均质土坝围堰在水利工程中的应用

李瑄

摘  要：均质土坝围堰是水利工程中挡水围堰比较常用的一种形式，也是工程实施中重要的施工措施，其工程量、施工时间和工程造价占了很大的比重。该文以张家港市四干河闸站改建工程为例，简要介绍了工程概况及地质和特征水位情况，提出了均质土围堰的具体设计方案，介绍了围堰填筑施工工艺流程，并就均质土坝在围堰工程中的施工技术以及围堰防护措施进行了探讨。

关键词：围堰  均质土  工程应用

中图分类号：TV551.3   文献标识码：A            文章编号：1672-3791（2019）05（c）-0047-02

1  工程概况

张家港市四干河闸站改建工程位于张家港市东北部四干河与长江交汇处，距离老四干河闸约400m。四干河闸站改建工程包括四干河泵站、四干河节制闸、配套管理所等建筑物。节制闸、泵站采用平行布置的方式。节制闸布置于四干河主河道位置，泵站布置于河道北侧。两建筑物之间设置导流墙，建筑物上下游侧设置翼墙与引河相连接。泵站中心与节制闸中心距离为33.1m，两建筑物之间设置导流墙，其长度70.0m，最宽处7.15m，建筑物上下游侧设置翼墙与引河相连接。

2  工程地质及特征水位

2.1 工程地质

钻探深度范围内的土层可分为3个工程地质层，详见以下描述。

1层：杂填土（Q4s）。中、上部以建筑、生活垃圾杂粘土、壤土为主;底部多为素填土，以灰色粘土、壤土杂建筑垃圾为主。层厚2.40～2.60m，层顶标高6.18～6.26m。

2层：重粉质砂壤土（Q4al）。暗黄色、暗灰色、灰色，湿～很湿，稍密～中密状。层厚1.70～1.90m，层顶标高3.59～3.78m。

3层：粉质粘土，局部夹壤土（Q4al）。灰色、灰黄色、黄色，可塑状（局部硬塑状）。局部含铁锰质粉末。层顶标高1.86～1.92m，最大孔深35.00m未揭穿该层。

2.2 特征水位

四干河侧：四干河闸下控制最高水位4.00m，設计最高蓄水位，3.80m，四干河常水位3.50m，四干河汛期预降水位3.00m，灌溉保证水位2.80。长江侧：300年一遇长江高潮位7.60m，100年一遇长江高潮位7.18m，20年一遇长江高潮位6.50m，50年一遇长江高潮位0.44m，100年一遇长江高潮位0.36m，灌溉期最低潮平均值2.20m，灌溉保证率多年日平均潮位2.50m。

3  围堰设计

3.1 围堰断面设计

张家港市四干河闸站改建工程主要永久性建筑物级别为2级，四干河闸站截流围堰等临时性水工建筑物对应级别为4级。

该工程围堰用粘性土分层填筑。下游围堰设计顶宽6 m，顶高程▽9.5 m， 背水面在设计高潮位▽6.5m位置设置2.0m宽平台，迎水面侧坡面采用“无纺土工布+黄砂垫层10cm+碎石垫层10cm+水上C15灌砌石25cm、水下抛石护脚”防护，设计坡比1∶3，围堰长160m。上游围堰设计顶宽4m，顶高程▽5.0m，迎水面侧坡面采用“无纺土工布+散抛袋装碎石”防护，设计坡比1∶3，围堰长90m。上下游围堰断面图略。

3.2 围堰设计标准

张家港市四干河闸站改建工程力争在非汛期进行施工，泵站两侧临水，要进行断流施工，施工截流可采用筑围堰方式，从安全角度考虑，围堰需考虑度汛要求。

泵站为2级水工建筑物，按照《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），施工围堰确定为4级，围堰的洪水标准按20年一遇确定。长江侧20年一遇潮位6.50 m，4级围堰安全超高0.5m，因此长江侧围堰顶高程不小于7.0m，考虑到围堰保护对象的重要性及结合项目业主建议，长江侧围堰顶高程确定为9.5m。内河侧围堰因施工期间原四干河闸上交通桥还要发挥四干河两岸通行功能，因此从安全角度考虑，在原四干河闸外侧重新填筑土围堰，内河围堰顶高程为5.0 m。

4  围堰填筑施工工艺流程

测量放样→堰基清理→水下土方填筑→水上土方分层填筑、压实→迎水侧坡面防护→围堰验收合格→投入使用。

5  围堰施工技术

5.1 堰基清理

根据现场踏勘情况，上下游围堰位置原堤脚处有部分抛石、建筑垃圾等杂物，堰基部位主要清理可能对袋体造成破坏的块石、建筑垃圾等物。清基以挖掘机作业为主，在低潮位时进行。

5.2 围堰土方填筑

采用进占法施工，围堰填筑的土源采用外购土，土方利用自卸车运土，推土机推土筑堰，水下采用抛填，东西两侧推进，填土高于河水位0.5m后，用推土机分层平整压实。围堰水上填土，采用分层铺土、分层压实（单层土厚度不大于30cm，压实度不小于0.93）的方案，层厚30cm，推土机平整压实，并做足边坡，遇河道两侧堤防块石护坡，为防止围堰透水，围堰末端先破除块石护坡，清除垃圾后连同其余围堰一起回填压实，施工至图纸断面尺寸。围堰填筑受长江潮水进退影响，合龙时控制在平潮或退潮后进行，并准备好袋装土、土工布、块石等。

5.3 迎水面灌砌石护坡施工

施工分段分块、由低向高进行。灌砌块石护底施工前先对下卧土体整坡、整平夯实。护坡砂、石垫层采用自卸车运料卸于坡面，人工散料，护底垫层采用1.5t自卸车运料至施工现场卸下，人工摊铺整平。砌石施工时用5t自卸车运输块石料，人工铺砌。灌砌石砌体采用灌浆法砌筑，灌砌块石用细石混凝土原材料、配比强度必须符合设计及规范要求，细石混凝土随拌随用，每块石块用手锤加工，打击口面并加工成大致方正，如块石中间有裂缝，则破开使用。砌筑时，块石全部立放，先将块石按一定缝距摆放好。然后在石缝中充填细石混凝土，并用插入式振捣器振捣密实，块体间的缝隙不小于混凝土骨料的2倍，且不小于4 cm。灌砌块石上5cm厚罩面混凝土与灌砌块石同时施工，并用平板振捣器振实，其表面用原浆抹面。

砌体外露面应在砌筑后12～18h内养护，经常保护外露面湿润。养护时间为21d。当最低气温在0℃～5℃时，砌筑作业应注意表面保护;当最低气温在0℃以下或最高气温超过30℃时，应停止砌筑。

5.4 施工导流

该工程施工导流考虑四干河上游来水通过调度控制由横向河道排入三干河、五干河，再排入长江。该工程无需另外开挖导流工程。

6  围堰防护措施

6.1 围堰加固

围堰先期施工根据设计要求填筑到设计高程，为防止堰体沉降和风浪爬高影响，针对不利因素对堰体进行加高加固，具体措施如下：（1）堰顶及迎水面加固。计划在原堰顶高程的基础上用袋装砂叠码加高60cm，下游围堰的迎水侧采用“无纺土工布+黄砂垫层10cm+碎石垫层10cm+水上C15灌砌石25cm、水下抛石护脚”防护，上游围堰采用“无纺土工布+散抛袋装碎石”防护。（2）背水侧加固。先做足背水坡后戗台，在积水抽排期间，随着堰内水面下降，用土方逐步在背水坡上加帮。

6.2 加强监测

围堰的安全监测非常重要。在堰外设自制水尺2根，并顺围堰方向做好纵向位移观测点，围堰运行过程中安排专人值班，做好围堰外水位观测和纵向位移观测并记录，每天定时2次。加强暴雨和大风期间的值班工作，并做好围堰经常性检查，发现问题及时上报。

6.3 加强维护和保养

定期检查和维护施工围堰，发现透水、松动等及时堵漏、填平、压实;根据水位情况对施工围堰进行加宽、加固和加高。

6.4 施工期间维护

施工期安排专人执勤护堰，密切关注堰体的运行情况。

参考文献

[1] 陶松垒，董昌周，盛高丰，等.硬壳围堰及在工程中的应用[J].浙江科技学院学报，2002（1）：26-31.

[2] 刘付强.水利施工中围堰技术的应用[J].居业，2018（7）：126，128.