水利工程水闸围堰施工和降排水技术

杨 舸

(北京市永定河管理处，北京 100071)

近年来，我国政府部门愈加注重水利工程质量，围堰属于临时挡水结构，让水利工程建筑在地面上能对其进行临时施工检验工作，该种施工技术具有较强的特殊性。为确保整个水闸工程建设能顺利进行，工作人员在进行水道围堰施工时要考虑到排水问题，降排水质量会直接影响到工程质量。同时，由于山区河流具有水流急、地形复杂等特征，并且由于围堰施工束窄河床需要经过水流的位置，在汛期期间洪水流动速度较高，工作人员要对围堰临水面位置进行防冲刷保护。因此，本文通过结合工程实例，从不同方面来分析水闸工程围堰设计要点和施工要点，从而根据现场施工环境来提出科学的降排水方案，如基坑边坡降水方式、施工区域排水、泵站降水等措施，为水闸建设工作打下坚实的基础。

1 工程概况

河南省船闸围堰位黄河南岸东部，首闸引水能力为141m3/s。1992年9月河南省政府在29号下达了河南省人民政府常务会议纪要，批准建设新三义寨引黄供水工程，省计委以豫计经规[1992]1943号文批准立项。地域涉及开封和商丘两市的六县三区，包括开封市的祥符区、兰考县、杞县和商丘市的民权县、宁陵县、睢县、虞城县、梁园区、睢阳区。灌区始建于1958年，历经多次规划调整，灌区总设计灌溉面积326万亩，总土地面积4 344.2km2，耕地405.01万亩。由于工程建设属于山区河流，该地区形式过于复杂，坝体上集水面积为8 098km2，每年平均水流量为90.88亿m3，一旦连续一段时间雨水天气，很容易导致其出现洪涝问题，给周围居民日常生活带来严重影响。 基于此，本文将红船豆航电枢纽工程为主要研究对象，在其山区河流的卵石层上部使用防渗、围堰填筑、防冲刷施工等方式，有利于工作人员利用高喷防渗墙来实施防渗工作，再收集各方面数据，来全面掌握科学的施工方法，从而获得较好的防渗效果，给船闸主体施工营造良好的施工环境，进而提高整个工程施工质量[1]。

2 围堰设计

2.1 断面结构设计

针对水利工程围堰施工，政府部门提出各种相关政策，提高了围堰施工效率。为确保整个水闸工程建设工程能顺利进行，工作人员在进行水道围堰施工时要考虑到排水问题，降排水质量会直接影响到工程质量。但从目前围堰施工情况来看，由于受到各种外在因素影响，给水利工程施工带来很多方面的阻碍，让围堰施工效率和预期效率出现较强的差距。针对该情况，工作人员可将其设计为五年一遇的围堰防洪设计标准，将围堰上游横向顶标高设计为47.5m，下游横向围堰标高设计为46.5m，高程在右侧纵向围堰过度，岸边坡度比例为1∶1∶8，江边坡度比例为1∶2，并在江边提前设置土木膜和土工布，并铺设大量块石来保护面层[2]。

2.2 高喷防渗墙设计

设计图纸属于单排高喷防渗墙，主要利用摆喷对接方式为主，从专业人员所制定的地质报告来看，预期地质条件和实际地质条件仍然存在不小的差异性，地质报告中砂卵石层含有大量卵石含量、砾石含量，其颗粒直径超过1.2cm，其余都是由淤泥和中细沙组成，地层密实度属于中密系数。而在日常水利工程中，地质情况出现较大偏差，其砂卵石层卵石含量占据绝大部分，卵石大小在14cm，只有大量的淤泥和中细砂，地层密实性呈现松散状态，是经过大量人工砂砾堆积起来，这种砂砾级配能力较差，属于强透水层。针对这种工程地质情况，工作人员可利用高喷防渗墙方式来进行围堰结构的防渗水工作，从而提升方案实施效果[3]。

2.3 高喷防渗墙试验段施工

在工作人员进行围堰高喷防渗墙施工前，要先利用三管摆喷和三管旋喷两种方式来进行施工，为将两者不同工艺的防渗效果全部呈现，工作人员在实验阶段采用旋摆喷融合措施。同时，根据施工现场实际地形条件，将高喷防渗墙试验阶段确定在上游横向围堰，利用岸边线为基础，沿着岸边线向水流方面延伸，等到其延伸长度达到10m时，能形成一个闭合矩形。实验阶段的防渗墙是以旋摆喷结构为主体，设计孔距为1m，钻孔数量一共有40个孔位，试验段防渗墙是利用围井开挖方式来测量防渗效果，但值得注意的是，围井检查通常在高喷灌浆结束8h后实施。另外，本次高喷防渗墙试验阶段是使用三管法为主体，严格遵循水电水利工程高压喷射灌浆技术标准，通过将高喷灌浆施工参数表和现场实际情况相结合，来确定施工中各方面的数据参数。施工具体情况：岸侧区域属于原状地层，具备不同级配，在进行旋喷灌浆和高压摆喷过程中，孔口返浆流程正常；下游阶区域属于新回填砂卵石料，其中含有大量卵石，具有较大级配差，经工作人员检查发现，有6个孔出现流浆数量少或者不流浆现象。防渗效果检查：在岸侧区域检查过程中，发现其开挖面属于波浪形，能明显看到当砂卵石料和水泥浆相互融合后，会逐渐形成墙体，并在旋喷孔周围形成柱体，摆喷孔周围会出现明显的缺陷，所建设的墙体厚度较低，甚至在摆喷搭接和旋喷位置出现少量的渗水现象。在检查下游侧时，其开挖面和岸侧区域相同，能形成全新的墙体，但其渗水现象非常严重，有三处位置出现严重渗水现象，这些渗水位置基本出现在摆喷和旋喷连接位置。

3 降排水设计和施工

水闸工程坐落地区由于雨水非常丰富，在每年8、9月份时经常会出现台风暴雨现象。因此，该工程泵站基坑挖掘高程在-3.0m，根据工程水文地质资料来看，开挖高程上面第二层属于弱透水层、第3层和第4层是中等透水土层，正常地表位置在0.9m位置，该含水层很容易给整个工程土方边坡、开挖稳定性带来严重影响。而在开挖高程下部有四层承压水水层，其中第6层垂直透水系数和水平渗透系统基本相同，透水等级属于中等透水土层，这种承压水会给站身和翼墙灌注桩施工带来不同程度的影响[4]。

3.1 施工区域排水

在施工人员正式进入现场后，要沿着现场红线内侧挖掘一条深度为1.5m的排水沟，整个排水沟和河流相互连接，受到施工影响的传统排水系统被纳入到新型排水沟中，不仅能便于工作人员管理工程施工秩序，还能解决场地雨水截排、潜水降排等问题，保证环境排水系统能正常运行，并能给基坑和引河开挖环节解决排水问题。在正常情况下，分界排水沟路段需要提前埋设直径为60cm的混凝土管道，并在施工生产生活区域中设置一条宽度为50cm的深排水沟，生活区排水沟通常以砂浆、砖砌为主体，再通过排水沟引流到不同区域。同时，在基坑口区域提前设置截水沟，将多余水资源排放到路边排水沟中，并提前在引河口位置设置挡水子堰，内部埋设20cm的浅排沟和塑料排水管，有利于工作人员将水流引导河道排水沟中(如图1所示)。

图1 施工区域降排水改造

在信息化时代背景下，电子信息化技术出现在人们实现范围内，其有效打破传统技术限制，给人们日常生活带来极大便利，特别对围堰工程而言，如果工作人员能将信息化技术应用到维修与养护工作中，能有效简化维修养护流程，提升其管理效率。同时，由于围堰工程自身具有较强的复杂性，如果能利用信息技术来管理工程，能有利于管理人员掌握工作思路，从而确保整个工作顺利进行，如通过构建灌区信息化管理系统，完善水情信息预测子系统、下层水情信息采集子系统，能让工作人员全面掌握工程实际情况。另外，在上下游引河中间位置安装排水主龙沟，由于该河道是在雨水较少的季节进行挖掘工作，土方开挖施工排水在土方开挖工程后进行，在河道成型后不需要工作人员开展排水工作，如果遇到大量降水，工程人员可利用临时机泵，将水资源排出到外河中[5]。

3.2 泵站基坑降排水

泵站基坑降排水主要包括雨水、承压水降排、渗积水等方式，而渗积水和雨水通常可使用明排方式来进行解决， 而承压水则要采用大口井降排措施，基坑边坡降水要利用两级轻型井点降水。同时，在基坑开挖前工作人员要提前安装两台功率为15kW的泥浆泵，将明水全部抽到河道中，将其每天的降水速度控制在50cm范围内， 并进一步观察施工围堰稳定性，必须时要利用专业方式来加固围堰。要将泵站基坑进水侧挖掘到-1.5m高程，战身位置为-3.0高程，出水侧挖掘到-1.5m深度，根据行业标准高程，工作人员可将基坑底明排水分为下游河道、上游河道、站身基坑三个环节，其中上下游护底位置通常是经过基坑马道所构成的分隔坝，避免上下游基坑中的水资源流到站身基坑中。要在上下游分隔坝中挖掘一个深度为2m的积水坑，再利用一台15kW的泥浆泵抽排[6]。

泵站主基坑是通过两个环节进行，第一阶段钻桩平台，高程挖掘到-2.0m位置，第二阶段开挖到-4.0m位置，并采用钢护筒垂直度情况来实现预留孔放样工作。但值得注意的是，当吊箱安装时，要严格遵循行业标准，来控制侧板的垂直度和顶面高度，保证吊箱中心位置要满足预期要求；在加工时要提前进行构件轮廓放样措施，确保构件焊接具体的尺寸；侧板焊接时，要控制内外侧壁的高度，保证上下节侧板焊接能保持平整；为保证吊箱总体平面尺寸能满足要求，不同环节在进行焊接工作时，要进行整体拼装焊接，要提前在分块接头位置进行临时固定，再完成整个吊箱的拼装工作，最后根据编号依次拆开；在水平环向框架施工时，工作人员要利用专业措施来提前预留搭接接头，从而保证框架的焊接质量，有利于实现不同板块间的连接工作；在将不同板块焊接完成后，需要对其进行临时倒运吊装，工作人员要提前选择正确的位置，对其实现临时加固措施，避免出现吊装变形现象；围堰四周在钢护筒位置的导向滚轮，要在围堰全部套入到钢护筒后，再根据围岩内壁和钢护筒实际位置进行设置[7]。

4 总 结

综上所述，在地形条件恶劣的环境中，工作人员要利用高喷防渗墙方式来进行防渗工作，这种工作往往具有较大的难度系数。但经过工作人员大量实验，目前已成功确定施工技术参数、施工工艺等数据，有利于工作人员根据实际水利情况进行调整，从而控制整个施工过程，带来更好的防渗效果，给基坑施工提供良好的干施工作业环境。基于此，本文通过结合工程实例，从不同方面来分析水闸工程围堰设计要点和施工要点，从而根据现场施工环境来提出科学的降排水方案，如基坑边坡降水方式、施工区域排水、泵站降水等措施，给水闸建设工作打下坚实的基础。再从各方面收集各方面数据，来全面掌握科学的施工方法，从而获得较好的防渗效果，给船闸主体施工营造良好的施工环境，进而提高整个工程施工质量。