圍堰作用

在橋梁基礎施工中，當橋梁墩、臺基礎位于地表水位以下時，根據(jù)當?shù)夭牧闲拗筛鞣N形式的土堰；在水較深且流速較大的河流可采用木板樁或鋼板樁（單層或雙層）圍堰，以及很多會雙層薄壁鋼圍堰。圍堰的作用既可以防水、圍水，又可以支撐基坑的坑壁。

對于水庫加固工程來說，這是一項非常重要的工程，我們在進行施工的過程中，必須要對土石轉堰邊坡有一定的研究與把握，土石圍堰邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)多大？

隨著國家對水庫治理工作的不斷重視，水庫除險工作也成為了重點內(nèi)容之一，如何加固水庫除險工作的順利展開，必須要對土石壩邊坡或是圍堰邊坡的穩(wěn)定性進行核算，必要的是計算安全系數(shù)，通過單一安全系數(shù)來進行加工處理。由于這種方法的缺陷也比較明顯，可以說是日益暴露，另外，更為可靠的計算方法張顯的更為突出，我們就提出一種更加可靠的計算方法，通過可靠性理論的分析，來了解或是說考慮影響邊坡穩(wěn)定的多種變異性。從而嚴格計量實際的安全度。

由于可靠性理論是對土石壩邊坡穩(wěn)定性分析以及評價的最符合實際的一項重要理論，如何能夠更加符合實際，必須要對國內(nèi)外邊坡的穩(wěn)定性以及可靠性進行研究，我們把邊坡定值理論以及相應的可靠性進行全面的分析，以些來進行結合，利用一定的定值來進行全面的分析， 這是一種最為簡便的分析方法，主要是考慮到了土性參數(shù)的變異性以及不確定性。我們在進行分析的過程中，必須要對傳統(tǒng)的定值分析方法有一定的臨界滑裂面，以這些來為基準的方法進行計算，從可靠指標以及邊坡失效概率等方面進行計算。

圍堰，用土堆筑成梯形截面的土堤，迎水面的邊坡不宜陡于1:2（豎橫比，下同）,基坑側邊坡不宜陡于1:1.5,通常用砂質(zhì)粘土填筑。土圍堰僅適用于淺水、流速緩慢及圍堰底為不透水土層處。為防止迎水面邊坡受沖刷，常用片石、草皮或草袋填土圍護。在產(chǎn)石地區(qū)還可做堆石圍堰，但外坡用土層蓋面，以防滲漏水。

1.土石圍堰 適用于水深2米以內(nèi)，流速0.5米/s,河床土質(zhì)滲水較小時。

土石圍堰由土石填筑而成，多用作上下游橫向圍堰，它能充分利用當?shù)夭牧?，對基礎適應性強，施工工藝簡單。按基坑是否允許淹沒分：過水圍堰、不過水圍堰。一般多用于不過水圍堰，如用于過水圍堰，允許汛期過水，應予以妥善保護，需要做好溢流面，圍堰下游基礎和兩岸接頭的防沖保護。土石圍堰的防滲結構形式有土質(zhì)心墻和斜墻、混凝土心墻和斜墻、鋼板樁心墻及其他防滲心墻結構。

2.草土圍堰 適用于水深3.5米，流速2米每秒

草土圍堰是用一層草一層土再一層草一層土在水中逐漸堆筑形成的擋水結構，為我國傳統(tǒng)的河工技術。其下層的草土體靠上層草土體的重量，使之逐步下沉并穩(wěn)定，堰體邊坡很小，甚至可以沒有邊坡(俗稱收分)。其基本斷面是矩形，斷面寬度是依據(jù)水深和施工時上游壅水高度及基坑施工場地要求來確定，據(jù)各地實踐經(jīng)驗，斷面寬為水深的2．7～3．3倍。流沙基礎和采用機械化施工，斷面寬度應適當?shù)募哟?。由于草土體的沉陷較大，這必須留備足夠的起高，一般超高為設計堰高的8%～l0%。

3.木板樁圍堰適用于埋置不深的水中基礎

深度不大，面積較小的基坑可采用木板樁圍堰。為了防滲漏，板樁間應有榫槽相接。當水不深時,可用單層木板樁,內(nèi)部加支撐以平衡外部壓力。水較深時，可用雙壁木板樁，雙壁之間用鐵拉條或橫木拉緊，中間填土。其高度通常不超過6～7米。

4.木籠圍堰 適用于黏性土

在河床不能打樁、流速較大，同時盛產(chǎn)木材和石料的地區(qū)，可用木籠做圍堰的堰壁。最常用的形式是用方木做成透空式木籠，迎水面設多層木板防水，就位后，在籠內(nèi)填石。為減少與河床接觸處的漏水，一般用麻袋盛土或混凝土堆置在木籠堰壁外側。近代也有用鋼筋混凝土預制構件裝配的籠式圍堰。

5.鋼板樁圍堰 適用于各類土的滲水基礎

鋼板樁圍堰是最常用的一種板樁圍堰。鋼板樁是帶有鎖口的一種型鋼,其截面有直板形、槽形及Z形（圖1）等,有各種大小尺寸及聯(lián)鎖形式。常見的有拉爾森式，拉克萬納式等。其優(yōu)點為：強度高，容易打入堅硬土層；可在深水中施工，防水性能好；能按需要組成各種外形的圍堰，并可多次重復使用，因此，它的用途廣泛。在橋梁施工中常用于沉井頂?shù)膰撸苤A、樁基礎及明挖基礎的圍堰等。這些圍堰多采用單壁封閉式圍堰內(nèi)有縱橫向支撐，必要時加斜支撐成為一個圍籠。如中國南京長江橋的管柱基礎，曾使用鋼板樁圓形圍堰，其直徑21.9米，鋼板樁長36米，待水下混凝土封底達到強度要求后，抽水筑承臺及墩身，抽水設計深度達20米。在水工建筑中，一般施工面積很大，則常用以做成構體圍堰。它系由許多互相連接的單體所構成，每個單體又由許多鋼板樁組成，單體中間用土填實。圍堰所圍護的范圍很大，不能用支撐支持堰壁，因此每個單體都能獨自抵抗傾覆、滑動和防止聯(lián)鎖處的拉裂。常用的有圓形及隔壁形等形式。

6.鎖扣管樁圍堰

中國1957年在湖北省明山水庫，將有鎖口的直徑1.55米的鋼筋混凝土管柱聯(lián)成一排，作為防滲墻。60年代以后，日本發(fā)展的鋼鎖扣管柱圍堰是將鋼管柱聯(lián)鎖成為一個整體，可建成任何形狀。若將它作為永久基礎使用，則稱鋼鎖扣管柱沉井基礎，如1978年開始建造的大和川斜張橋，水中三個主墩就是用鎖扣鋼管柱圍成直徑30～33米，入土深40～50米的這種基礎。

7.鋼筋混凝土或預應力混凝土板樁圍堰

一般在圍堰建成后仍需長期保留時才使用。板樁截面兩側用榫槽或鋼件連接，樁底部向一面傾斜，便于打入地內(nèi)，同時易使兩相鄰樁密合。主要用于港灣碼頭的駁岸及水工建筑的截水墻等。鋼筋混凝土地下連續(xù)墻 ，其法是用特制鉆機自地面向下以泥漿護壁鉆挖成不連續(xù)的孔壁，再鉆挖連通成一道連續(xù)孔壁，放入鋼筋混凝土預制件，再灌以混凝土使之成墻。這種方法應用于城市土建工程中，作為開挖基坑的圍堰,可以靠近已有建筑物施工,又可作承重的基礎，截面形狀不受限制。已應用于水工建筑物如碼頭、防滲墻及橋梁施工中。

8.混凝土圍堰

一般在河床無覆蓋層的巖面，且水壓較高處使用。它的主要特點是耐沖刷，安全性大，防透水性好，可以考慮作為永久性結構物的一部分，但施工較困難。一般主要用于水工建筑中，其他土木工程中較少采用。

按圍堰與水流方向的相對位置分：

橫向圍堰、縱向圍堰。

按導流期間基坑是否允許淹沒：

過水圍堰、不過水圍堰。

1．圍堰的工作特點：臨時性擋水建筑物

2．要求：

①結構上要求穩(wěn)定、防滲、抗沖和強度

②施工上構造簡單，便于施工、維修、撤除方便

③布置上使水流平順，不發(fā)生局部沖刷

④圍堰接頭、與岸坡連接處要可靠，避免因集中滲漏等破壞作用引起的圍堰失事

⑤經(jīng)濟合理

一、圍堰工程分別采用立方米和延長米計量。

二、用立方米計算的圍堰工程按圍堰的施工斷面乘以圍堰中心線的長度。

三、以延長米計算的圍堰工程按圍堰中心線的長度計算。

四、圍堰高度按施工期內(nèi)的最高臨水面加0.5m計算。

五、掛竹籬片及土工布按設計面積計算。

過水圍堰型式

土石過水圍堰堰體是散粒體，圍堰過水時，水流對堰體的破壞作用有兩種：一是過堰水流沿圍堰下游坡面宣泄的動能不斷增大，沖刷堰體溢流表面；二是過堰水流滲入堰體所產(chǎn)生的滲透壓力，引起圍堰下游坡連同堰體一起滑動而導致潰堰。因此，對土石過水圍堰溢流面及下游坡腳基礎進行可靠的防沖保護，是確保圍堰安全運行的必要條件。土石過水圍堰型式按堰體溢流面防沖保護使用的材料，可分為混凝土面板溢流堰、混凝土楔形體護面板溢流堰、塊石籠護面溢流堰、塊石加鋼筋網(wǎng)護面溢流堰及瀝青混凝土面板溢流堰等。按過流消能防沖方式為鎮(zhèn)墩挑流式溢流堰及順坡護底式溢流堰。通常，可按有無鎮(zhèn)墩區(qū)分土石過水圍堰型式。

1、設鎮(zhèn)墩的土石過水圍堰

在過水圍堰下游坡腳處設混凝土鎮(zhèn)墩，其鎮(zhèn)墩建基在巖基上，堰體溢流面可視過流單寬流量及溢流面流速的大小，采用混凝土板護面或其他防沖材料護面。若溢流護面采用混凝土板，圍堰溢流防沖結構可靠，整體性好，抗沖性能強，可宣泄較大的單寬流量。但鎮(zhèn)墩混凝土施工需在基坑積水抽干，覆蓋層開挖至基巖后進行，混凝土達到一定強度后才允許回填堰體塊石料，對圍堰施工干擾大，不僅延誤圍堰施工工期，且存在一定的風險性。

2、無鎮(zhèn)墩的土石過水圍堰

圍堰下游坡腳處無鎮(zhèn)墩堰體溢流面可采用混凝土板護面或其他防沖材料護面，過流護面向下游延伸至坡腳處，圍堰坡腳覆蓋層用混凝土塊、鋼筋石籠或其他防沖材料保護，其順流向保護長度可視覆蓋層厚度及沖刷深度而定，防沖結構應適應坍塌變形，以保護圍堰坡腳處覆蓋層不被淘刷。這種型式的過水圍堰防沖結構較簡單，避免了鎮(zhèn)墩施工的干擾，有利于加快過水圍堰施工，爭取工期。

過水圍堰型式選擇

1、設鎮(zhèn)墩的土石過水圍堰適用于圍堰下游坡腳處覆蓋層較淺，且過水圍堰高度較高的上游過水圍堰。若圍堰過水單寬流量及溢流面流速較大，堰體溢流面宜采用混凝土板護面。若圍堰過水單寬流量及溢流面流速較小，可采用鋼筋網(wǎng)塊石護面。

單寬流量及溢流面流速較大，堰體溢流面采用混凝土板護面，圍堰坡腳覆蓋層宜采用混凝土塊柔性排或鋼絲石籠、2、無鎮(zhèn)墩的土石過水圍堰適用于圍堰下游坡腳處覆蓋層較厚、且過水圍堰高度較低的下游過水圍堰。若圍堰過水大塊石體等適應坍塌變形的防沖結構。若圍堰過水單寬流量及溢流面流速較小，堰體溢流面可采用鋼筋網(wǎng)塊石保護，堰腳覆蓋層采用拋塊石保護。

圍堰是臨時建筑物，導流任務完成后，要按設計要求進行拆除，避免影響永久建筑物的施工及使用。

土石圍堰相對來說斷面較大，拆除工作一般是在運行期限最后一個汛期過后，隨上游水位的下降，逐層拆除圍堰的背水坡和水上部分。土石圍堰的拆除常用挖掘機火爆坡開挖等方法進行。

鋼板樁格型圍堰的拆除，首先要用抓斗或吸石器將填料清除，然后用拔樁機起拔鋼板樁，混凝土圍堰一般只能用爆破法炸除，但要注意必須保證主體建筑物及其它設施不受影響