水利工程水閘圍堰施工和降排水技術

楊 舸

(北京市永定河管理處，北京 100071)

近年來，我國政府部門愈加注重水利工程質量，圍堰屬于臨時擋水結構，讓水利工程建筑在地面上能對其進行臨時施工檢驗工作，該種施工技術具有較強的特殊性。為確保整個水閘工程建設能順利進行，工作人員在進行水道圍堰施工時要考慮到排水問題，降排水質量會直接影響到工程質量。同時，由于山區河流具有水流急、地形復雜等特征，并且由于圍堰施工束窄河床需要經過水流的位置，在汛期期間洪水流動速度較高，工作人員要對圍堰臨水面位置進行防沖刷保護。因此，本文通過結合工程實例，從不同方面來分析水閘工程圍堰設計要點和施工要點，從而根據現場施工環境來提出科學的降排水方案，如基坑邊坡降水方式、施工區域排水、泵站降水等措施，為水閘建設工作打下堅實的基礎。

1 工程概況

河南省船閘圍堰位黃河南岸東部，首閘引水能力為141m3/s。1992年9月河南省政府在29號下達了河南省人民政府常務會議紀要，批準建設新三義寨引黃供水工程，省計委以豫計經規[1992]1943號文批準立項。地域涉及開封和商丘兩市的六縣三區，包括開封市的祥符區、蘭考縣、杞縣和商丘市的民權縣、寧陵縣、睢縣、虞城縣、梁園區、睢陽區。灌區始建于1958年，歷經多次規劃調整，灌區總設計灌溉面積326萬畝，總土地面積4 344.2km2，耕地405.01萬畝。由于工程建設屬于山區河流，該地區形式過于復雜，壩體上集水面積為8 098km2，每年平均水流量為90.88億m3，一旦連續一段時間雨水天氣，很容易導致其出現洪澇問題，給周圍居民日常生活帶來嚴重影響。 基于此，本文將紅船豆航電樞紐工程為主要研究對象，在其山區河流的卵石層上部使用防滲、圍堰填筑、防沖刷施工等方式，有利于工作人員利用高噴防滲墻來實施防滲工作，再收集各方面數據，來全面掌握科學的施工方法，從而獲得較好的防滲效果，給船閘主體施工營造良好的施工環境，進而提高整個工程施工質量[1]。

2 圍堰設計

2.1 斷面結構設計

針對水利工程圍堰施工，政府部門提出各種相關政策，提高了圍堰施工效率。為確保整個水閘工程建設工程能順利進行，工作人員在進行水道圍堰施工時要考慮到排水問題，降排水質量會直接影響到工程質量。但從目前圍堰施工情況來看，由于受到各種外在因素影響，給水利工程施工帶來很多方面的阻礙，讓圍堰施工效率和預期效率出現較強的差距。針對該情況，工作人員可將其設計為五年一遇的圍堰防洪設計標準，將圍堰上游橫向頂標高設計為47.5m，下游橫向圍堰標高設計為46.5m，高程在右側縱向圍堰過度，岸邊坡度比例為1∶1∶8，江邊坡度比例為1∶2，并在江邊提前設置土木膜和土工布，并鋪設大量塊石來保護面層[2]。

2.2 高噴防滲墻設計

設計圖紙屬于單排高噴防滲墻，主要利用擺噴對接方式為主，從專業人員所制定的地質報告來看，預期地質條件和實際地質條件仍然存在不小的差異性，地質報告中砂卵石層含有大量卵石含量、礫石含量，其顆粒直徑超過1.2cm，其余都是由淤泥和中細沙組成，地層密實度屬于中密系數。而在日常水利工程中，地質情況出現較大偏差，其砂卵石層卵石含量占據絕大部分，卵石大小在14cm，只有大量的淤泥和中細砂，地層密實性呈現松散狀態，是經過大量人工砂礫堆積起來，這種砂礫級配能力較差，屬于強透水層。針對這種工程地質情況，工作人員可利用高噴防滲墻方式來進行圍堰結構的防滲水工作，從而提升方案實施效果[3]。

2.3 高噴防滲墻試驗段施工

在工作人員進行圍堰高噴防滲墻施工前，要先利用三管擺噴和三管旋噴兩種方式來進行施工，為將兩者不同工藝的防滲效果全部呈現，工作人員在實驗階段采用旋擺噴融合措施。同時，根據施工現場實際地形條件，將高噴防滲墻試驗階段確定在上游橫向圍堰，利用岸邊線為基礎，沿著岸邊線向水流方面延伸，等到其延伸長度達到10m時，能形成一個閉合矩形。實驗階段的防滲墻是以旋擺噴結構為主體，設計孔距為1m，鉆孔數量一共有40個孔位，試驗段防滲墻是利用圍井開挖方式來測量防滲效果，但值得注意的是，圍井檢查通常在高噴灌漿結束8h后實施。另外，本次高噴防滲墻試驗階段是使用三管法為主體，嚴格遵循水電水利工程高壓噴射灌漿技術標準，通過將高噴灌漿施工參數表和現場實際情況相結合，來確定施工中各方面的數據參數。施工具體情況：岸側區域屬于原狀地層，具備不同級配，在進行旋噴灌漿和高壓擺噴過程中，孔口返漿流程正常；下游階區域屬于新回填砂卵石料，其中含有大量卵石，具有較大級配差，經工作人員檢查發現，有6個孔出現流漿數量少或者不流漿現象。防滲效果檢查：在岸側區域檢查過程中，發現其開挖面屬于波浪形，能明顯看到當砂卵石料和水泥漿相互融合后，會逐漸形成墻體，并在旋噴孔周圍形成柱體，擺噴孔周圍會出現明顯的缺陷，所建設的墻體厚度較低，甚至在擺噴搭接和旋噴位置出現少量的滲水現象。在檢查下游側時，其開挖面和岸側區域相同，能形成全新的墻體，但其滲水現象非常嚴重，有三處位置出現嚴重滲水現象，這些滲水位置基本出現在擺噴和旋噴連接位置。

3 降排水設計和施工

水閘工程坐落地區由于雨水非常豐富，在每年8、9月份時經常會出現臺風暴雨現象。因此，該工程泵站基坑挖掘高程在-3.0m，根據工程水文地質資料來看，開挖高程上面第二層屬于弱透水層、第3層和第4層是中等透水土層，正常地表位置在0.9m位置，該含水層很容易給整個工程土方邊坡、開挖穩定性帶來嚴重影響。而在開挖高程下部有四層承壓水水層，其中第6層垂直透水系數和水平滲透系統基本相同，透水等級屬于中等透水土層，這種承壓水會給站身和翼墻灌注樁施工帶來不同程度的影響[4]。

3.1 施工區域排水

在施工人員正式進入現場后，要沿著現場紅線內側挖掘一條深度為1.5m的排水溝，整個排水溝和河流相互連接，受到施工影響的傳統排水系統被納入到新型排水溝中，不僅能便于工作人員管理工程施工秩序，還能解決場地雨水截排、潛水降排等問題，保證環境排水系統能正常運行，并能給基坑和引河開挖環節解決排水問題。在正常情況下，分界排水溝路段需要提前埋設直徑為60cm的混凝土管道，并在施工生產生活區域中設置一條寬度為50cm的深排水溝，生活區排水溝通常以砂漿、磚砌為主體，再通過排水溝引流到不同區域。同時，在基坑口區域提前設置截水溝，將多余水資源排放到路邊排水溝中，并提前在引河口位置設置擋水子堰，內部埋設20cm的淺排溝和塑料排水管，有利于工作人員將水流引導河道排水溝中(如圖1所示)。

圖1 施工區域降排水改造

在信息化時代背景下，電子信息化技術出現在人們實現范圍內，其有效打破傳統技術限制，給人們日常生活帶來極大便利，特別對圍堰工程而言，如果工作人員能將信息化技術應用到維修與養護工作中，能有效簡化維修養護流程，提升其管理效率。同時，由于圍堰工程自身具有較強的復雜性，如果能利用信息技術來管理工程，能有利于管理人員掌握工作思路，從而確保整個工作順利進行，如通過構建灌區信息化管理系統，完善水情信息預測子系統、下層水情信息采集子系統，能讓工作人員全面掌握工程實際情況。另外，在上下游引河中間位置安裝排水主龍溝，由于該河道是在雨水較少的季節進行挖掘工作，土方開挖施工排水在土方開挖工程后進行，在河道成型后不需要工作人員開展排水工作，如果遇到大量降水，工程人員可利用臨時機泵，將水資源排出到外河中[5]。

3.2 泵站基坑降排水

泵站基坑降排水主要包括雨水、承壓水降排、滲積水等方式，而滲積水和雨水通?？墒褂妹髋欧绞絹磉M行解決， 而承壓水則要采用大口井降排措施，基坑邊坡降水要利用兩級輕型井點降水。同時，在基坑開挖前工作人員要提前安裝兩臺功率為15kW的泥漿泵，將明水全部抽到河道中，將其每天的降水速度控制在50cm范圍內， 并進一步觀察施工圍堰穩定性，必須時要利用專業方式來加固圍堰。要將泵站基坑進水側挖掘到-1.5m高程，戰身位置為-3.0高程，出水側挖掘到-1.5m深度，根據行業標準高程，工作人員可將基坑底明排水分為下游河道、上游河道、站身基坑三個環節，其中上下游護底位置通常是經過基坑馬道所構成的分隔壩，避免上下游基坑中的水資源流到站身基坑中。要在上下游分隔壩中挖掘一個深度為2m的積水坑，再利用一臺15kW的泥漿泵抽排[6]。

泵站主基坑是通過兩個環節進行，第一階段鉆樁平臺，高程挖掘到-2.0m位置，第二階段開挖到-4.0m位置，并采用鋼護筒垂直度情況來實現預留孔放樣工作。但值得注意的是，當吊箱安裝時，要嚴格遵循行業標準，來控制側板的垂直度和頂面高度，保證吊箱中心位置要滿足預期要求；在加工時要提前進行構件輪廓放樣措施，確保構件焊接具體的尺寸；側板焊接時，要控制內外側壁的高度，保證上下節側板焊接能保持平整；為保證吊箱總體平面尺寸能滿足要求，不同環節在進行焊接工作時，要進行整體拼裝焊接，要提前在分塊接頭位置進行臨時固定，再完成整個吊箱的拼裝工作，最后根據編號依次拆開；在水平環向框架施工時，工作人員要利用專業措施來提前預留搭接接頭，從而保證框架的焊接質量，有利于實現不同板塊間的連接工作；在將不同板塊焊接完成后，需要對其進行臨時倒運吊裝，工作人員要提前選擇正確的位置，對其實現臨時加固措施，避免出現吊裝變形現象；圍堰四周在鋼護筒位置的導向滾輪，要在圍堰全部套入到鋼護筒后，再根據圍巖內壁和鋼護筒實際位置進行設置[7]。

4 總 結

綜上所述，在地形條件惡劣的環境中，工作人員要利用高噴防滲墻方式來進行防滲工作，這種工作往往具有較大的難度系數。但經過工作人員大量實驗，目前已成功確定施工技術參數、施工工藝等數據，有利于工作人員根據實際水利情況進行調整，從而控制整個施工過程，帶來更好的防滲效果，給基坑施工提供良好的干施工作業環境?；诖?，本文通過結合工程實例，從不同方面來分析水閘工程圍堰設計要點和施工要點，從而根據現場施工環境來提出科學的降排水方案，如基坑邊坡降水方式、施工區域排水、泵站降水等措施，給水閘建設工作打下堅實的基礎。再從各方面收集各方面數據，來全面掌握科學的施工方法，從而獲得較好的防滲效果，給船閘主體施工營造良好的施工環境，進而提高整個工程施工質量。