信丰县水利工程施工导流及围堰技术的应用研究

冯涛涛

(江西省水投建设集团有限公司，江西 南昌 330000)

1 工程概况

信丰县第二水厂总规模10×104m3/d，一期工程建设规模5×104m3/d。该水利工程以龙井水库为水源，在龙井水库主坝右岸放空管附近设置取水口。在一期水利工程中铺设输水管线，沿信安公路铺设PCCP钢筋混凝土管，管径DN1200，全长33.1 km。水厂选址于信丰县嘉定镇水东村，位于信安公路的东侧，一期工程规划用地面积约为5.79 hm2。水利工程对外交通条件良好，施工地段道路通畅，使人员、设备、材料等资源能够顺利入场，在该工程项目中，土料资源就近解决，需结合工程项目实际需求外购块石、钢材、水泥、钢板、碎石、木材、卵石、管材及其配件。施工期间的施工用水直接从附近提取，所在地水源水量及水质均可满足工程施工要求，而生活用水取自附近居民生活用水；施工期间的电力由电网供电，而施工作业面则由自备柴油发电机供电。

2 施工导流及围堰技术的应用要点

2.1 导流方式

在信丰县第二水厂一期水利工程项目中，施工导流与围堰技术的应用主要便于原水管道过河安装、水库取水口施工设置工作的开展，避免水流进入取水口施工工作面和原水管路安装施工工作面，以此确保水利工程的建筑物能够在施工期间顺利完成。原水管道施工围堰采用土袋围堰，对水面运用黏土材料进行铺盖。按照水利工程标准规定，土袋围堰方式是指运用黏性土作为围堰的方式，黏性土类型可根据水利工程项目实际情况进行选择。准备好黏土后将其装袋，黏土填装完成后运用细麻与铁丝缝合袋口。在砌筑期间应将土袋平放，按照互相错缝的原则整齐码放土袋，在木杆等辅助用具帮助下将土袋码放至指定位置，将土袋层层堆叠，直至土袋达到围堰标高要求。为防止出现围堰堰体渗水问题而引发质量安全事故，应于导流围堰施工期间严格控制施工细节，并计算导流水量，见式(1)[1]：

(1)

式中：Q为导流水量，m3/s；V为土袋围堰堰体积水体积，m3；T为水利工程初期导流排水时间，s；η为经验系数，取4～6。

2.2 围堰设计

工程项目需进行原水管道安装过河时的围堰设计，在设计围堰结构时，应在满足水利工程施工设计的基础上，以围堰工程量最小为原则来确定围堰轴线位置，同时应尽可能降低导流围堰工程造价，且围堰设计需便于施工。结合信丰县第二水厂一期工程实际情况，将土袋围堰两侧边坡设置为1∶1，顶宽2.0 m，迎水面采用土工膜进行防护，表面同时运用2.0 m宽黏土铺盖，以此确保水流平顺，防止水流过度冲刷而使围堰变形。

2.3 围堰施工

(1)施工程序。运用推土机与挖掘机全面清除围堰基础覆盖层，采用分层填筑的方式构建堰体，将填装完成的土袋分层交错铺设，迎水面覆盖土工膜，起到防护性作用，最后铺盖黏土即可。

(2)施工方法。运用东方红-75型号的推土机清除围堰基础表层，土袋围堰施工所应用的黏土一部分为开挖利用料，另一部分为外运黏土料，施工前将其运输至施工现场指定位置。采用进占填筑方式与自然压实方式进行堰体水下部分的施工，而堰体水上部分则采用分层填筑碾压的方式进行施工。在堰体分层填筑施工时，层厚应控制在50 cm左右，且每层运用推土机或挖掘机碾压4～6遍。草袋内填装黏土时应控制好黏土的量，土量控制在2/3～3/4范围内为宜，土袋设置应交错放置，尽可能避免出现通缝。围堰施工采用逐段施工方式，施工期间将围堰内侧边缘与基坑外侧边缘之间的位置控制在1.0 m左右。水利工程导流围堰外形的设置应适应水流排泄，尽可能减少流水面冲刷，防止壅水过高而危害围堰结构的安全性。为确保导流围堰切实发挥出其原本作用，必须确保围堰结构符合基础施工要求，且堰身断面需具有足够的稳定性与强度，以此确保围堰在完成基坑开挖作业后不会出现倾覆、滑动、破裂等问题。

(3)围堰拆除。在水利工程中，围堰属于临时工程，需按照水利工程施工情况拆除围堰。围堰拆除之前需全面清理围堰保护区，去除杂物，同时做好挡水位以下分项工程的验收工作。围堰拆除时应以“先内后外”“从中间向两头”“自上而下”为原则，并采用分层后退式开挖的形式进行围堰拆除。采用PC-200反铲拆除围堰结构，并将围堰拆除后的材料运输至弃渣场。

2.4 基坑排水

水利工程导流与围堰施工期间应进行经常性排水与初期排水，因案例水利工程基坑较小，且施工期间恰逢枯水期，施工时段较短，围堰渗水和雨水组成的经常性排水量较小，因此基坑排水主要为初期排水。按照扬程要求、排水强度标准、尺寸重量规格选择两台排水泵，由基坑内排出的水直接通过管道跨过围堰，进入西干渠或水库，排水泵坑的布置应做到基础牢固、扬程低、不阻碍基坑开挖、浇筑运输及其他工序的施工。

2.5 运行维护

水利工程施工期间应做好围堰维护工作，尽可能保障围堰结构稳定性与安全性。施工期间采取了一系列措施进行导流围堰结构的运行维护，具体如下：对土袋围堰可能出现局部沉陷的位置进行加高培厚，施工期间若发现堰体出现局部沉陷，发生渗流隐患后，应及时处理应对。导流围堰结构运行期间需保护好岸坡与围堰接头部位的排水设施，若有必要可铺设风化砂编织袋，防止雨水冲刷，此外应注意做好围堰坡脚和迎水面的抗冲保护，结合水流冲刷实际情况进行加固处理。在施工期间应做好围堰周围的地表水疏导工作，通过就近开挖集水坑和排水沟槽进行排水，同时做好排水设备的设置工作，将地下水排至指定位置。

3 效果分析

在信丰县水利工程中土袋围堰发挥出了良好效果,主要原因在于施工恰逢枯水期且施工时段较短，土袋围堰所遭受到的冲刷较少。在现阶段水利工程施工导流与围堰施工中，土袋围堰存在一定限制，其在水深低于1.6 m，且水流低于0.4 m/s 的情况下能够发挥出较大效果。因此，在水利工程实际施工中，土袋围堰多与其他围堰方式共同发挥作用，如木桩围堰、钢板桩围堰、钢筋混凝土围堰等。其他水利工程项目在施工导流与围堰技术应用时，可根据水利工程施工要求选择适宜的导流围堰技术。

为进一步分析水利工程中的导流围堰技术应用效果，以下围绕木桩围堰、钢板桩围堰技术展开分析。

木桩围堰。木桩围堰为现阶段水利工程中较为常用的技术之一，木桩围堰技术图示见图1。木桩围堰技术是指准备木桩，将其夯入河床之上，后续在多个木桩围堰间设置篱笆结构，以此形成稳定性围堰结构。木桩围堰技术在水深超出1.6 m、流速5～6 m/s的情况下仍可保持良好效果，可与土袋围堰技术相互补充，具体按照5.0～7.0 m控制木桩长度，直径、间距分别控制在20.0 cm、50.0 cm左右[2]。

图1 木桩围堰技术图示

钢板桩围堰。钢板桩在水利工程施工中较为常用，其主要表现为钢板形式，普适性较强，可在不同地理条件下发挥良好效果。钢板结构硬度高，且耐磨性强，故在流速较高的水利工程场景中仍可保持较好稳定性。钢板桩围堰技术使用寿命较长，施工结束后钢板可回收，用于下次施工，在一定程度上缩减成本，此外，该围堰技术稳定性较高，故在各类水利工程中应用较为广泛。具体按照6.0 m控制钢板桩长度，打入堰体内侧坡脚处，按照10.0 cm控制桩间距，通过实际测量可确定存在1.2～1.5 m的淤泥深度，因此按照5.0 m 控制钢板桩入土的实际深度。

钢筋混凝土围堰。图2为钢筋混凝土围堰套箱施工示意图，其以钢筋混凝土套箱结构为围堰，承载性与稳定性较好，在不同现场环境下，钢筋混凝土围堰结构发挥出的效果存在差异，但总体而言，钢筋混凝土围堰力学性质稳定，仍具有较强应用价值，但为保障围堰效果，需结合水利工程实际情况进行全面分析，从重力式、拱形式等多种围堰型式中进行选择，以此确保钢筋混凝土围堰结构可发挥出作用[3]。在现阶段工程施工中，可结合水利工程实际情况从土袋围堰技术、木桩围堰技术、钢板桩围堰技术、钢筋混凝土围堰技术中选择最适宜的技术手段，若可将导流与围堰技术进行组合，以此保障水利工程施工导流与围堰技术应用效果，使水利工程能顺利落实[4]。

图2 钢筋混凝土围堰套箱施工示意图

4 结 语

信丰县第二水厂一期水利工程中主要采用了土袋围堰技术进行水流控制，该水利工程基坑较小，施工恰逢枯水期，且施工工期较短，故土袋围堰施工技术发挥出了良好作用。但现阶段施工导流与围堰技术类型较多，不同技术适用于不同场景，因此，为确保技术应用效果，应结合水利工程实际情况做好技术选择。