临时简易组合围堰在水利工程中的应用

孙宝升

（华北水利水电工程集团有限公司，天津 300170）

随着水利工程施工方法和工艺的进步，河道挡水截流方式变得更加科学高效，临时简易组合围堰在水深不大的天然或人工河道上运用更加灵活，引滦引江连通尔王庄段明渠复线应急工程一标段中有多处河道需截流或挡水施工，根据河道水深和地质情况分别采取不同的挡（截）水方式，均取得较好的效果。

1 工程概况

引滦引江连通尔王庄段明渠复线应急工程主要建设内容包括：河道清淤护砌、新建输水暗涵、新建明渠泵站自流道倒虹吸、新建节制闸及分水闸等。实施上述项目均需干场作业，且引滦明渠在施工期间仍承担供水任务，不得断流，供水期间要保证水质达标。

2 挡水围堰结构形式的选用

本工程建设项目主要在人工河道上实施，河宽及水深均不大，为降低围堰施工对河道水质的影响，项目部积极探索和寻求新的解决途径，综合考虑安全性、环保、工期和成本因素，项目部根据各施工段的水头大小、作业面场地，并综合考虑供水河道过流断面要求，提出采用简易组合围堰的方法。基本思路如下。

（1）钢管架体围堰，挡水高度小于4.0 m的围堰采用钢管架体、薄壁彩钢板+木板和防水布组合形式；

（2）拉森桩围堰，挡水高度大于4.0 m 且使用期较长的倒虹吸围堰采用拉森桩与大直径钢管支撑相结合的挡水方式。

3 挡水围堰设计与施工

3.1 钢管架体围堰

采用钢管架体、木板+薄壁彩钢板和防水布组合形式，其钢管架体采用建筑用脚手架，纵横向杆件通过专用扣件连接固定；木板应保证强度，厚度不得低于20 mm；薄壁彩钢板可采用常规施工围挡用料，钢板厚度不得低于0.3 mm；防渗布可采用中间为塑料膜夹层的三合防水布，迎水侧架体搭设角度宜35°左右，背水侧底角宜55°左右，架体搭设示意如图1所示。

图1 钢管架体围堰搭设示意

架体搭设方式可采用陆上组装、吊运安装方式，不能一步安装到位时，可借助临时浮体运输沉放，各段架体定位完成后进行整体固定加固。单段架体搭设长度一般为5～6 m，钢管纵向搭设间距一般为30～40 cm，横向间距一般为60～80 cm，架体就位后打设定位锚固桩，桩位间距可取60～80 cm；挡水围堰斜面木板条可满铺，也可间隔铺设，可视水压大小确定，其净距一般不大于20 cm；木板条铺设固定完成后，将薄壁彩钢板平铺其上并固定；为保证防水效果，防水布宜粘接为整块，整体铺设，施工时可借助围堰内部排水时形成的水压差沉放。其铺设范围为河底向外延伸不小于2 m，端部采用袋装土压护，防止渗透破坏，为提高防水性能，防渗布可铺设2层。

3.2 拉森桩与大直径钢管组合围堰

拉森钢板桩与大直径钢管支撑组合形式，其挡水主要靠拉森桩闭水，支撑系统采用拉森桩与大直径钢管组合支护。拉森钢板桩采用Ⅳ型，根据水深不同桩长选用12～15 m；大直径钢管选用直径600 mm、壁厚12 mm、长度15 m的钢管。其组合型式，如图2所示。

图2 围堰组合型式示意

拉森桩围堰需采取水上打设方式，单排连续打设；大直径钢管支撑桩排距3～5 m，每排桩数量可视土质和水深情况确定，一般为2～4根，宜沿拉森桩对称布置，场地条件不具备时也可非对称布置。拉森桩与钢管桩入土深度至少应大于悬臂长度，并尽可能深打。打设加固完成后有计划地抽排围堰内明水，排水期间应严密观测拉森桩渗水和围堰稳定情况，发现问题及时处理。拉森桩钢管组合围堰总体施工顺序为：拉森桩施打→内外侧围檩托架焊接→两侧工字钢围檩安装→两侧钢管桩打设→钢管桩围檩。

拉森桩钢管组合围堰加固完成后，即可抽排明水，抽水宜分期缓慢进行，并及时关注拉森桩侧壁透水情况、围堰安全稳定性以及内外水压差对河底周边地层的影响。一般情况下，新拉森桩闭水效果较好，经多次使用的拉森桩变形较大，闭水效果稍差，可采取锯末+水泥+适量细沙的方式封堵。水泥一般选用矿渣硅酸盐水泥，锯末和水泥的重量之比宜为2∶8，使用前将三者干拌均匀，摊开后加适量水，至手抓成团、放下散开即可。使用时在拉森桩透水处上方投入掺合料，掺合料借助渗流作用聚集至渗漏处，从而减小拉森桩之间的孔隙，降低其透水性，必要时也可在围堰外侧加铺防水布。在降水过程中还应做好围堰变形观测，分析静水压力对围堰的影响程度，及时采取有效的加固措施，确保围堰处于安全状态。此外还要仔细观察动水压力对河底地层的渗透破坏，防止出现流沙和管涌现象。

4 注意事项

为保证围堰安全，在地质环境、使用条件分析以及围堰选择上应注意以下问题。

（1）围堰搭设高度应高出施工期间最高水面0.5 m以上，汛期施工应尽可能取高值或预留接高措施。

（2）临时围堰应结合现场实际，方便安拆，且安全性能高，具有较强的刚度，能承载设计水位的侧压力，防止过大位移和变形。为确保安全稳定，钢管架体围堰可沿内侧打设阻滑钢管桩，增强抗滑性；拉森桩围堰也可在内侧增设斜撑，增强安全性。同时施工期间应加强安全监测，随时关注水位变化情况，水位升高时应加密监测。

（3）临时围堰应防水严密，不得出现大量渗漏。抽排降水时，应注意基底特别是粉细砂土质渗透问题。抽排明水宜分期进行，随时观测渗透水情况并采取有效措施解决。围堰内部明水抽排完成后，可沿围堰开挖截水沟并设集水坑，及时抽排渗水，保持围堰内部干场环境。

（4）采用钢管架体围堰应充分考虑地质适应性，黏性土较为适宜，承载力较低的淤泥质土不得采用，细粉砂、粉土等砂性土层中应充分考虑土的颗粒级配、密度、土质渗透系数及渗水压力对基底的破坏，避免发生流砂或管涌现象，可采取在迎水面河底加长铺设防渗布，增大地下水渗径，降低动水压力。必要时可采取二级围堰挡水方式，分级降低临时围堰两侧水位差，提高作业的安全性。

（5）应确保钢管架体围堰基底平整、无杂物、承载力均匀，若河底及岸坡为人工护砌面，还应考虑护砌结构间隙的渗漏问题，并采取有效措施消除不利影响，如采取挖沟后将防水布埋入沟内，阻断透水通道，同时考虑与岸坡相接处的闭水处理。

（6）钢管架体临时围堰的缺点是当水位抬升超出正常值过大时，难以进行有效加高或接高后风险加大。

5 结语

简易组合围堰附加荷载小，且具有取材广泛、组装拆卸方便、可重复使用、施工快捷、经济环保等优点，对围堰内开挖深基坑较为有利，在水深较小的河道进行分期导流或挡水时，具有较高的推广价值。