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围堰

2020-04-09 21:01

围住水工建筑物施工基坑,避免水中施工而修建的临时挡水建筑物。根据施工组织设计的安排,围堰可围占一部分河床或全部拦断河床。按围堰轴线与水流方向的关系,可分为基本垂直水流方向的横向围堰及顺水流方向的纵向围堰;按围堰是否允许过水,可分为过水围堰及不过水围堰。通常按围堰所用材料分类。

围堰基本类型

主要有:① 土石围堰。能充分利用当地材料(包括基坑开挖材料),构造简单,施工方便,应用较广,但工程量较大,堰顶一般不允许溢流。② 草土围堰。是中国创造的一种草土混合挡水结构,可在流水中修建,施工简单,拆除方便,适应沉陷变形能力强,中国在黄河上用得较多,但水深和流速都受到一定限制。③ 混凝土围堰。宜在岩基上采用,抗冲能力强,抗渗能力大,挡水水头高,断面易于和永久混凝土建筑物连接,堰顶可溢流,应用较广,但对基础要求较高。④ 木笼围堰。用方木或两面锯平的圆木叠搭而成的框格结构,内填块石或卵石,耐冲,能承受较高水头,断面较小,既可作横向围堰,又可作纵向围堰,顶部经处理后还可允许过水。木笼,通常在岸上预制,水下沉放。由于木笼围堰耗费木料较多,过多砍伐树林对环境保护不利,且建造、沉放、合笼、拆除等都不方便,已少应用。⑤ 钢板桩围堰。用钢板桩设置单排、双排或格型体,可建于岩基上或非岩基上,抗冲能力强,断面小,安全可靠。堰顶浇混凝土盖板后可溢流。钢板桩围堰的修建、拆除可用机械施工,钢板桩回收率高,但质量要求较高,使用施工设备较多。

围堰基本要求

① 具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性及一定的强度。② 造价低,工程量较少,构造简单,修建、维护、拆除较方便。③ 围堰之间接头以及与岸坡的联结,要安全可靠。④ 混凝土纵向围堰的稳定与强度,需充分考虑不同分期导流、双向先后承受水压的特点。

围堰平面布置

根据施工导流方案、主体工程轮廓、施工对围堰的要求和水流宣泄通畅等条件进行围堰的平面布置。全部拦断河床采用河床外导流方式,只布置上、下游横向围堰;分期导流除布置横向围堰外,还布置纵向围堰。横向围堰的布置,要在主体工程轮廓线外,并考虑排水设施、交通运输、堆放材料及施工需要的一定富裕场地;纵向围堰与上下游横向围堰共同围住基坑,以保证基坑内的工程施工。混凝土纵向围堰的一部分或全部常作为永久性建筑物的组成部分。它直接与流动的河水接触,围堰轴线的布置要力求平顺,以防止水流产生漩涡淘刷围堰基础。迎水一侧,特别是在横向围堰接头部位的坡脚,需加强抗冲保护。流速较大时,可抛投块石、石笼或混凝土块体。对于松软地基要验算渗透坡降,以防止管涌破坏。它在上下游的伸长,取决于冲刷条件,下游布置一般结合泄水条件考虑。

围堰拆除

按设计要求,需要拆除围堰时,当上游水位下降时,即可在背水坡开始分层挖除或爆破拆除;草土围堰水上部分可用人工拆除,水下部分可在堰体挖一缺口,让水流冲毁或用爆破法拆除;木笼围堰一般可用抓斗掏出木笼内填石,然后拔出防渗板桩墙,使木笼浮漂拆除或炸毁拆除;钢板桩围堰用抓斗或吸石器将填料清除,然后用拔桩机起拔钢板桩;混凝土围堰多用爆破法拆除。爆破法拆除各类围堰应采取控制爆破,避免对主体工程及地基的不良影响。中国葛洲坝水利枢纽大江上游挡水发电围堰双排混凝土防渗墙总长超过1 700 m,围堰距大坝不到400 m,其上部需水下爆破拆除,总装药量近48 t,采用毫秒微差控制爆破,总孔数3 548个,共分324段,单响药量不超过300 kg,一次起爆成功,震动影响轻微,为国际所罕见。

世界上有一些规模较大的围堰,如美国奥罗维尔(Oroville)土石坝的上游围堰高129 m(围堰作为坝体组成部分);俄罗斯古比雪夫水电站施工期间,左岸围堰总长11.5 km,右岸1.7 km,左右两岸围堰总方量达889万m3;巴西、巴拉圭伊泰普(Itaipu)水电站上游围堰高75 m,下游围堰高90 m,上下游围堰工程量总计1 133.7万m3。围堰填筑强度较高,速度也很快,伊泰普水电站截流后,围堰填筑月强度达200万m3,日最大达11.9万m3。中国葛洲坝水利枢纽大江上游围堰最高高度50 m,填料274万m3,抢筑围堰时,最大日强度达11.6万m3。在大江大河上围堰的拦洪蓄水库容超过1亿m3,以至10亿m3以上已非少见。中国已建围堰蓄水库容最大的三峡水利枢纽二期上游土石围堰拦洪库容可达20亿m3;葛洲坝水利枢纽大江挡水发电围堰,拦洪库容为15.8亿m3;黄河上游龙羊峡水电站上游围堰,实际拦洪库容达11亿m3以上。三峡水利枢纽三期上游碾压混凝土围堰高达124 m,碾压混凝土量达168万m3,蓄水库容高达147亿m3,无论是围堰的工程规模还是蓄水量都堪称世界之最。

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