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围堰工程施工技术的分类应用及钢板桩围堰施工优势

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文章附图

  围堰工程施工技术的分类应用及钢板桩围堰施工优势


  摘要:围堰是导流工程中临时的挡水建筑物,用来围护施工中的基坑,保证水工建筑物能在干地施工。在导流任务结束后,如果围堰对永久建筑物的运行有妨碍或没有考虑作为永久建筑物的一部分时,应与拆除。水利水电工程中经常采用的围堰,按其所使用的材料,可分为土石围堰、混凝土围堰、钢板桩格型和草土围堰等。本文现就围堰工程施工技术做客观探讨与简要论述。

关键词:钢板桩围堰工程;钢板桩施工;钢板桩围堰优点;钢板桩止水围堰


  按围堰与水流方向的相对位置,可分为横向围堰和纵向围堰。

  按导流期间基坑淹没条件,可分为过水围堰和不过水围堰。过水围堰除需要满足一般围堰的基本要求外,还要满足围堰顶过水的专门要求。

  选择围堰型式时,必须根据当地的具体条件,在满足下述基本要求的原则下,通过技术经济比较加以选定:

  (1)具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和一定的强度。

  (2)造价便宜,构造简单,修建、围护和拆除方便。

  (3)围堰的布置应力求使水流平顺,不发生严重的水流冲刷。

  (4)围堰接头和岸边连接都要安全可靠,不至于因集中渗漏等破坏作用而引起围堰事故。

  (5)有必要时应设置抵抗冰凌、船筏冲击和破坏的设施。

  一、围堰的基本形式和构造

  (一)土石围堰

  土石围堰是用当地材料和开挖弃料填筑而成的,是水利水电工程中采用最为广泛的一种围堰型式,其特点为:构造简单、施工方便、易于拆除、工程造价低,可以在流水中、深水中、岩基或有覆盖层的河床上修建。但其工程量较大,堰身沉陷变形也较大。

  土石围堰断面较大,一般用于横向围堰。但在宽阔河床的分期导流中,由于围堰束窄,河床增加的流速不大,也可作为纵向围堰,但须注意防冲设计,以确保围堰安全。

  土石围堰的设计与土石坝基本相同,但其结构型式在满足导流期正常运行的情况下应力求简单、便于施工。

  (二)混凝土围堰

  混凝土围堰的抗冲与抗渗能力强,挡水水头高,底宽小,易于与永久性混凝土建筑物相连接,必要时还可以过水,因此采用得比较广泛。

  1、拱形混凝土围堰。

  一般适用于两岸陡峻、岩石坚硬的山区河流,常采用隧洞及允许基坑淹没的导流方案。通常围堰的拱座是在枯水期的水面以上施工的。

  拱形混凝土围堰充分发挥了混凝土抗压强度高的特点,与重力式相比,断面较小,可节省混凝土工程量。

  2、重力式混凝土围堰。

  采用分段围堰法导流时,重力式混凝土围堰往往可兼做第一期和第二期纵向围堰,两侧均能挡水,还能作为永久建筑物的一部分,如隔墙、导墙等。

  重力式围堰可做成普通的实心式,与非溢流重力坝类似,也可做成空心式。重力式混凝土围堰可以采用现浇混凝土和碾压混凝土进行施工。

  纵向围堰需抗御高速水流的冲刷,所以一般修建在岩基上。为保证混凝土的施工质量,一般可将围堰布置在枯水期初露的岩滩上。如果这样还不能保证干地施工,则通常需另修土石低水围堰加以围护。

  (三)钢板桩围堰

  钢板桩围堰是重力式挡水建筑物,由一系列彼此相接的格体构成。按照格体的平面形状,可分为筒形格体、扇形格体和花瓣形格体。这些型式适用于不同的挡水高度,应用较多的是圆筒形格体。

  钢板桩围堰的优点有:坚固、抗冲、抗渗、围堰断面小,便于机械化施工;钢板桩的回收率高,可达70%以上;尤其适用于束窄度大的河床段作为纵向围堰。但由于需要大量的钢材,且施工技术要求高,目前仅应用于大型工程中。

  圆筒形格体钢板桩围堰一般适用的挡水高度小于18m,可以建在岩基上或非岩基上,也可作为过水围堰使用。

  圆筒形格体钢板桩围堰的修建由定位、打设模架支柱、模架就为、安插钢板桩、打设钢板桩、填充料渣、取出模架及其支柱和填充料渣到设计高程等工序组成。圆筒形格体钢板桩围堰一般需在流水中修筑,受水位变化和水面波动的影响较大,故施工难度较大。

  (四)草土围堰

  草土围堰是一种以麦草、稻草、芦柴、柳枝和土为主要原料的草土混合结构。草土围堰施工简单、速度快、取材容易、造价低,拆除也方便,具有一定的抗冲、抗渗能力,堰体的密度较小,特别适用于软土地基。但这种围堰不能承受较大的水头,所以仅限水深不超过6m、流速不超过3.5m/s、使用期两年以内的工程。草土围堰的施工方法比较特殊,就其实质来说也是一种进占法。按其所用草料形式的不同,可分为散草法、捆草法、掃捆法三种;按其施工条件可分为税种填筑和干地填筑两种。由于草土围堰本身的特点,税种填筑质量比干填法容易保证,这是与其他围堰所不同的。实践中的草土围堰,普遍采用捆草法施工。

  二、围堰的平面布置

  围堰的平面布置主要包括堰内基坑范围的确定和分期导流纵向围堰布置两个问题。

  1、围堰内基坑范围确定。

  围堰内基坑范围大小主要取决于主体工程的轮廓和相应的施工方法。当采用一次拦断法导流时,围堰基坑是由上下游围堰和河床两岸围成的。当采用分期导流时,围堰基坑由纵向围堰与上下游横向围堰围成。

  在上述两种情况,上下游横向围堰的布置,都取决于主体工程的轮廓。通常基坑坡趾距离主体工程轮廓的距离不应小于20~30m,以便布置排水设施、交通运输道路,堆放材料和模板等。基坑开挖边坡的大小则与地质条件有关。

  当纵向围堰不作为永久建筑物的一部分时,基坑坡趾距离主体工程轮廓的距离,一般不小于2.0m,以便布置排水导流系统和堆放模板。如果无此要求,只需留0.4~0.6m。

  实际工程的基坑形状和大小往往时很不相同的。有时可以利用地形以减小围堰的高度和长度;有时为照顾个别建筑物施工的需要,将围堰轴线布置成折线形;有时为了避开岸边较大的溪沟,也采用折线布置。为了保证基坑开挖和主体建筑物的政策施工,基坑范围应当留有一定富余。

  2、分期导流纵向围堰布置。

  在分期导流方式中,纵向围堰布置是施工中的关键,选择纵向围堰位置,实际上就是要确定适宜的河床束窄度。束窄度就是天然河流过水面积被围堰束窄的程度。

  河心洲、浅滩、小岛、基岩露头等都是可供布置纵向围堰的有利条件,这些部位便于施工,并有利于防冲保护。尽可能利用厂坝、厂闸、闸坝等建筑物之间的隔水导墙作为纵向围堰的一部分。

  河床允许束窄度主要与河床地质条件和通航要求有关。对于非通航河道,如河床易冲刷,一般允许河床生产一定程度的变形,只要能保证河岸、围堰堰体和基础免受冲刷即可。束窄流速常可允许达到3m/s左右,当缺乏具体研究资料时,可参开以下数据:当流速小于2.0m/s时,机动木船可以自航;当流速小于3.0~3.5m/s,且局部水面集中落差不大于0.5m时,拖轮可自航;木材流放最大流速可考虑为3.5~4.0m/s。

  以上几个方面,仅仅是选择纵向围堰位置时应考虑的主要问题。

  三、结束语

  围堰是临时建筑物,导流任务完成后,应按设计要求拆除,以免影响永久建筑物的施工及运转。土石围堰相对来说断面较大,拆除工作一般是在运行期限的最后一个汛期过后,随上游水位的下降,逐层拆除围堰的背水坡和水上部分。

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