用

在乐清标准海塘加固、滩涂围垦工程中的水闸工程广泛运用这种形式的围堰，外部的块石护坡还可以兼做施工道路，水闸完工后，块石还可以重新利用。

4　松木桩围堰

4.1特点及适应条件

松木桩围堰是通过顶梁构造，隔板，防水膜和一些固定条件形成的，其顶梁构件是选取木头桩，隔板的触及面选取竹子，防水膜往往选取土石膜。一些个别的构件与选料都是在对于水的影响特别小，肯定是没有用草，石围堰那么高，木头围堰可以适用在水面高度在4.0m以下的工程项目上和其余的水利项目上。

4.2围堰设计

围堰的相关构建标准较高，主要包括防侵蚀性能良好、堰体相对较为稳定、安全性能高等，另外，堰体设计结构相对较为简洁，且便于后期的项目施工与维护环节，同时能满足工期要求。

4.3实际运用

松木桩围堰广泛运用于河道整治工程中，横向、纵向围堰都可以使用，施工简单，施工快速，使用此种围堰结构的项目有乐清市乐成特色工业园区维四河整治工程设计、乐清市乐虹平原防洪二期工程等河道综合治理工程。

乐清市乐虹平原防洪二期工程河道导流围堰拟采用桩木桩围堰，堰身黏土防渗，堰顶宽度取1m，围堰顶高程取约3.5～3.7m，底宽9.5～10.0m，迎水坡坡度为1:1.0，背水坡坡度为1:1.5，围堰最大高度约为3.7m，西干河道整治需修建围堰长约600m，西支河道整治需修建围堰长约250m，东运河需修建围堰长约330m见图1。

图1　松木桩围堰断面示意图

5　钢管桩围堰

5.1特点及适应条件

钢管桩围堰由诸多相关材料组成，主要包括防渗膜、挡板以及钢管建材等，钢管主要是其堰体的支撑作用，挡板的主要功能是对其河流进行相关的阻挡，土工膜是防渗膜的主要材料。钢管桩围堰适用于水深大于3.5m的河道治理工程和水闸围堰工程；此种断面结构断面不会太大，可运用于基坑面较小的水闸工程。

5.2围堰设计

钢管桩围堰运用于水深较大的工况下，因此设计相对复杂，需对钢管桩框格内的填土围堰方案进行抗倾覆、地基整体稳定、渗透稳定、基坑抗隆起及抗淤深度计算等。

5.3实际运用

这种结构形式的水闸在2005年的乐清市蒲岐镇双屿水闸拆扩建工程中上游河流段中进行运用，满足施工要求，在靠近水闸的附近的情况下，运行情况良好，围堰基本没有变形和位移。

6　混凝土围堰

6.1特点及适应条件

混凝土技术在近些年得到不断的发展，也开始广泛的应用到水利施工当中，混凝土施工具有良好的防渗和抗冲击性，在修建围堰的时候非常适用，而且混凝土适用陈本较低，施工难度不大。采用商品混凝土，施工速率快，结构断面尺寸小等特点，适用于要求围堰结构尺寸较小的围堰工程。

6.2围堰设计

混凝土围堰的结构有重力式和悬臂式、扶壁式等结构，一般混凝土围堰适用于水深较大的河流段，采用悬臂式、扶壁式等结构较多。悬臂式、扶壁式挡土墙实质上是基于钢筋混凝土而构建设立的，质量轻、断面小、内部结构简单、后期的项目施工与维护较为便捷是其特有的优势，从而能够更好的发挥其特有的优势、作用，更快的适应其堰体的承载能力可以较好的发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基。挡墙面坡常用1∶0.02～1∶0.05，背坡可直立。挡墙顶宽一般>0.3m，壁厚一般>0.3m，趾板是项目施工中使用最好质量的材质，板采用等厚，趾板端部厚度相对较可减薄，厚薄情况在超过但≥0.30m。扶壁式挡土材料为墙的立壁，常为厚等材料等厚，间距常取墙高的1/3～1/2,厚度约为间距的1/8～1/6,但≥0.3m 。

6.3实际运用

这种结构形式的水闸在2005年的乐清市蒲岐镇双屿水闸拆扩建工程外海侧中进行运用，满足施工要求，在靠近水闸的附近的情况下，既能满足其他几孔水闸的排水，又能满足挡外海潮位的要求，运行情况良好，得到建设单位和主管部门的一直认可。见图2。

图2　扶壁式围堰示意图

7　总　结

综上所述，水利工程相关建设部门根据设计工况、地形地貌、施工条件、施工材料和施工工艺的不同，通过各种不同类型围堰优缺点进行设计和施工，以便最大程度达到安全、经济。

[1]任海平.衢江游埠闸坝枢纽围堰设计与施工[J].水利水电施工，2015(04)：78-80.

[2]陆国念,徐秋朗.龙滩水电站尾水出口枯水期围堰设计与施工[J].红水河，2008(03)：56-58.

[3]吕贵敏.北排河挡潮闸施工导流围堰设计与施工[J].河北水利，2014(05)：66-68.

[4]李军海,刘茂丕.金窝水库加高扩容工程围堰设计[J].广西水利水电，2006(01)：20-22.

1007-7596(2016)07-0138-03

2016-05-30

卢乐胜(1980-)，男，浙江乐清人，工程师。

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