浅析水中高填方黏土围堰技术措施

摘要：水中直接填筑黏土围堰，在施工中存在较多不利的因素。只要严格按照规定的施工工艺流程施工，以高度的责任感和科学严谨的态度对待施工全过程，注重细节，抓住关键环节做有效控制，是完全能够达到施工方案的预期目标的。

关键词：水中土围堰；施工技术；防塌方；滑坡方法

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：2306-1499（2014）12-

1.前言

建筑工程特别是水利工程项目中，常需要修筑围堰挡水，围堰的类型有土石围堰、黏土围堰、钢板桩围堰、板桩围堰等，其中，直接在水中填筑的土围堰，是一种施工便捷、容易拆除的较经济的围堰类型，特别适用于工程规模不大且工期较紧迫的项目。其由岸边起直接倒土入水，通过排挤水连通到对岸筑起围堰主体，之后加宽加高，以及打木桩、压砂包土袋等措施巩固堰体，最终围绕建筑基坑建成牢固而且挡水的“墙”。但是，土围堰在水中难以成型、极易被水冲刷的缺点，又限制了黏土围堰的适用范围，现实当中一般用于静水及流速1.5m/s以内的河床，适用高度也仅为5米以内。能否扩展以上适用范围，以服务更多的项目呢，我们经过位于市郊一中型水库工程，已完成的高度近10米的水中填筑土围堰的施工经验，答案是肯定的。说明只要采取的施工工艺流程正确，措施得当，严谨地按施工方案施工，是能够安全顺利实施此种围堰方案。下面通过叙述其主要的施工工艺、技术质量控制要点，求证此类围堰预防塌方和滑坡危害的主要技术措施和方法。

水中直接填筑黏土围堰，在施工中存在较多不利的因素，首先是由于在水中通过排挤水体直接填筑围堰，其基底是直接覆盖在旧河床上，旧河床难以清理，基础不牢固；其二堰体土方未经分层压实，土体不密实，而对围堰的补压实、加固木桩等巩固堰体的措施方法，也只有在围堰下游与主体表面完成，上游无法压实；其三，打木桩、压砂包、土袋是随着基坑内抽水之后才能全部施工，围堰在进行加固的阶段里易受水渗透，而产生滑移坍塌等危害，发生事故，这也是此类围堰不能承受过高的水头压力，它的建筑高度受限的主要原因。

2.某围堰施工技术条件情况

位于广东省某个水库的一个工程，是一项水利抢险工程项目，工程前期需要建筑一座围堰，其长度约47米，面宽4米，高度最大9米。建成后与周围山体形成临时挡水坝，以便抽干水建设抢险水利设施。

对围堰填筑的材料选择，含有大石块的土渣是较安全实用的填料，但往往取得的成本高，时间长。用土料，应需要具有较佳含水量、干土块较少的，不得使用湿陷性黄土、干土块较大较多的土类，并应清理干净树根、树枝、树叶杂草以及杂物等。膨胀土因遇水性质极不稳定，易使围堰体产生不均匀沉降而出现裂缝，也应禁止用于围堰填筑土方。实地调查，在水库区周边是沟谷溪流地带，为第四纪全新世冲积和冲淤积的粘性土、砂和碎石土、其下伏为泥质粉砂岩、泥岩类风化的残积层；丘陵山坡多为第四系更新统的坡残积和残积层，底为晚白垩世地层。软土层主要分布在地形起伏不大的低谷溪流地带，有粉质粘土、粘土和部分粉土，一般埋深在0-2m，最大埋深3.6m。通过以上调查研究，说明此地适合于填筑土坝的黏性土丰富，并就存在于工程地址旁；综合比选，较佳的可用于围堰填料的石渣难以取得，而粘土蕴藏丰富，再者，此抗洪抢险工程工期紧，须在雨季来临之前完成整个工程，当时已是春节前夕，时间较紧迫。综合考虑确定采用土围堰施工方案。

先期进行水下勘探，选择河床较佳位置，清理干净填筑位岸边杂物，在两岸竖起控制轴线、边界线。

根据工程所处位置、施工前的进行水下勘探结果，及当地的地形地貌，综合选定两岸相距较近处为围堰位置，其基床地质面层为30～60cm厚的砂层，之下是淤泥土层，厚度约1-2m。

3.施工技术措施和主要施工方法

黏土围堰的施工工艺流程见图2：

根据以往的工程经验，水中土石方围堰填筑的整个施工过程，一般分为三个阶段，第一个阶段是围堰主体填筑，填出水面并已两岸合拢；第二个阶段是堰体打木桩与堆砂包加固、加高加宽整固，第三阶段是基坑内抽水，同时施工低层打木桩与堆砂包加固。

3.1围堰主体填筑

围堰位置的河床，由蛙人在水下清理干净树木、树根、垃圾杂物等易引起渗漏的物体。并将土料场区表层的草皮土、耕植土、树根等不适宜填料清除干净。清除厚度一般为30厘米，可采用铲运机、推土机和人工相结合的方法进行。清除后就近集堆，并用装载机或挖土机配合自卸汽车将其挖运至指定地点。

3.2围堰施工及应急措施

填筑施工，使用推土机、挖掘机与8吨自卸车移运土方填筑。当时为二月份，水库处于低水位，天气雨水少，施工工程进展比较顺利，二星期后围堰主体基本成型，接下来工作是修整加固堰体，同时开始基坑抽水，并在下游打木桩，压砂包。但就在挖掘机打木桩、修整围堰时，突然发生挖掘机随边坡土体一起滑落翻侧，幸还未落入下游水中，经及时抢救拖了上来，但是更大的危险情况出现了，滑坡处有多处渗透混水涌出，堰面出现较大的沉陷裂缝，表明围堰处于巨大的危险之中，紧急情形下全工地立即投入抢险，采取两个主要措施：一装土包封堵渗漏点、压坡，并加快加密打木桩，二停止基坑抽水，且要从上游抽水反灌基坑。经紧急奋战，在争得先机的条件下排除了险情，保住了围堰，避免了一次重大事故。

事故压制下来后，对此项目围堰施工全过程，进行了全面的调查分析。事故发生时，是处在围堰加固阶段，当时基坑抽水已完成大半，围堰内的水头压力大约有0.6kg/cm2，工人正在进行打木桩与压砂包工作，两台挖掘机配合施工。当一台重机下到半坡时，突然连同坡上泥土一起下滑，另一台重机赶来救援，在这期间扰动了围堰，出现了渗漏水，部分堰体向下游滑移，围堰顶部出现了多处宽度超过二十厘米的裂缝，重大险情就此形成。

经过仔细研究分析，围堰滑坡事故，主要由三大隐患引起，一是基坑内抽水速度没有控制好，不重视抽水的阶段性停歇是很危险的，未使围堰土体充分收缩稳固；其二，打木桩施工进度延迟，特别是水中的堰体因挖掘机臂不够长仍未打木桩，另外填方不密实，挖机只进行表面压实，没有顺次修台阶进行压实。找到围堰施工存在的最主要的薄弱环节后，认真施行了针对性的技术补救措施：主要在基坑内抽水下降至内外水头达到四米时，抽水速度必须按一定的速度控制。

4.黏土围堰的加固技术措施与方法

（1）在围堰上游覆盖土工布与塑料薄膜，保护上游坡面，并且可以减轻堰体内的渗透压力。（2）下游面全面打木桩，按高度自上而下间距5米分排梯级打设，及时连接横、纵向拉杆，用铁丝绑牢。相邻两排木桩应在立面上重叠2.5米以上。尚处在水下的围堰用船舶挖掘机配合施打，特别注意打木桩量没有达到一定数量前，严禁在围堰上采用太多机械施工，打木桩可选一台1.2m3以下的挖掘机，二台或以上同时在围堰上工作是很危险的。木桩长度应选4米到8米多种长度，当较长的桩打不下时，改打短的桩。按木桩的排距将填方修成阶梯式，以重机机斗夯压为主，人工夯实为辅助进行压实。（3）基坑内抽水必须严格控制速度，按照研究制定的方法分阶段进行，控制抽水速度一般为0.5m/d，且每下降两米左右应暂停抽水两天，定时测量围堰位移，和查看围堰的裂缝变化、渗漏点变化，渗漏点应封堵，但要做上标记，以便复查。此围堰最大高度为9m，则得到最大水头压力为0.9kg/cm2。（4）测量人员作好施工监测工作，及时反馈堰体裂缝、位移与变形情况。抽水的阶段划分严格下面操作控制：第一阶段，按0.5m/d的抽水速度，抽至2m时暂停，仔细对比监测各数据及裂缝、渗漏有无异常，如正常可连续抽水，如异常及时加固后再观察半日以上，才能继续抽水。第二阶段，抽水至4m，此时水头压力已达0.4kg/cm2，大约是相应围堰土重的二分之一，暂停抽水两天进行观察，同时抓紧完成刚露出水面的围堰加固工作。第三阶段，仍按0.5m/d的抽水速度，每抽水下降2m时暂停，立即完成刚露出水面的边坡加固工作，密切观测和分析研究堰体有无异常状态出现，以确定是否继续抽水。如此循环至抽干水。

让围堰有一定的自然收缩稳定时间，密切观察和监测围堰的变形状况，以此指导抽水进度；此抽水工作最大特点是：通过监控量测，密切掌握围堰动态，提供信息，以指导下一阶段抽水工作。

5.总结

此围堰工程其后顺利建成，通过有关权威部门验收后投入运行，保障了工程主体结构建设完成。总结经验得出，只要严格按照规定的施工工艺流程施工，以高度的责任感和科学严谨的态度对待施工全过程，注重细节，抓住关键环节做有效控制，是完全能够达到施工方案的预期目标的。

参考文献

[1]SL260-98 堤防工程施工规范 ，

[2]GB50286-98 堤防工程设计规范，

[3]《桥梁施工工程师手册》。

作者简介：陈传昭（1976.7-），男，自1997年一直从事水利水电工程施工管理工作。