拱围堰技术在水利工程中的应用

刘 苹，唐志兵

(江西省水利水电建设有限公司，南昌 330000)

拱围堰技术在水利工程中的应用

刘 苹，唐志兵

(江西省水利水电建设有限公司，南昌 330000)

水利工程对中国社会经济的发展有至关重要影响，中国水利工程施工技术起步比较早，但是发展滞后，尤其是在水利工程拱围堰施工过程中，还有很多地方需要完善。文章通过在水利工程基础施工中多年的工作经验并结合四川省某做水利工程工程对钢筋混凝土拱围堰在水利工程基础施工中的的具体应用进行深入分析，希望提高水利工程质量和施工寿命有一定帮助。

钢筋混凝土拱；围堰；水利工程基础施工；应用

在水利工程建设过程必须建立临时的支护结构，围堰就是主要支护方式，围堰主要的作用就是为了承担河流的水压和施工过程中施工材料的压力，为水利工程下部分施工提供良好的施工空间。通过多年的发展经验，诞生出很多围堰方式，比如：根据施工材料的不同，有土石围堰、木质围堰、钢板围堰、钢筋混凝土围堰。文章着重论述钢筋混凝土拱围堰，在水利工程具体的施工过程中，要根据具体的施工技术和周围地质情况选择合理的围堰形式。钢筋混凝土拱围堰具有很强的抗腐蚀性和抗冲击性以及防渗性，施工技术简单，施工成本低的特点，所以被广泛应用在水利工程基础施工中，文章结合具体的工程案例对拱围堰受力情况和钢筋混凝土的材料的优点进行深入分析，对钢筋混凝土拱和围堰组合在实际水利工程基础施工中的应用进行深入探究，希望可以为相关单位提供一定的借鉴。

1 拱围堰技术相关内容

1.1 拱围堰设计

根据业主提供的设计资料，并结合施工现场的条件，确定施工导流方案一期围堰采用黏土填筑戗堤至405m高程，戗堤顶宽3.5m，高程为405m。再在戗堤基础上掏槽开挖河床砂卵石层，进行黏土换基。然后将戗堤培宽加高至设计高程。最后在围堰的迎水面铺筑块石加固围堰。二期围堰施工方案是根据业主提供的施工导流图纸，利用一期施工期间修筑的上下纵向游混凝土围堰，再右岸修筑上下游横向大粒径块石围堰戗堤至408m高程，然后再利用黏土培宽加高围堰至412.6m高程，并进行防渗处理。

1.2 拱围堰的受力情况

拱的受力图如图1所示：

图1 拱的受力分析图

从图1中可以看出，当拱在竖向荷载的作用，不会产生竖向的反作用力，而是产生水平的推力，正是由于这个水平推力的存在，使得拱承受荷载和弯矩，要远远小于水利工程结构的承受力，就能很大程度上就减少外物对拱桥荷载的损坏，所以在工设计过程中要对拱轴线对拱的受力情况进行优化，从而减少弯矩。如果不考虑外界因素对拱的影响，能后使得拱圈截面积不受到弯矩的影响。在钢筋混凝土拱围堰在水利工程基础施工中的应用过程中，围堰承受水平方面方向的水压和施工材料的压力和工拱的受力情况几乎一样，所以借助拱的受力情况为围堰的施工提供重要的理论依据[2]。

1.3 拱围堰施工技术的特性

钢筋混凝土具有极强的硬度和抗压性，但是抗拉能力比较弱。在水利工程施工过程中经常使用的混凝土是C20，其抗压强度是14.6MPa，但是抗拉强度只有1.25MPa。在施工过程中混凝土的强度还会受到温度、环境的影响，而且在双向压力或者多向压力的作用下，混凝土的抗压强度也会发生变化，比如当钢筋混凝土受到双向压力时，其抗压强度会增加到单向压力的20%-30%。总之，钢筋混凝土受到的不同方向的压力越多，其抗压强度就越强。由于钢筋混凝土有这一特性，所以能够很好的适用于围堰施工过程中。

1.4 拱围堰技术的特点和优点

在钢筋混凝土拱围堰结合了是钢筋混凝土材料的特性和拱的受力情况的特性，不但优化了围堰的结构，而且使得钢筋混凝土的材料特性得到了充分的发挥。所以钢筋混凝土拱围堰具有以下几个特点，①构造比较简单，施工成本比较低，能够充分环境荷载的受力情况；②稳定性极强，抗压能力比较强；③在施工过程中选择从上到下的施工方法，对周围土质的影响比较小；④钢筋混凝土拱围堰施工完成后，能环境桥墩承受的压力[3]。

2 拱围堰技术在水利工程基础施工中的应用

2.1 施工方案

拱围堰技术水利工程应用过程中要根据实际情况制定施工方案，承台边缘和河床地面的高度超过10m，如果在承台建设中选择钢结构的平台进行施工，就需要在水下进行爆破，爆破以后还需要清理河床的杂质，并把河床修理平整以后才能进行钢结构施工。这种施工方案，需要消耗的时间比较长，而且施工成本会对大大增加，不能在第二年汛期来临之完成水下结构的施工，从而影响整个水利工程工程施工的工期。通过详细的现场勘探，发现承台基坑边坡的稳定性比较差，于是就放弃了原来水下爆破的施工方案，通过水下河床地形以及周围的实际情况，决定采用钢筋混凝土拱围堰的施工方案，其施工结构形式图如图2所示：

图2 钢筋混凝土拱围堰施工结构形式图

2.2 钢筋混凝土拱围堰施工施工步骤

为了保证钢筋混凝土拱围堰在水利工程基础施工中发挥具体的价值和作用，在施工过程中要遵循以下几个施工步骤：

1)在河流靠近航道的位置建立钢板桩，形成一个有效的止水帷幕，防止河流中的水深入钢筋混凝土拱围堰中，侵蚀内部结构。

2)在边坡开挖时通挖掘机进行施工，把明确开挖的深度，在距离标准深度10-20cm时选择人工开挖的方式，防止超挖或者深挖的现象发生，影响边坡支护效果。并且把开挖的土方放置在合理位置，防止对造成塌方。如果在开挖过程中发现边坡裂缝后者变形，要立即停止开挖，待处理好以后在进行开挖。

3)在处理基岩过程中，先通过凿岩机进行破除，然后进行清理残破的岩石，对处理好的坡面，要第一时间喷射水泥砂浆进行支出处理，避免在施工过程中遇到下雨天发生滑坡现象，开挖一层就要支护一层，不能等全部开挖完成以后统一进行支护，防止开挖过程中产生破坏。同时要观察基坑土体，如果发生变形或者滑坡等加固处理以后在进行开挖。

4)在拱圈施工过程中要遵循从上到下的施工 原则，更加事先测量放线的位置进行开挖，挖出拱圈以后要第1时间进行钢架绑扎和模板安装，从而形成有效的支护基坑。

5)在拱圈浇筑混凝土拆模过程中，保证配置的混凝土强度超过拱圈50%后，才能进行下一层的施工，同时要保证拱圈有20-30cm的重叠区域，从而形象科学合理的止水带，保护钢筋混凝土拱围堰不被侵蚀[4]。

2.3 拱圈结构验算

在水利工程水利工程基础施工中要对钢筋混凝土的承载能力和使用的极限状态进行科学合理的验算，从而保证施工的质量钢筋混凝土的强度能达到预期的效果，验算的内容包括钢筋混凝土的抗拉强度、抗压强度、抗扭曲强度、抗疲劳强度等等。文章论述的钢筋混凝土拱围堰是水利工程基础施工中的临时性结构，对水利工程施工能否顺利进行有至关重要的作用，所有于要保证其验算的合理性。拱圈结构验算的包括：基本假设、周围地质参数、验算结果3个方面，这三方面环环紧扣，任何一个环节出现问题都会影响到最后的验算结果，从而影响水利工程施工的整体质量。

3 拱围堰技术在水利工程基础施工中的应用的发展前景分析

钢筋混凝土拱围堰在水利工程基础施工中的应用过程中，对水利工程周围的地质条件没有太多的要求，而且能后很好的适应各种复杂环境，而且钢筋混凝土拱围堰结构比较简单，受力明确，施工成本比较低，同时选择分层施工的方法能很大程度上保证施工人员的安全，也不需要多么复杂的机械设备，施工方案和工艺具有很强的先进性，所以在水利工程基础施工过程中能够得到广泛的使用。相信随着我国科学技术的发展，在不久的的将来，一定会研究出更加科学、更加合理、更加经济使用的钢筋混凝土拱围堰技术[5]。

4 结 语

综上所述，钢筋混凝土拱围堰对水利工程基础施工有非常重要的意义，在实际施工过程中能发挥其技术代替不了的作用，而且钢筋混凝土拱围堰具有构造简单、安全系数高、施工从成本低、承载能力强等的优点，能够适用各种复杂的环境要求，所以被广泛的应用在水利工程基础施工过程中。文章通过具体的工程案例分析了钢筋混凝土拱围堰相关内容，钢筋混凝土拱围堰在水利工程基础施工中的应用，以及钢筋混凝土拱围堰在水利工程基础施工中的应用的发展前景。希望对能提高钢筋混凝土拱围堰在水利工程基础施工中的应用效率。

[1]彭撞,许明君,陈德华.钢筋混凝土拱围堰在水利工程基础施工中的应用[J].公路交通技术,2016(01):70-73.

[2]旷宇.沉入式混凝土套箱围堰在水利工程承台施工中的应用分析[J].黑龙江交通科技,2016(05):117-118.

[3]刘胜高,刘豪.沉入式混凝土套箱围堰在水利工程承台施工中的应用[J].交通世界(运输.车辆),2015(04):76-77.

[4]韩立军.锁扣钢管桩在水利工程围堰施工中的应用[J].技术与市场,2015(10):48-49，51.

[5]吴菊花,何尤鸣.探析水利工程水下承台施工中钢围堰的应用[J].江西建材,2014(17):167.

Application of Arch Cofferdam Technology in Water Conservancy Engineering

LIU Ping and TANG Zhi-bing

(Jiangxi Provincial Water Conservancy & Hydropower Construction Limited Company, Nanchang 330000, China)

Water conservancy engineering has a crucial impact on the development of national social economy.The construction of water conservancy project begins earlier in China, but develops backward, and there are a lot of works to be improved especially during the construction of arch cofferdam. Based on over-years working experiences on basic construction of the water conservancy project, combined with a water conservancy project in Sichuan Province, this paper analyzed detailed application of steel reinforced concrete cofferdam in basic construction of the water conservancy project, hoping to be helpful for improving the quality and life of a water conservancy engineering.

steel reinforced concrete arch; cofferdam; infrastructure construction of hydraulic project; application

1007-7596(2016)11-0098-03

2016-10-17

刘苹(1980-)，女，北京顺义人，助理工程师，研究方向为基础防渗；唐志兵(1980-)，男，江苏如皋人，工程师。

TV52

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