水利工程施工中围堰技术的应用

2022-03-04刘佳东

科技创新与应用 2022年7期

刘佳东

（黑龙江省水利水电集团有限公司，黑龙江哈尔滨 150028）

我国经济社会全面发展，对水利工程的需求量不断增加，只有全面保证水利工程的质量和安全，才能实现经济持续发展目标。当下，各种各样的水利工程越来越多，水利工程应用的技术形式也更加多元，其中围堰技术是重点技术之一，并在水利工程中得到了广泛的应用。作为现阶段水利工程项目常用的技术类型，围堰技术在水利建设中起到了极为重要的作用，从技术应用上看，无论是对技术领域，还是行业领域，都产生了极大的影响。但是，在近些年多数企业水利工程施工中还存在一定的问题，围堰技术流程落实不细致，没有发挥技术优势，影响到了工程建设质量，也埋下了许多安全隐患，只有全面提高技术能力，做好流程控制，才能有效地确保整体水利工程的质量，推动我国水利工程发展。

1 围堰技术概述

水利工程施工建设是一项复杂的工作，要全面设计好流程，才能保证质量与安全。在水利工程建设前，要依据实际情况，做好现场调研，拿出科学的设计方案，通过方案分析与认定，全面确定工程技术标准与等级，水利工程方案包括水利工程的整体性结构、成本投资与造价、工程进度内容等，通过全面的方案设计，进一步明确水利工程主要内容，使水利工程顺利推进。水利工程建设离不开施工准备、施工技术、施工管理等过程，要把握好各个环节，保证水利工程全面发展。围堰工程是前期的准备工程，作为水利工程重要的临时性围护结构，围堰要保证稳定，这样才能起到避免水土进入施工区域的作用，为水利工程建设提供稳定的施工条件，该技术包括内部基坑挖掘、排水设施建设、相关建筑结构修建等。可以说，围堰工程是水利工程施工建设必不可少的基本环节。

2 围堰导流方式影响因素

2.1 洪枯流量比影响

实施围堰技术需要合理设计好导流，避免不利因素影响，全面提高水利工程建设质量，洪枯流量比是重要的影响因素，施工时，要全面根据现场的情况做好流量设计，科学计算流量，正确选择采用过水或者是不过水方式施工，这是重要的指标。比如，对于修建在山区的水利工程，山间河流存在明显洪枯特点，影响到水位，不同的季节水位变化也有着明显差异，洪水期河流流量大，枯水期流量小，要充分结合围堰技术标准，全面研究现场的资料，合理设计好基坑淹没导流方式，如果洪枯流量比小于20，通常采用不过水导流方式，大于50采用过水导流方式。

2.2 水位变幅的影响

运用技术时，不但要把握好技术标准，更要充分利用好现场的条件，影响围堰导流方式的另一关键因素是水位的变幅，要全面做好计算，才能采取正确的施工方式，从以往的施工数据上看，水位变幅小于6 m通常采用不过水方式，大于12 m时多采用过水方式。

2.3 河道影响

河道流量也对水利工程产生影响，但是影响的作用不大，如果来水量小就没有必要选择过水围堰技术，从资料上看，来水设计流量低于2 000 m3/s或高于10 000 m3/s时，可以根据情况选择围堰导流方式。

3 围堰技术在水利工程中应用的基本准则

3.1 结构稳定准则

水利工程施工必须要全面保证安全，为了全面提高安全性，需要科学应用围堰技术，遵循基本施工原则，以全面保证结构性稳定，这是最基本的要求。水利工程施工开始前，一定要充分论证，做好围堰施工，从根本上保证水利工程顺利实施与推进，水利工程建设质量与围堰施工技术有直接关联，要充分落实各个环节，选择有利的施工建设方案，为此，实际施工中的工作人员一定要以施工现场实际为基准，合理设计方案流程，选用围堰方案和技术是重点，有效重视地基处理，打好地基基础，保证地基的牢固，为下一步建设提供条件。结构性稳定与围堰材料有关，进行建设时，充分分析当地的环境条件、土质特点和水流特点等，再结合以往的数据，合理确定施工材料。

3.2 因地制宜准则

水利工程面临的地质条件非常复杂，往往是在恶劣的条件下进行施工建设，任何一个环节处置不当，都会带来不良影响，为了全面保证成本投入，则需要因地制宜进行围堰施工，施工流程繁琐、施工环节多样，抓管理是关键，通过科学的管理实施，全面控制各个环节。工作人员要通过科学的调研与分析，全面结合现场情况，遵循因地制宜原则，加强对围堰施工技术运用，把握好水流冲击、土质压力、外界环境等多项因素，降低成本的同时，保证安全稳定。

3.3 新技术应用原则

当前，经济快速发展过程中，各项新技术也实现了跨越发展，水利工程建设要充分挖掘新技术，运用新技术实现安全建设。要全面了解新技术，遵循市场规律，对新颖的围堰建设形式、较高的技术水平要合理选择、科学运用，把握好新技术的内容，做好相应推广，不断提高水利施工质量与效果。要提升创新能力，全面加强现阶段成熟技术的改造，提高效率。

3.4 优化布局原则

围堰施工是提高水利建设质量与安全的前提，要不断创新技术方案，根据不同的建设条件，做好方案的优化与设计。实际技术应用中，要不断优化围堰建设方案，一是合理用好技术，通过技术创新提高建设能力，科学合理布置结构；二是用好新设备，有效优化工程施工效率。通过应用新技术，完成工程建设日常运行管理，做好质量跟踪检测，确保围堰技术自动化和智能化发展。

4 水利工程围堰技术的作用和类型

4.1 临时性工程作用

围堰工程建筑是重要的建筑，对水利工程起到了良好的保障，虽然是临时工程，但是也要全面保证质量与安全，这样才能更好地保证施工人员安全，保护水利工程建筑安全。施工时，一定要严格施工标准，全面建设好围堰工程，通过科学的施工，全面保证围堰建筑强度，提高防渗效果，对水利工程主体建设起到保护作用。水利工程建设过程中，技术很重要，要全面依靠技术条件，做好现场的控制，对于一些难以控制的区域，要在科学保护基础上，全面提高安全度，对复杂水利工程项目的施工可在结构中建立防护栏，加强工程保护的强度，提升施工人员安全性，避免水利工程建筑受周边环境不利影响。一般情况下，水利工程施工结束后，根据条件对原先围堰保护结构进行拆除。

4.2 不过水土石围堰

水利工程实际施工中，对技术类型的选择非常关键，过于复杂的技术增加了建设的成本，简单的技术又起不到作用，所以说，建设过程当中技术类型的选择很重要，当前，最为广泛的围堰方式是不过水土石围堰，这种建设方式结构简单，还可以就地取材，能够快速组织施工建设，保证土石方及时到位，建设土石坝能够较好地保证防水效果，保证水利工程顺利施工。这种简单的结构性建设在后期拆除更加方便，不影响周边的地质环境。从技术使用上看，利用这种类型进行施工，施工时土石方用量较多，如果处理不当还会出现沉陷，要合理避开汛期，确保安全施工。

4.3 过水土石围堰

一般情况下，水利工程建设时也使用淹没基坑的导流方案设计，要全面保证整体施工的安全性，技术人员要对现场进行调查，合理避开不利因素，工作人员要保证围堰堰体过水安全，这样才能起到防护的效果。要想实现这一总体目标，则要科学计算、合理布局，在过水期间以冲刷和渗透压力做好数据分析，保证小于堰体承载力，避免深层滑动，保证工程的安全性。加筋过水土石围堰施工也是一种重要的方式，进行施工时，要在下游坡面布置钢丝网，阻止水流的冲击，避免了下游的水土流失。为了全面提高保护能力，可以在下游堰体内部预埋主锚筋，通过水平方向的保持，提高对下游坡面和堰体顶部的有效控制，避免出现结构不稳定的现象。

4.4 混凝土围堰

混凝土在水利工程建设中也是主要的材料，特别是在围堰施工中，要全面用好混凝土材料，通过混凝土自身的防水性提高围堰工程强度与防水性。混凝土自身有着良好的防水性能，凝固后的抗水流冲刷力更强，能达到良好的效果。进行实际建设时，施工简便，工程量适中，在水利工程围堰工程中利用率较高。周边的环境能够与砼建筑保持长期密切衔接，保证了强度与硬度。

4.5 钢板桩格型围堰

钢板桩格型围堰在施工中也较多见，这种围堰主要由主格体和连弧段两部分构成，技术形式主要是采用锁扣完成连接各个部件，这种施工在围堰中较多见，对冲击量大的区域效果较好，但是材料透水性一般，为了保证施工质量，需要做好防水工作，对钢板桩格型围堰施工流程进行合理设计，一般情况下，要通过定位作业、打设模架支柱、钢板桩插入、搭设施工、填入适量料渣等流程，全面提高工程的施工效果，以此保证稳定性与安全性。

5 水利工程施工中围堰技术的应用

5.1 明确应用条件

由于不同水利工程项目对环境的要求不同，因此，围堰结构强度、抗渗性也存在不同，对于水流较小的区域，不需要使用围堰技术，可以直接进行施工建设，但对于必须要进行水流控制的地方，要全面设计好围堰技术，进一步明确实施的条件，合理设计好施工技术方案。为了保证施工的顺利进行，一是合理选择围堰结构，要保证形式合理科学，通过结构上的设计，全面提高挡水和排水效果，充分发挥出技术的作用。二是考虑经济性，一般来讲，水利工程都是公益项目，投入不多，要想提高经济效益，则需要对不同围堰技术消耗的成本做好分析，通过合理的比较，拿出最为合理的方案，全面在保证质量的前提下，满足成本要求。三是满足现场条件。水利工程建设是重要的工程，要充分把握好水利情况，通过对现场的分析，全面提高整体效果，土石围堰适合应用水深不超过1.5 m且水流速度不超过0.5 m/s的区域，堆石土围堰适合应用于水流速度在2.0-3.0 m/s之间的区域。

5.2 围堰施工技术应用

科学组织好施工，保证建设质量与安全。一是充分调研并安装导框。为了保证项目的质量，需要根据施工的流程做好规划，充分在调查的基础上，提取相关数据，再进入施工的现场，对水利工程基本情况全面把握后，设计出应用方案，根据方案要求，及时准备钢板桩等原材料，全面对材料、技术、设备、人员进行组织。按照方案要求，准确地定位测量后安装导框，要把握好现场情况，水中导框和岸边距离远的时候，要全面把握好定位方向，用前方交会法进行定位，能够保证精准度。安装导框时，要将定位桩打好构建施工凭条，这样，工厂预制导框运输到现场后才能快速进行组装，保证平台连接整体效果，要充分做好定位桩上的固定施工，如果不设定位桩可以在浮台上悬挂，在少量钢板桩插打后在钢板桩上逐渐固定导框，为施工提供便利条件。二是吊运插打与合拢钢板桩。施工过程中，检查钢板桩质量达标后，才能运到指定地点，以不同的编号顺序做好现场的码放，为使用提供条件。高架索道水平和垂直运输安插钢板桩是当下最为主要的方法，运输到指定位置后可放两个吊钩，提高钢板桩垂直度。施工时，把小勾脱出并连接，根据编号顺序做好插打钢板桩施工，要保证插打到底以实现合拢的目标，最后再打入钢板块，完成整体安装。三是抽水堵漏。插打钢板桩后最为主要的作业就是抽水，要充分提高防渗效果。相关技术人员在现场进行全面的检查，保证板桩与导框间木楔牢固，有效提高安全性，如果控制不当，很容易出现坍塌、泄露的事故，危及到现场施工人员与设备安全。要科学做好抽水速度的控制，根据时间做好围堰变化监测，对于锁口渗漏的现象，要在内侧嵌塞棉絮或者利用木屑、谷糠处理，快速封堵漏缝，保证安全。四是拔桩。施工结束后，要科学安排工序，特别是最后一道工序的拔桩施工，此时需要对前期钢板桩陆续拆除，解决围堰内部支撑，处理不当则会出现灌水的情况，影响到工程的安全性，依照顺序做好下游中间到两侧的拔除，避免出现钢板桩倾斜，沿导流洞轴线将废渣挖出，避免围堰区域被杂物堵塞。