论施工导流和围堰技术在汾河二坝工程的合理选用

赵士伟

（山西省水利水电工程建设监理有限公司 山西太原 030002）

0 引言

汾河二坝枢纽工程位于汾河中游的清徐县长头村西，是一座以灌溉为主的大（II）型水闸工程。汾河二坝拦河闸除险加固工程由旧闸加固改造8孔，新建水闸4孔、新建启闭机房、启闭机制安、公路桥、地基处理、拦河坝、上下游堤防、水闸观测、机电及金结安装等组成。拦河闸的闸基持力层为第四系全新统晚期洪冲积（Q4pa1-2）浅黄、浅青灰色低液限粉土，局部砂粒含量增大为含砂低液粉土，夹低液限黏土及粉土质砂透镜体，其承载力为80～90 kPa。

根据现场不同的工程情况选用相应的导流形式和围堰技术，可以缩短施工工期，提高经济效益与社会效益，促进工程顺利进行。

1 施工导流在水利水电工程施工中的应用

1.1 施工导流概述

为了更好地选用施工导流形式，首先需要对施工导流有一个大体的认识。为了使水工建筑物能保持在干地上施工，用围堰来围护基坑，并将水流引向预定的泄水建筑物泄向下游，称为施工导流。施工导流方法主要有全段围堰法和分段围堰法。

1.2 工程导流形式的选用

为保证汾河二坝拦河闸主体工程按照进度要求进行，创造干地施工条件，结合工程库区水文、地质等方面的技术资料，主体工程施工期间分两期进行施工导流，采用分段围堰法组织施工。

工程及围堰布置如图1所示，围堰轮廓线为堰顶边线。

图1 汾河二坝一、二期围堰示意图

施工导流整体思路：

一期施工导流主要是为完成原拦河闸第6～8孔闸室的主体加固以及新建闸室第9～12孔主体及其他附属工程的施工任务，施工期间河道来水通过原拦河闸第1～3孔闸室过流。左岸上游围堰占用第4、5孔闸室，考虑到上游铺盖等施工，从距离闸墩上游70 m的位置开始施工，直到与第4、5孔闸室衔接；同时位于左岸上游第8孔外的旧浆砌石翼墙暂不拆除，配合设计的钢板桩，不仅对原翼墙起到支护作用，同时又能稳定新建闸室开挖边坡，以提高度汛安全系数。左岸下游围堰占用第4、5孔闸室，考虑到下游海漫及消力池等施工，从距离闸墩下游45 m的位置开始施工，直到与第4、5孔闸室衔接。

二期施工导流主要为完成原拦河闸第1～5孔闸室旧闸加固及其他附属工程的施工任务，施工期间河道来水通过已完成的新建第9～12孔闸室过流。右岸上游围堰占用第7、8孔闸室，从距离闸墩上游65 m的位置开始施工，直到与第7、8孔闸室衔接。右岸下游围堰占用第7、8孔闸室，从距离闸墩下游45 m的位置开始施工，直到与第7、8孔闸室衔接。

按照上述思路进行施工导流，创造了干地施工条件，所有施工项目顺利完成。

2 围堰填筑材料的选用

围堰按筑坝材料分为土石围堰、草土围堰、木板桩围堰、木笼围堰、钢板桩围堰、锁口管柱围堰、钢筋混凝土围堰等。

2.1 一期围堰填筑材料的选用

结合工程现场实际，一期导流围堰填筑材料采用新建水闸基础开挖土料，填筑时优先选用台地部位的开挖料，对于水位以下含水量较大的开挖料可在施工现场附近堆放并进行翻晒，待其含水量达到填筑要求后，方可进行填筑。在新建水闸基坑开挖前，已进行井点降水，因此开挖出来的土方含水量不大，需翻晒的土方量很小。

一期围堰填筑施工能就近利用新建水闸基坑开挖的土方，采用土石围堰，施工工艺简单，经济合理。

2.2 二期围堰填筑材料的选用

新闸修建完成后，为满足二期导流要求，需要对基坑进行回填，一期围堰拆除后的水上部分土方用于基坑回填后，剩余土方量不足以完成二期围堰，考虑到工期紧张和翻晒的成本较大，水下部分的土方因含水量太大不能利用。原定土场的土料经检验多为粉细砂，含泥量约10%，防渗性能差，不符合土石围堰的填筑要求。

二期围堰施工总体情况如下：1）二期围堰回填仍需土方约5 000 m3。2）上下游河滩内理论可用于回填的土方量3 000 m3，由于滩面下存在淤泥，可用土方厚度较小，修路代价较高，重型车辆难以进入，无法保证工程进度。现场机械取土的方案不可行。

二期围堰施工前，经研究有三种解决方案：1）外购土填筑围堰；2）普通水力吹填法填筑围堰；3）水力吹填砂袋棱体填筑围堰。

水力吹填法施工工艺是近年来发展起来的一项新的工程技术，在我国南方运用比较成熟，该施工工艺不仅广泛应用于围海造地工程，而且运用到构造物施工围堰的填筑施工中。其主要优点是工程造价较低，工期较短，不仅节省了土地资源，而且省去了水中填土的繁琐工序，弥补了钢板桩围堰造价高、土石围堰工期长，不易展开施工的缺点。[1]

根据本工程地质条件，河道滩面内有大量含泥量不大于10%的粉细砂，具备水力吹填法的施工条件，但是考虑到采用普通水力吹填法施工后的围堰断面很大，需要吹填的工程量成倍增加，现场工作面狭小，难以保证基坑内工作面，因此不予选用。

结合近几年的施工经验，采用水力吹填砂袋棱体法填筑围堰，能大大减小普通水力吹填法的围堰断面面积，有效降低工程投资，缩短施工时间，对于工期紧张的项目，效果尤为显著。本工程中的拟采用的砂袋材料为防老化聚丙稀编织土工布，单位面积质量不小于200 g/m2，其他质量特性需满足国家和相关行业技术标准的要求。砂袋根据围堰断面尺寸现场缝制加工，砂袋缝制的长度要与现场人员及设备相匹配。施工工艺主要包括袋体检查、测量定位、袋体铺设、充砂至第一层设计标高、第一层验收、同样过程进行后续施工直至达到设计标高。

为了更好地控制工程投资，施工过程中对外购土填筑围堰和水力吹填砂袋棱体填筑围堰两种方案进行了投资估算对比。虽然普通水力吹填法填筑围堰的方案已排除，但是为了其他工程参考，特将其列入投资估算对比表，分析如表1。

表1 二期围堰填筑方案投资估算对比表

分析结论：1）水力吹填法及外购土填筑围堰后，围堰迎水侧仍需做必要的防冲措施，如人工堆土袋等，投资还会增加；2）通过投资估算对比分析，采用水力吹填砂袋棱体法填筑围堰最为经济。

目前，汾河二坝拦河闸除险加固工程已完工，其工程实践证明：水力吹填砂袋棱体法填筑围堰，施工工艺先进，简单易学，施工质量易于控制，基本不需要大型施工机械参与，施工人员投入较少，只要安排合理，配备5～7人就可完成多组砂袋棱体吹填施工；相比较其他围堰施工方法，具有成本低，施工效率高、工期短等显著优点。但该方法对充填材料要求较高，充填材料主要限于含泥量不大于10%的粉细砂、细砂等缺点。

3 结语

水利水电工程施工涉及到了多方面的内容，专业性强，在水利水电施工中运用合理有效的导流技术和围堰技术，不仅能够节省工程投资、保证施工质量，还有效避免了施工对生态环境的破坏和资源浪费。施工管理和技术人员需要不断地提升自己的专业技能，广泛学习先进生产技术并应用到施工中，加强对施工导流和围堰技术的研究，将导流型式、围堰技术与现场实际相结合，制定合理高效的施工方案，创造更好的水利水电施工环境，降低施工事故发生率，缩短工期，促进水利水电工程建设健康发展。

参考文献：

［1］梁安邦.汾河二坝拦河闸除险加固工程水力吹填法填筑施工围堰［J］.山西水利科技，2014（4）：41-43.