水利设计中围堰技术的应用分析

◎王向荣 淮安市水利勘测设计研究院有限公司

胡怀明 楚雷刚 南京市溧水区水务局

1.水利设计中常用的围堰技术分析

水利设计中，通过采用科学稳定的围堰技术可以保证水利施工的质量安全，而围堰技术包括多种不同类型，施工方在施工时必须对围堰技术进行合理选择才能真正保证施工质量。现阶段水利设计中常见的围堰技术主要包括土石围堰技术、混凝土围堰技术等，下面进行分别介绍。

1.1 土石围堰技术

土石围堰技术是指使用土、土袋或者木桩竹条竹篱土等土石原料和物品，按照顺序进行错缝堆叠，从而形成满足工程所需高度以及厚度的围堰。土石围堰技术又可分为使用条件不同的多种技术，包括土围堰技术，限制水深大于等于1.5米、水流速小于1米每秒，同时适用于河边深度较浅以及河床渗水性小的区域；土袋围堰技术，限制水深大于等于三米，水流速小于等于1.5米每秒同时适用于淤泥较浅或者河床水深较小的区域；其余还包括木桩竹条土竹篱土围堰技术、堆石土围堰技术等。土石围堰技术在运用时要特别注意土质，最适宜的土质是黏质土，砂土也可以投入使用，在使用砂土时由于抗渗效果弱于黏质土，需要扩大围堰的堰身宽度，但是不能使用淤泥土进行围堰，土石围堰技术的优势在于原材料较易获取，甚至可以从施工地点就地取材，施工成本较低，但是缺点在于对水流流速的要求较高，不能过大过快，因此在很多情况下不适用。

1.2 混凝土围堰技术

钢筋混凝土围堰技术在现阶段水利设计中是采用次数最多、最为常见的围堰技术，混凝土围堰技术的堰体主要部分即为钢筋混凝土结构，此项技术的最大优点就是拥有非常高的承载能力、堰体的稳定性非常强，就实际情况而言，混凝土围堰在选取时还是会受到地质条件和施工场地的限制，但是混凝土围堰仍然拥有大强度、良好导水性以及抗渗透性能，并且混凝土的浇筑技术也较为成熟，施工便利，因此在开展一些较大规模的水利工程时一般最为适用。但是混凝土围堰技术也存在缺点，即整体的造价较高，因此在使用时要对施工现场条件进行全面分析，根据具体使用需求进行合理选取。

1.3 钢板定桩围堰技术

钢板定桩围堰技术是适用性最强的水利工程围堰施工技术之一，这种技术可以应用在条件具有较大差别的不同地理环境中，钢板定桩围堰技术的施工原理就是将钢板桩作为主体，进行围堰施工，钢板桩的材质硬度较为良好，并且拥有性质较好的耐磨性和稳定性，因此钢板桩在水流较快或者水流速度较快的流域里都可以灵活使用，除此之外，钢板桩的化学性质较为稳定，因此拥有较长的使用年限，在施工尾声阶段进行拆除之后还可以对其进行重复使用，从而可以节约使用成本。但是在使用钢板定桩围堰技术时也要注意对施工区域地质环境进行考察，要保证区域的岩石和土质构造稳定，打入板桩之后不会发生松动。

钢板桩围堰技术又可以根据钢板的分布形式分为单行板桩以及双行板桩两种类型，单行板桩的应用方式为在河流流域背面的一侧打入板桩，在板桩周围建设支撑部，通过支撑部来对其进行稳定；双行板桩的应用方式为在河床打入两列板桩，在板桩与河床之间距离河床近的位置根据地质结构进行支撑部建设，双行板桩与单行板桩相比更为牢固稳定。

1.4 浆砌石块围堰技术

此项技术与土石围堰技术有相似之处，但是所用的石料更为标准，砌筑方式也更为精细，浆砌石块围堰技术的施工流程为通过使用石块进行分层砌筑，每层之间预留一定厚度的间隙隔开，还可以使用辅助线等辅助工具进行施工，目的在于避免石块堆砌过程中出现空洞从而影响围堰的安全性。在使用浆砌石块围堰技术时有三点需要特别注意，一是在进行施工前准备工作时要注意将所有石块全部浸湿，二是在施工过程中如果出现内部缝隙要马上进行填充，绝对不可忽视，三是在填充缝隙的同时对如果发现直接出现的外部缝隙也要根据施工设计要求和安全条例进行修复。

2.围堰技术的设计原则

2.1 紧密性

围堰在设计和建设时一定要避免出现渗漏的现象，而渗漏现象最常出现的部位就是围堰的接头处，由于围堰处于自然水流区域，如果围堰接头这部分或者其它部位出现了渗漏，水流会通过渗透作用使得裂缝逐渐扩张增大，从而导致围堰的稳定程度出现问题，使得围堰的作用大打折扣甚至失去作用。因此在进行围堰设计时必须注意提高围堰本身的紧密型，防止围堰出现裂缝渗漏的现象，设计人员可以增大围堰接头处的横截总面积，同时也可以增大围堰的地下深度，提高围堰和地底岩体的连接紧密程度和抗水流冲击的能力。

2.2 稳定性

稳定性是围堰最重要的特性，建设围堰的作用就在于通过围堰对水流进行倒流，并且防止水流渗入，从而对围堰下游的施工场所进行保护，围堰在建设完成之后要时刻迎接水流的冲击，因此围堰要保证当水流冲击速度快的情况下也能保持稳定性。为了实现这一点，设计人员要在进行围堰构造设计之前仔细对施工区域的土壤条件等地质条件和水文条件进行调查，并对土地进行基底加固。举例来说，若所调查区域的淤泥淤积情况较为严重，就要对淤泥软土进行挖掘铲除之后再进行施工，从而保证围堰在建设之后的稳定性，不使其出现沉降情况，在围堰建设完毕之后也要对其进行稳定性检查，时刻保证围堰的安全。

2.3 易拆除性

对于绝大多数的水利工程而言，围堰都是会在工程的建设后期或者建设完成后进行拆除的，只有少部分的工程会将围堰进行保留。如果在水利工程设计中提到了围堰是一项临时性的建设工程，则在围堰的前期设计和具体建设施工过程中就要保证后期围堰能够及时拆除，同时也要注意兼顾围堰质量达标，易拆除性最为良好的围堰类型是钢板定桩围堰，并且在上文中也提到了钢板桩围堰具有较为简单的设计结构，拆除之后还可以进行重复利用。

3.水利设计中围堰技术的设计与施工要点分析

3.1 仔细考察地质和水文结构

水利施工区域的地质和水文结构会对围堰造成最直接的影响，因此在进行设计与施工之前要详细对这部分内容进行考察，并确定：①围堰在这种水流流速和土质条件之下该采用何种形式的结构。②制定设计方案时，围堰施工的每个步骤该如何进行，这部分内容要具体化，从前期材料采购、中期施工到后期保养以及拆除等方面都要兼顾到。③如果出现围堰异常渗漏、水流量突然加大例如暴雨等情况，该如何制定应对方案。考虑到这几点能够大大增加围堰的设计合理性。

3.2 对施工时的技术操作进行实时监测

在工程设计时所制定的围堰设计规划是围堰施工的主要参考资料和施工依据，但是在实际情况中还需要注意实际情况的变化，这里不仅指的是注意自然条件的变化，更需要注意围堰施工中的人为技术操作，尤其是对一些比较难以注意和监测的施工区域例如围堰底部渗漏程度等，更需要着重进行处理。相关设计人员首先要根据设计规划进行施工监管，同时要对围堰的具体施工过程进行分部技术控制，防止出现安全隐患，要通过采用专业的动态检测设备进行实时检查，尤其是对于围堰的渗漏现象，不仅要检测有无出现情况，还要检测渗漏的水量，从而便于在第一时间制定处理对策，保证围堰施工的技术合理性和围堰施工的安全性。

4.总结

随着基础设施建设的发展，我国水利工程建设数量不断增加，与此同时对水利工程的质量要求也越来越高，而围堰技术作为水利工程的建设保障最为关键的技术之一，更需要进行科学而合理的设计。本文对水利设计中围堰技术的应用进行了分析，分别对水利设计中常用的围堰技术—土石围堰技术、混凝土围堰技术、钢板定桩围堰技术以及浆砌石块围堰技术进行了研究，对围堰技术的设计原则进行了介绍，并针对围堰技术的具体施工过程，对施工的要点进行了总结。相关人员要注意有关技术的发展潮流，可以预见到，在之后的围堰建设过程中，整体技术和施工方向必将向着信息化、自动化、标准化和安全化的方向发展，围堰技术将会实现持续而稳定的进步。