水利工程围堰的施工方法研究

水利工程围堰的施工方法研究

发表时间：2017-10-19T11:20:20.260Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：李海生

[导读] 围堰是保护大坝或厂房等水工建筑物干地施工的必要挡水建筑物。

新疆喀什地区盖孜库山河流域管理处新疆维吾尔自治区喀什市 844000

摘要：围堰是保护大坝或厂房等水工建筑物干地施工的必要挡水建筑物，一般属临时性工程，但也常与主体工程结合而成为永久工程的一部分。围堰工程直接关系主体工程的施工安全、工期和造价。如果拦蓄洪水的库容较大，还关系到下游人民生命财产的安全，因此围堰在导流工程中具有举足轻重的作用。我国在大中型水利水电工程建设中，对各种类型围堰的设计和施工已经积累了丰富的经验。本文主要对不过水土石围堰工程施工技术进行研究，探讨其工程中的施工方法。

关键词：施工；导流；围堰工程

1.前言

土石围堰断面与土石坝相仿，常用的几种型式如图1所示。

图1 不过水土石围堰

（a）斜墙式；（b）斜墙带水平铺盖式；（c）垂直防渗墙式；（d）灌浆帷幕式；

1——堆石体；2——粘土斜墙铺盖；3——反滤层；4——护面；5——隔水层；6——覆盖层；7——垂直防渗墙；8——灌浆帷幕；9——粘土心墙。

比如在新疆喀什地区老八里桥至大桥段防洪工程中的导流围堰项目中，一部分围堰是利用原有防洪土堤，其余部分是新建防洪堤，根据施工进度要求，基础及堤身施工均需全线施工。根据实际情况，无可利用的导流设施。为确保工程顺利施工，在全段防洪堤前，需全段修建围堰。导流围堰采用开挖的砂砾石料在主河槽基础开挖坑边堆砂砾石围堰挡水，天然主河槽导流的方式进行。施工导流流量52 m3/s，河床宽按最小宽50m考虑，计算水深为0.95m。施工导流围堰长7.1km，为梯形断面，迎水面采用土工膜防渗、编织袋装土防护。围堰顶宽2.0m，堰高1.5m，上、下游边坡均为1∶2.0，迎水面采用复合土工膜防渗和编织袋护坡。复合土工膜选用两布一膜，即膜材厚度0.3mm，单层土工布单位面积质量为150g/m2，编织袋内装砂砾石土护坡，防洪堤施工完成后，应尽快拆除围堰，以免影响河道行洪。导流围堰长7.1km，土方开挖45000m3，土方回填520000m3，两布一膜14060 m2，编织袋护坡5624m3。

2.围堰工程施工方法

2.1料场规划

（1）料场的规划原则

应选择土料集中，离填筑地点较近，开采运输条件较好，有效量较多的料场为主要料场，其土料储量应比设计需要量大一倍，砂砾料应比设计需要量大50%。选择土料较分散或开采条件较差的料场为备用料场，其储量可小于主要料场的20%。根据进度及料场情况，为充分利用主体建筑物的开挖料并确保围堰填筑强度，应设置围堰填料堆存场，其位置尽量靠近填筑地点，高程和填筑部位相适应，按石料、防渗土料、砂砾料等分别堆存。避免交又干扰，尽可能做到左右岸、上下游都有料场。先用可能被淹没，以及规划被建筑物筱盖部分的料场。各料场或堆存场的开采、应用时间应与堰体要填筑部位施工进度一致。

（2）围堰土料选择

1）防渗土料

①围堰的防渗心墙或斜墙。往往用枯性土料、砾质土（水上干填）筑成，砂质壤土的防渗系数为ix 10-5-ix1O-6cm/s；砂质粘土的渗透系数为ix 10-5-ix1O-8cm/s；粘土渗透系数为ix 10-5-ix1O-7cm/s（i的数值可为1~9）心墙和斜墙的渗透系数小于10-4~10-9cm/s即可满足要求，因为做堰壳的砂砾透水料的渗透系数一般为ix 10-2-~ix1O-3cm/s。比不透水料的渗透系数大100倍。但对于铺盖防渗，其渗透系数宜小于地基的100~200倍以上。

②土的可塑性。塑性指数大于7的土可用作防渗材料，塑性指数过大，则粘粒含量太高（粘粒含量大于60；0），一般不宜采用，塑性指数小于7的可用作弱透水料或半透水料

③砾质土。砾质土作为水上干填防渗料，无论在抗剪强度、防渗、压实或沉陷方面都是优良的、要求粒径大于2 mm的砾石含量不要超过50%-55%，一般最大粒径不应超过每层压实土厚的3/4。水下抛投的防渗土料。不能采用砾质土（特别是深水抛投），因为抛投过程中土奥将分离成层，形成通道。

2）堰壳填料。围堰堰壳的填料，要尽量利用主体建筑物的开挖弃料和其他土石料。通常认为不均匀系数，达到30-10。的土料

（p=d old，）是级配好的土料。均匀的砂料压实性能不好，动力荷载作用下（大型汽车震动、铁路过堰、水平震动等），容易发生液化。天然孔隙率在43%-45%以上。有效直径小于0.1 mr。及不均匀系数小于5的圆粒细砂，特别容易液化.不宜用作填料口为了加快围堰填筑进

度，堰壳尽量不用粘性土料

3）石料。土石围堰所用石料，包括堆石、护坡块石、滤水坝址块石及截流戗堤块石。

①护坡、截流俄堤及滤水坝址的块石。修建护坡、滤水坝址及截流战堤的石料，要能抵抗冲刷、抗风化和冰冻作用，并具有较好的抗水性（不在水中软化和溶蚀）。所以块石要求有一定的抗压强度。根据《土坝设计》，综合国内外坝工、护坡及滤水坝址的用石指标如下：饱和抗压强度应不小于400^500 kg/cm2；软化系数应大于0.85，岩石孔隙率不应大于3 %；吸水率（按孔隙体软化比例计）不应大于

0.8；岩石的容重应大于2.2 t/m3。

②碾压式堰身的石料。原则上，各种坚硬石料，石渣、软弱岩以及主体建筑物开挖的石渣，均可作为围堰堰身的筑坝石料，粒径小于5 mm的细料以少于30%为宜。填筑堆石最大粒径，当采用振动碾压时，只要小于铺土厚度即可。

水中抛土料作为围堰铺盖水中抛土料.考虑水中填土筑坝的技术要求，应具有①标准土块（5cm X 5cm X 5cm）浸水后在10 min内，有2/3以上崩解。②在筑好坝后，其渗透系数在坝内宜小于1 X 10-6 cm/s。③土块尺寸不得超过8~10cm。土料不允许成粉状允土料适宜的粘粒含量为8%-30%，天然含水量不小于6%，亦不大于1.2W（塑限），太干太湿的土料均不适宜。

（3）设计开采方量计算。

V=V0（1+μ）/K压

式中V-设计开采方量，m3

V0一一设计计算方量，m3；

K压一一压实系数（见表1）；

μ—损耗系数〔见表2）；

图2 粘土心墙式围堰断面示意图

（a）利用临时斜墙式断面挡水修建的心墙式围堰；

（b）七里泷工程的围堰之一；（c）伊太普工程的围堰

1——截流戗堤或水下抛石体；2——临时挡水斜墙；

3——粘土心墙；4——堆石或砂砾石堰壳；5——砂砾石覆盖层；

6——砂砾石开挖边坡；7——双排水泥灌浆帷幕

通常，围堰的运用期很短，对材料的要求可比土石坝低些，所以常用基坑开挖料或其它废弃土料填筑。防渗体与堰壳之间的反滤层设计也要简化一些，通常多用1~2层粒径略加控制的砂砾石混合料作为过滤带，以代替材料严格分级的反滤层。拟定断面型式时，必须着重考虑如何施工，尽量避免施工干扰。土质斜墙式围堰的防渗体与堰壳施工干扰小，尽管这种围堰工程量较大，仍然得到广泛应用。心墙式围堰也常被采用，但是，由于考虑施工方法和水下施工的特点，其断面构造和一般的心墙式土石坝不相同。图2是几种心墙式围堰的断面图。

2.3围堰拆除

选择围堰型式和材料时，就必须考虑如何拆除，这一点是与永久土石坝不同的，土石坝自然是愈坚固、愈牢靠愈好。然而对于需要拆除的围堰来说，即要保证运用期的牢固可靠，又要便于拆除。所以，需拆除的水下部分就不能用过大块石、混凝土大块体和铅丝笼等材料填筑。实践中曾有一些工程对此考虑不周，有的工程因前期围堰无法拆除而造成截流困难"有的工程因围堰拆除不干净而造成长期的电能损失。

3 结语

围堰工程在导流工程中具有非常重要的地位，水利工程的开端，往往都是从这里开始。而水利工程的结束也常常伴随着围堰工程的收