浅谈草土围堰施工方法及控制要点

徐 冉

（安徽三洲水利建设有限公司,安徽 宿州 234000）

0 引言

在大唐电厂取水口改造工程中，水工建筑物繁多，单个建筑物工程量比较大，施工现场相对狭小，水工建筑物施工时相互制约、相互影响，作业强度受作业场地限制，且位于黄河北岸边，日常排水量大，加之汛期的影响，有效工期有限。为此，制定草土围堰施工方案，必须精心策划、科学组织，均衡施工，确保重点。

1 工程概述

大唐电厂取水口改造工程上游250km设有一座水文站，其上游80km设有安宁渡水文站，下游100km处设有下河沿水文站。该工程属大（2）型Ⅱ等工程，其主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。其导流建筑物为4级，施工期洪水重现期为10年一遇洪水标准，施工期洪峰流量为2620m3/s。根据泵站布置条件及河道地形、水文资料,选择束窄河床导流方案。导流分期洪水见表1。

表1 导流分期洪水流量

项目取水口改造工程围堰为临时建筑物，为4级建筑物。防洪标准为10年一遇洪水设计，洪水流量2620m3/s，相应水位1308.2m，围堰采用草土围堰结构。围堰总长140m，上下游围堰分别长60m和38m，临河围堰长42m，围堰顶宽18m，堰顶高程1311.0m，堰底高程1300.49m，最大堰高为10.51m。为防止漩涡和束窄河面最大流速的冲刷，围堰做铅丝笼块石护坡。导流设计参数见表2。

表2 导流设计参数

围堰的施工分为围堰填筑、运行维护和围堰拆除3个阶段。主要工程量：草土围堰30930m3（运距3.1km），铅丝笼块石1876.5m3，围堰拆除32806.5m3。

2 围堰施工方案与围堰制备

2.1 围堰施工方案

主体围堰的施工主要为围堰填筑，先从上游端开始，水下部分围堰与上游部分铅丝笼块石相继一次性完成。

围堰由草土体、铅丝笼抛石两部分组成。第一阶段草土体及铅丝笼块石以进占法填筑为主，第二阶段结合实际基坑开挖再加高围堰为主。草土围堰在水中填筑采用捆草法人工捆草、压草、铺散草、铺土四道工序反复进行。土料由反铲挖掘机装土，自卸汽车运土，直接上堰顶部卸料，对围堰也起相应的压实作用，并配合推土机平土碾压，不但质量好，工效高，且能够加速堰体的下沉。当第一层草土的填筑完成，再按上述工序进行第二层草土填筑，逐渐向前进占。在进占过程中，草土体端部始终保持为一个漂浮体，随前端向中进占，草土体后部逐渐下沉，直到与地基接触为止。当一段草土体已沉至河底后，应在堰顶用机械碾压，增加堰体的密实性。

填筑时采用上、下游两头进行，分水下和水上2次完成，第一阶段填筑高程1308.7m，铅丝笼抛石紧跟草土体施工穿叉进行。第二阶段结合基坑开挖施工，采用挖掘机装土，自卸汽车运土，推土机分层碾压至设计高程1311.0m为止。围堰拆除采用挖掘机开挖，自卸汽车运渣，个别部位用水下爆破拆除。

围堰填筑分层示意图如图1所示。

图1 草土围堰填筑分段示意图

2.2 围堰材料用量计算及制备

（1）围堰草土体材料由土、麦草、草绳或尼龙绳组成，其采购的麦草、草绳或尼龙绳不能腐烂变质，必须新鲜质量好。

（2）麦草。依据经验可知，相应水深1m3草土体麦草用量为60~75kg，考虑损耗按85kg/m3计算，共需麦草用量为30930m3×0.085=2629.05t。上游围堰用稻草，稻草用量为1117.3t；其它用麦草，麦草用量为1511.75t。

（3）草绳。草绳分腰绳和拉绳。扎草捆的腰绳直径为1.2~1.5cm左右，要求抗拉强度在施工中不拉断为原则，每捆草扎三道腰绳，一根草捆腰绳2.3m，每捆草腰绳总长7m。每1m3草土埽需要6个草捆，考虑损耗10%，按6.6个计，共需草捆30930×6.6=204138（捆），共需草捆腰绳204138×7=1428966（m）。

（4）拉绳。将草捆、散草所铺筑成的围堰体固定拉住，要求质量较好，直径一般3cm左右，单根长度为2×h+3（h为水深），设计洪水位1308.2m，河底高程为1300.49m，h=1308.2-1300.49=7.71,L=2×7.71+3=18.42（m）。共需拉绳长度=204138×18.42=3760222（m），共需拉绳腰绳用量=1428966+3760222=5189188（m）。

（5）草土埽用土量。根据经验每立方米草土埽用土量为0.75m3，草土埽回填土量为0.75×30930=23197.5m3，松 散 系 数K1=1.29，K2=1.07，V1=V3/K2=23197.5/1.07=21680m3，需 用 土 量V2=K1×V1=1.29×21680=27968m3。

（6）抛铅丝笼块石。8#铅丝用量：2.04×1876.5=3828.06kg；块石用量:1.04×1876.5=1952m3。

草土围堰主要材料及用量见表3。

表3 草土围堰主要材料用量

3 围堰施工要点及控制

3.1 第一阶段草土围堰填筑

（1）施工准备；

（2）组织技术人员及现场作业人员，熟悉施工图纸及施工方法，并进行安全技术交底，明确职责，统一指挥；

（3）配备足够的劳动力和机械设备；

（4）就近选择草料堆放场，准备足够的麦草、草绳保证施工要求，在草土围堰开始动工时将麦草按设计要求提前加工成捆，其捆径按0.5~0.8m，其长度为1.5~1.8m（按不同水深改变不同的直径和长度）每捆草系三道腰绳，捆扎要牢固可靠，其数量、质量满足现场施工要求；

（5）在岸边附近选择满足填筑要求的取土料场，预备一定的土料，干土应适当浸水处理；

（6）施工区域架设好施工照明线路及充足的照明器具,在施工道路弯道及道路狭窄处安设明显标志；

（7）测量放线，设置测量标志。施工前及施工期间及时准确地施放出围堰填筑中心线。

3.2 围堰填筑

围堰的进占先从上游开始。进占前先将岸边清理好，铺填一层土料，再在第一层草捆上后退压放第二层草捆，将草绳拉直。两层草捆搭接长度一般为1/2~2/3草捆长，当压草层数较多时，搭接长度可适当减为1/2~1/3草捆。

当草捆压好后，再铺一层厚约30cm厚的散草，填补捆草之间的空隙，同时要盖住草绳。铺草工序完成后，随即洒水，使草料浸湿，以便于压实，然后可在散草上铺土，铺土厚度一般为30~35cm（汽车上土时，厚度可增大到40cm左右），铺好的土层可踩实或加夯压实（一遍即可）。这样，第一层草土的堆筑即告完成。依此方法捆草、压草、铺散草、铺土、四道工序反复循环，逐渐向前进占。

当上游横向围堰进占到横向围堰长度后，开始从拐角处从上游向下游进占。当上游顺水围堰进占到15~20m时，下游围堰进占开始。为防止漩涡的淘刷和围堰束窄河面产生的最大流速冲刷，上游横向围堰和纵向围堰采用铅丝笼块石护坡。

3.3 围堰合龙、水上部分加高填筑与铅丝笼抛石

龙口位置应确定在下游侧，距下游转弯处直线平缓处，水流流速比较缓的位置，采用相互对接的办法，草土互压，铅丝互拉，集中土料，迅速合龙。

围堰合龙后，经过一段时间的沉降，第二次再从堰顶进行填筑加高。迎水侧捆草放置方向平行于堰轴，靠基墙这一侧草捆垂直堰轴。上述4道工序完成后，中间铺土。从后向前铺土，铺土厚度为30cm，推土机碾压。

铅丝笼抛石紧跟草土埽施工相互穿插进行，主要分为2个工序，一是加工笼，二是抛石。

3.4 第二阶段围堰填筑

第二阶段围堰填筑，既可与水上加高填筑同步穿叉进行，也可在草土体完成后进行。围堰回填土要分层碾压，每次铺设厚度不大于30cm，密实度不小于0.95，采用挖掘机装料，自卸汽车运料上坝，推土机平整碾压直至达到设计高程1311.0m为止。

4 围堰堰体的维护与拆除

4.1 围堰堰体的维护

根据水情预报，对围堰的防护和加固要足够的重视，为防万一，备用一定数量的编织袋和铅丝笼块石，当发生险情时，要动用一切力量进行抢险加固围堰堰体，确保围堰堰体安全。围堰堰体维护的任务是保证堰体在河水和雨水作用下安全可靠。

（1）堰体渗漏观测。值班人员24h认真观测堰体的渗漏现象，如出现涌水现象应立即进行检查，确定其准确位置然后进行补救，直至渗漏量小且为水清状态。

（2）围堰排水。在围堰运行过程中，对围堰内侧的渗水要进行排出。在围堰内侧沿轴线方向布置6台水泵，泵距25m左右，设专人负责排水，保证泵站施工。

4.2 围堰的拆除

开始拆除围堰时，必须在泵房水下部分浇筑完毕，且将闸门安装调试完成，具备下闸挡水条件后进行。首先将铅丝笼块石拆除干净，然后再进行围堰堰体拆除。堰体拆除分为两层进行，第一层拆至当时河水位以上0.5m，从中间开始向两侧退挖。第二层基本为水下部分拆除，从合龙口开始，利用长臂挖掘机拆除水下堰体，两侧退挖逐步退至岸边。对于难以拆除的个别部位，可采用水下爆破拆除。围堰拆除要按设计要求尽可能大范围地清理至河底高程1300.49m位置。

5 围堰施工中存在的问题及应对措施

5.1 上游岸边漏水严重

漏水原因是岸边有漂石或岸边形成倒坡，围堰做成后可能漏水严重。可在围堰开始时先倒砂砾石土，让河水自然冲填，从围堰开头全断面倒土，使岸边形成斜坡，进占约1m时压草捆，采取边倒土边压草，直到河床平缓没有大量漂石为止。

5.2 围堰上顶坝拐头处草捆不易下沉

围堰上顶坝拐头处草捆不易下沉，主要原因为此处水流流速大，其解决办法如下：

（1）根据以往在最大流速4.5m/s最大水深超过12m情况下作围堰的经验，此处可做成长度2~2.5m，直径为1~1.2m的大草捆，运到上拐头，把整个上拐头迎水面的一边占全断面三分之一宽全用大草捆。

（2）如果大草捆沉不下去，可在大草捆中包石头砂土以增加自重，既防冲、防渗，且与其它捆草联系密实，土不易被水冲走。

（3）如果流速过大，草捆压不住，以上办法都不行，就用树稍捆成直径1.5m，长度3~4m的稍棒，中间包上石头运送到位沉入河底，最后在稍棒外侧抛铅丝笼块石，护住外角，逐步往前直到稍棒下沉后，围堰就可以继续进占。

5.3 围堰堰头断裂塌方

应当马上从围堰堰头撤离人和车辆，从裂缝处向前方抢压草捆，散草和土，确保前面一块不被冲走，使裂缝立刻愈合，趋于正常状态时，围堰施工继续进行。

6 结束语

综上所述，草土围堰填筑施工分为两个阶段进行，第一阶段采用捆草法完成草土围堰水下部分填筑，穿叉铅丝笼抛石施工；第二阶段完成围堰水上部分施工。围堰拆除采用挖掘机开挖，个别部位采用水下爆破拆除。基础开挖采用挖掘机开挖装车，自卸汽车运输至堆土场，推土机配合修整。开挖自上而下分层进行，每层开挖时，先挖排水沟、集水井，将渗水集中后用水泵抽至基坑外排水沟。

总之，草土围堰的建筑材料可以就地取材，施工工艺成熟且简单，施工时的机械设备比较容易配置，并且防渗闭气性能好，施工成本相对低，在工程建设中被广泛采用。所以在条件具备的施工现场，首选草土围堰进行施工。