浅析水利水电工程中围堰施工及安全监测技术

陈兴红

摘要：在水利工程建设过程中，为不断提高施工技术水平，作为相关技术人员进行科学的实践研究，从而保证施工效率。为不断提高水利工程建设质量，必须加强围堰技术的研究能力。通过对围堰施工技术的分析，可以进一步为水利建设提供有效的技术保障。因此，作为一名施工技术人员，应继续结合工程实际，科学研究围堰施工技术。为保证围堰的安全，采用仪器监测和现场检查相结合的方法对围堰进行安全监测。相关围堰施工及监测经验可供相关设计、施工人员参考。

关键词：水利水电工程;围堰施工;安全;监测技术

在水利水电工程施工中，围堰作为临时修建的围护结构，主要是起到防止水和土进入施工现场的作用，通过在围堰内进行排水和开挖基坑，进行建筑物的修筑。一般在水工建筑物修筑完成后，需要拆除围堰。在具体修筑围堰时，其高度要大于施工期内可能出现的最高水位，一般采用土堆作为围堰，将其建设成梯形截面的土堤，合理控制迎水面和基坑侧边坡的坡度，填筑作业时宜采用砂质粘土。在围堰施工时，其材料较为多样，具体要根据施工特点来选择不同的材料，并结合具体施工方法、水流、拆除手段等来设计具体的围堰施工方案。

一、围堰技术应用的基本准则

在水利/电施工作业范围内，施工单位需要对围堰技术形成准确的认知，并对其在实际应用过程中需要遵守的准则进行明确。通常情况下，需要从以下几个方面着手。（1）创新技术。经济的高速化发展给水利/电的工程建设提出了全新的要求。作为重要的技术载体，围堰技术是决定工程整体安全性能规范建设的重要载体。所以，施工单位需要不断创新技术方法，针对工程规模和质量控制标准的变化，不断更新围堰技术类型，从而全面提高工程施工的规范性。（2）做好布局优化。在围绕围堰技术开展施工作业的过程中，施工单位需要做好布局方案的规范设置，做好水利/电工程现场环境调研，做好施工图纸规范设置，加强风险分析以及预防措施规范设置。（3）加强整体方案宏观统筹。针对围堰技术施工全过程进行全面监测，做好基础准备、施工规范以及工程验收基础工作，从而保障围堰技术施工作业处理的规范性。

二、围堰类型分析

2.1土石围堰

土石围堰是当前水利水电工程施工中较为常用的围堰类型，在土石围堰施工时，可以采用过水围堰和不过水围堰两种方法进行施工。在实际施工中，过水土石围堰应用较多，施工时多就地取材，施工过程简便，结构单一，在施工完成后易于拆除，适用于多种水质，在基岩及深部流水等河床处应用较多。

2.2混凝土围堰

混凝土由于自身具有较高的稳定性和抗渗透力，因此将其作为围堰的主要施工材料，一般会在基岩附近应用混凝土围堰，可以缓解高速水流对围堰带来的冲击。

2.3钢板桩围堰

钢板桩围堰的稳定性与混凝土的稳定性相比，材料坚硬度较高，也相对容易操作，钢板桩围堰的缺点就是需要耗费专业的起重机器，需要耗费一定的人力，渗透性也是其优势之一，因此很多水利工程的围堰建设工程仍然选用此种方法。

2.4草木围堰

草木围堰在我国的历史已经很悠久了，长期被应用于水利工程领域，主要以草和土进行混合施工，其中草类主要有稻草、麦草以及其他一些相关的草木植物作为原料。这种技术的断面尺寸可调节性较大，应用很广，能够很好的抵抗滲漏、滑坡等因素。

三、水利水电工程围堰施工技术要點

3.1科学制定围堰方案

在水利施工领域，制定围堰方案，属于重点施工要点，施工单位需要加强重视。首先，围堰施工图纸设计之前，设计人员需要就水利施工现场环境，进行全面勘探和调查。就河床深度，以及水流速度等各方面指标进行调查。并以此为依据，就围堰施工图纸，以及具体施工方案进行规范设计，从而保证围堰施工设计方案更具有可操作性及合理性。同时，在围堰方案制定过程中，需要做好施工图纸审核工作，严格对比施工图纸各项指标与实际施工参数和环境因素，保证图纸设计更加合理。比如说，就围堰观测点，以及观测间距进行审核，保障方案参数设计合理，为顺利开展围堰施工奠定参数基础。

3.2确保围堰施工的整体性

围堰技术在水利水电工程中的应用，不仅能够起到改善作业条件，降低施工难度的作用，还可以在一定程度上提升水利水电工作的作业效率和作业安全性，对水利水电工程的安全高效开展具有积极意义。在社会经济快速发展的基础上，水利水电工程的建设规模也在逐渐增大，与此同时，对围堰施工的技术水平也提出了较高的要求。为了提升围堰施工的合理性以及整体性，施工人员需要依据以往的施工经验，对围堰施工的方案进行有效确认，在实际开展施工作业时，也需要根据具体工程，对其方案进行有效调整，使围堰施工可以顺利开展。

3.3土围堰施工技术

在围堰技术领域，土围堰作为典型的技术方式，在水利/电施工领域比较常见。首先，施工单位需要对该技术的适用范围进行明确。一般情况下，如果工程所处的水环境比较浅，并且流速整体来讲比较低。对应指标分别表现为不足1.5米，和不超过0.5米每秒。并且在渗水性指标方面相对来讲较低时，则可以选择此种技术方法。在具体施工作业的过程中，施工单位需要对土的材质进行明确。一般情况下，以黏土为优先选择，或者在特殊的情况下，可以以沙土为材料进行替代。同时，在进行实操作业期间，施工单位需要对具体的技术方法进行规范。遵循分层的施工原则，通过填充、碾压等多种方式进行规范作业。在操作的过程中需要对相关参数进行明确，比如说将厚度控制在0.5米左右，将比例控制在1：1.5左右。此外，在进行土围堰施工操作期间，需要针对断面模块进行优化设置和规范处理。

3.4钢板桩围堰施工技术

水利工程实施过程中，还有一种围堰技术在水利工程设施当中比较常见，就是通过将钢板打入土中进行固定的技术，称之为钢板桩围堰技术。这种技术相比较以上两种技术而言，具有更好的优势，因为这种围堰技术适用于水流速度大且河流深度较深的河床。钢板桩围堰技术可重复利用，在一个地方施工完成后，可以将钢板拔出，在其他地方继续使用。

3.5注重水流方向和建筑总体的控制

围堰结构应用在水利水电工程中的作用表现为阻隔水流，为水利水电工程营造较好的施工环境，从而保障水利水电工程的顺利开展。为此，在对围堰结构进行设计时，需要考虑到水流方向、大小、冲击作用力以及区域泥土的承压能力等因素，对围堰结构进行合理设计。使其自身的阻隔能力得到有效发挥，避免水流进入施工场地对水利水电工程的施工质量和施工进度造成影响。依据水流方向等因素，对围堰结构的控制能力进行有效确认，从而保证结构稳固性。

3.6围堰填筑施工

（1）围堰水下截流。围堰水下截流部分的流程为：截流戗堤进占合拢→抛填闭气土料→抛投外侧袋装砂→闭气。根据施工导截流模型試验报告及围堰设计优化报告，随着龙口的进占，龙口处流速逐渐增大，由于西大河过流，在东大河截流期间流速增大且幅度较小，龙口宽度为10m时最大流速为0.28m/s。由于本工程河床为砂卵砾石覆盖层，抗冲能力较强。因此工程截流期间的流速增大对河床的冲刷较小，右岸靠近纵向围堰一侧布置龙口，采用单向进占的方式，预留龙口宽度为60m。（2）围堰水上填筑。测量后确定填筑的范围，并标识出围堰轴线。对围堰防渗轴线上有块石及大孤石等障碍物应采用反铲挖掘机进行挖除，再填筑围堰。围堰填筑采用中粗砂结构，分层厚度为0.5m，坡比为1：2.25，中粗砂外侧铺设土工布，堰体的袋装沙护坡及袋装沙下部的土工织物随着堰体上升逐层砌筑和铺设，铺砌方式采用错缝锁结方式。

3.7规范围堰加固、拆除

在水利围堰施工领域，加固和拆除工作，也是重要的施工内容，如果操作不规范，将影响围堰施工质量，进而直接影响水利工程运行情况。通常情况下，用来加固的施工材料多以砂袋、木桩、钢板等为主，能够保证河床上的围堰结构更加稳定，避免其在水流的冲击下，出现渗水或者倒塌等不良施工现象。尤其是在汛期阶段，更需要对围堰进行加固处理，从而强化围堰功能，为水利工程系统提供重要保护与支撑作用。

四、围堰施工技术

4.1钢板桩围堰技术

以钢板作为围堰的主要材料是当前水利项目实施中应用较为频繁的技术种类。此类技术在阻挡水量方面具有较大的优势，且制作工序相对简单，只需做好预制板的连接工作，便可以基本发挥围堰的作用了。此类技术的特点为，主要应用于水深在5.5m以上的项目中，且对施工地区的河床土质没有过多的要求，既可在硬性的土层上实施，也可以是黏土层，或者在砂土等具有较大透水性的土质中都可施工。可见以钢板桩技术的应用范围较为广泛，对施工土质的特征要求并不严苛。

4.2木板桩围堰施工技术

此类技术主要应用于项目规模较小、资金投入量较低的项目。第一，施工方需在较短的时间内完成工程任务，为了加速工程进展，在围堰施工环节便可选用木板桩来实施。在具体开展过程中，为了尽量减少成本投入，施工方可尽量在工程附近寻找适合的木材原料，从而减少木材购买和运输等环节的资金投入。第二，该类技术对河道的质地条件有一定的要求，河水深度要在5.5m以下，平均流速应不大于5.5m/s。此外该技术更适用于透气性较高的土质中，而在坚硬的土质环境下使用较少。第三，具体施工时，技术人员应严格控制好每块木板中间缝隙的密度，将四块板材进行高质量的组合，从而形成较为和谐的整体效果，保证围堰的密封性，从而发挥最佳功用。第四，要根据水面的合理高度设置围堰的插入点，并以垂直方向的外力实施木板的插入，从而形成理想的紧密效果。此时施工人员要注意控制好每块木板之间的缝隙，减少间隙过大导致的围堰失效状况。

4.3双层钢板桩围堰施工技术

针对水深超标的工程项目，多用此类技术进行围堰的建造。施工人员在选择技术种类前，需实地勘测项目实施的实际条件，如果河水的深度高于10m，则需选择此类技术进行围堰的修建，从而提升围堰的系统性。其一，技术人员可参照工程的建设目标和实际河流长度，来确定钢板桩的形状和种类，同时利用外部施工的专业技术，提升钢板桩结构的合理性。其二，此类技术对护筒之间的配合度要求较高。通常，护筒较封底位置应高出10～90cm，用串联的技术将混凝土与钢板桩联合起来，从而形成一个有机的整体。其三，在灌装工序完成后，施工人员还需到水下拆除钢板桩及支架，并合理控制好混凝土墩的高度，使之达到合理水平。

五、施工安全监测

为了保证围堰运行期间的现场施工安全，需对围堰的变形、渗流等情况按照一定频率进行监测。根据《水利水电工程围堰设计规范》（SL645-2013），本围堰属于4级围堰。根据《水利水电工程围堰设计规范》和《水电水利工程施工安全监测技术规范》（DL/T5308-2013）对4级围堰的监测要求，本工程采用的监测项目及监测频率具体如下：巡视检查：2次/周;堰体垂直位移：1～2次/月;堰体水平位移：1～2次/月;渗流量：1～2次/月;渗压：1～2次/月;水位观测：根据工程实际需要;防渗墙水平变形：1～2次/月。当遇到暴雨、大洪水，以及持续高水位或水位骤升骤降等影响围堰安全运用的情况（如发生），除加强仪器监测数据采集分析外，还要加强重点部位现场巡视工作。每次巡视检查需做好详细记录，倘若出现异常现象，记录异常现象发生的时间、部位及具体情况，以便为后续采取相关处理措施提供依据。

重点的检查项目和内容主要包括：

（1）围堰顶部：有无裂缝、异常变形、积水等现象。

（2）迎水坡：护面或护坡是否损坏;有无裂缝、剥落、隆起、滑动、冲刷等异常现象;靠近堰体的水面有无变浑或漩涡、冒泡等异常现象。

（3）背水坡：有无裂缝、滑动、隆起、剥落、塌坑、冒水、渗水坑或流土、管涌等现象;排水系统是否通畅;有无兽洞、蚁穴等隐患。

结语：

做好围堰施工和现场安全监测工作，对提高水利水电工程整体施工质量具有十分重要的影响。因此，有关施工单位必须严格按照相应规范，合理运用围堰施工技术和安全监测技术，掌握关键技术应用要点，促进水利水电工程顺利发展，使其在社会经济发展中真正发挥作用

参考文献

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[3]孙力，郭进.水利水电工程中围堰施工及安全监测技术研究[J].珠江水运，2020（11）：80-81.

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