河道導(dǎo)流圍堰施工技術(shù)在抗洪中的應(yīng)用
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鄒 濤
（新疆下坂地水利樞紐工程建設(shè)管理局，新疆喀什844000）
【摘 要】 河道工程建設(shè)往往施工條件復(fù)雜、周邊影響因素較多，河道旱季水位較低，汛期水位上漲較快，極易造成洪澇災(zāi)害。很多大河流域已逐步開始進行河道圍堰施工治理，主要加強圍堰在抗洪搶險中的應(yīng)用。本文分析了圍堰的主要施工技術(shù)，并以遼河水利樞紐白石水庫為例，對圍堰在抗洪中的施工技術(shù)和改進進行了說明。
【關(guān)鍵詞】 圍堰；河道工程；抗洪搶險；施工技術(shù)
中圖分類號：TV551 文章編號：1005-4774( 2016) 03-0015-04
1 引 言
圍堰是河道工程施工的臨時水工建筑物，對于抗洪搶險也能起到一定的作用。若流量超出警戒線，發(fā)生洪水后需要制定綜合措施進行補救。目前的研究多局限于圍堰的施工措施，對其在抗洪搶險中采取的措施研究的較少，且工程措施和非工程措施綜合運用的案例幾乎沒有。影響圍堰的因素有很多，例如：圍堰的運行環(huán)境、使用年限、形狀、水壓等。這些因素都會對圍堰斷面（見圖1）的選取產(chǎn)生影響，因此，在進行圍堰設(shè)計的時候要進行綜合分析，以確定最佳設(shè)計方案。
2 圍堰分類
2.1 圍堰類型
a．縱向圍堰。這種圍堰常用于流量大，寬度超過45m的河流，一般選擇在河道兩岸同時進行修建縱向圍堰進行分流。
b．橫向圍堰。該類型與縱向圍堰適用條件相反，適用于河流量小、寬度窄的條件，其寬度往往小于35m，只需在河道的中間位置設(shè)置一條縱向圍堰，選擇分流的形式進行施工。
c．復(fù)合土圍堰。該圍堰常用于河道寬度不足15m，流量極小的河道。這種圍堰的修建方式與單圍堰的型式相似，并且在圍堰中常常加入一些土工材料進行防滲，例如：土工膜、土工布等，通常在選取分期導(dǎo)流的方式時選用，同時進行修建。復(fù)合防滲土圍堰見圖2。
2.2選擇圍堰類型的影響因素
2.2.1 工程水文地質(zhì)條件
水文地質(zhì)是圍堰類型選擇的首要因素。對于不同的地質(zhì)條件，要選擇不同的圍堰類型，并且對于特殊的因素要采取針對性的措施進行類型的選取。在城市河道修建中，往往會遇見厚淤積泥的河床類型，這是城市河道最常見的情況。因此在此種類型的河道修建圍堰時，最佳方案是選擇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、斷面小的圍堰型式，例如鋼板樁圍堰、增加鋼管骨架的袋裝土圍堰等。
2.2.2施工條件
施工時圍堰類型選取考慮最多的因素是河道兩岸是否有較密集的建筑物或者是否位于城市主干道交通密集區(qū)域。在處于密集建筑物或交通密集區(qū)域時，應(yīng)考慮場內(nèi)外的交通條件，一般選取修建臨時圍堰作為臨時施工通道，以解決場內(nèi)交通。對于施工要求較高的情況必須要加寬臨時圍堰的寬度。
2.2.3 因地制宜，就地取材
在河道圍堰修建時，選用最多的是混凝土圍堰和袋裝土圍堰。但是對于城市河道，考慮到城市交通因素，施工時間往往不會太長，并且考慮到經(jīng)濟效益因素，土圍堰是最佳的選擇。
3 圍堰頂面處理及防滲
河道修建時，常常選取土圍堰進行導(dǎo)流，因此環(huán)境的保護、圍巖的水土保持是備受關(guān)注的焦點。特別是在雨季，雨水對土圍堰的沖擊很大，造成水土流失的概率極高。因此，對圍堰制定防滲措施十分關(guān)鍵。
3.1 圍堰頂面處理
頂面在進行處理時，一般是根據(jù)圍堰作用進行修筑。通常情況下，選擇沙袋或土工膜進行簡單處理即可滿足施工要求。圍堰當(dāng)作臨時道路或所改造河道的水位無法確定時，需要對頂面進行防護處理。一般是采用泥結(jié)石進行硬化處理，一方面減小了對土圍堰頂面的摩擦，另一方面也減小了由于水量過大而沖擊造成的水土流失。
3.2 圍堰基礎(chǔ)防滲處理
一般情況下，河道的河底往往是厚厚的砂礫層，河水的沖刷往往使得圍堰的基床下陷，導(dǎo)致砂礫層的高程大于圍巖的高程，因此，對圍堰進行防滲處理是極其必要的。工程中一般通過高壓旋噴灌漿或自重灌漿等進行防滲，避免圍堰基礎(chǔ)砂礫層因水流作用出現(xiàn)滲透孔。對于水流沖刷的圍堰面，往往鋪設(shè)防水卷材進行處理，例如：防滲土工膜、土工織物等新型復(fù)合土工材料。尤其是圍堰內(nèi)部存在較大的孔隙時，防水卷材的使用將會起到無可替代的作用。
4 圍堰在抗洪工程中的應(yīng)用
新疆下坂地水利樞紐工程多采用分期導(dǎo)流作業(yè)方式在河床中進行工程施工。根據(jù)多年的天氣預(yù)報以及經(jīng)驗總結(jié)得到，早汛氣象經(jīng)常出現(xiàn)，并且洪水流量經(jīng)常會超過極限范圍，對河道下游區(qū)域造成危險。以塔里木河流域下坂地水庫為例，對圍堰的施工技術(shù)進行研究，其對類似防洪工程具有一定的指導(dǎo)作用。
4.1 拓展過流斷面，提高過洪能力
下坂地水庫二期枯水圍堰的1號圍堰，一期施工主要為修建上游橫堰和縱向土石圍堰。原方案是在基坑工程施工完畢后，將原有的二期1號土石圍堰整體拆除。但是，由于三期圍堰施工速度較快，提前完成了作業(yè)任務(wù)，經(jīng)過協(xié)商，將對一期和二期的工程進行整體改造，整體組成上游1號橫堰和縱堰，以保護未完成的基坑作業(yè)任務(wù)。通過改造后，整個河流斷面增大，由原來的2165. 5m2增加到3324. 8m2，拓展過流斷面達53. 4%，圍堰導(dǎo)流能力增大到7860m3/S，圍堰改造前后參數(shù)變化如表1所列。
拆除原1號的縱向土石圍堰，拓展了該區(qū)段的過流斷面，河床導(dǎo)流能力有較大幅度提高，為抗洪搶險成功提供了基礎(chǔ)條件。
4.2削減控制洪峰流量
新疆下坂地區(qū)域水流流量可視為由兩股水流疊加而成：一是位于上游的下坂地水庫流量；二是下坂地水庫樞紐之間的區(qū)間徑流量。壩址控制流域面積約61350km2，其中，下坂地水庫以上流域面積16890km2，區(qū)間流域面積為15540km2。該防洪工程重點采用兩種方式：a通過下坂地水庫進行蓄水，減小洪水流量；b在進行蓄水前，將原有的庫水排放一部分，便于儲水使得洪峰水量交替。下坂地水庫的蓄水量在未達到警戒水位時，可以隨時接受洪水排放，并且也可隨時對排放量進行調(diào)節(jié)。洪水流量大時，要提前進行水庫放水，減小水庫蓄水壓力；洪水流量較小時，要適當(dāng)減小水庫排放量，減小流水對下游圍堰的沖擊，同時為下游圍堰洪峰提供充足的準(zhǔn)備時間。在搶險期間，通過對洪水調(diào)控，下坂地水庫控制最大下泄流量為7000m3/S，攔蓄洪峰最大值達到1000 m3／s，如圖3所示。
4.3 圍堰加高加固
進入搶險階段的二期枯水圍堰設(shè)計擋水能力只有7831m3/s，為抵御11000m3/s的洪峰流量，必須對現(xiàn)有圍堰進行加高加固。
4.3.1 圍堰加高設(shè)計方案
結(jié)合現(xiàn)場實測水位流量關(guān)系，考慮河床縮窄后上游水位抬高情況，實測上游圍堰設(shè)防水位為2639. 0m，下游區(qū)域由于在流淌過程中受到阻擋，導(dǎo)致水量損失，因此在下游可將圍堰的高程適當(dāng)降低，一般控制在2637. 9m左右；同時，考慮到流淌水流在碰撞過程中形成水浪，致使水位升高，上游圍堰高程宜設(shè)置在2640. 5m以上，下游也增加到2639. 5m，以保證防洪工程的安全。綜合考慮各種因素，對上下游區(qū)域的圍堰高程加高控制情況如表2所列。
4.3.2 圍堰加固設(shè)計方案
由于2號縱向土石圍堰地質(zhì)較差且處于水流強烈沖擊區(qū)域，在進行加高過程中，考慮到水流的沖擊，在圍堰的背面進行加固，形成內(nèi)坡馬道，高程控制在2633. 0m，寬度控制在2633. 7m左右，如圖4所示。設(shè)置內(nèi)坡馬道主要的優(yōu)勢：a保證圍堰能夠承受洪水沖擊力；b加固作業(yè)，有利于消除各種隱患；c圍堰導(dǎo)流改變原有水流方向，減小水流對下游圍堰的沖擊。
4.3.3 加固加高施工方案
1號上游橫堰及2號下游橫堰加高控制措施：原有圍堰修建時考慮了洪水沖擊的因素，設(shè)計的寬度較大，因此，在進行圍堰加高時，軸線距離短，便于機械施工。加高區(qū)域緊貼迎水面進行修建，選用防滲效果好的材料進行填筑，例如：泥漿、黏土、石渣材料等。1號上游橫堰寬度尺寸宜控制在4m；但是考慮到2號縱堰的運輸要求，將寬度提高到6.5~7. 5m。
2號圍堰主要是由土體和混凝土材料組成，具體的加固方案為：圍堰頂部尺寸與其他圍堰相比較小，施工周期較長，因此，如果由機械單獨進行施工難度較大，故選擇了袋裝復(fù)合圍堰進行加高，設(shè)置高寬分別為1m和1. 5m，以保證圍堰的擋水防滲能力。采用人工配合機械施工，在進行加高時，由于洪水水位增長較快，需要前后同時進行施工，防止洪水的過快上漲造成安全事故。
5 結(jié)論
本文結(jié)合下坂地水庫水利樞紐抗洪搶險改造圍堰工程的成功案例，對河道工程圍堰施工技術(shù)在進行河道治理過程中的應(yīng)用進行了深入的研究，搶險中通過拓展河床過流斷面提高過洪能力、通過洪水管理削減控制洪峰流量、迅速對圍堰進行加高加固等三項技術(shù)措施對搶險工程中出現(xiàn)的危情進行了及時的處理，保障了人員和設(shè)備的零傷亡。此外，圍堰的選擇需綜合考慮現(xiàn)場地質(zhì)、水文、施工條件和方法、土方整體平衡等影響因素，選擇最佳方案保證工程造價合理、滿足工程施工進度及安全建設(shè)的要求。
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