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摘要：在我国社会经济高速发展的背景下，水利工程作为一项事关国计民生的重要基础设施，其对于进一步加快城市建设发展速度，提高人民群众的生活水平具有重要意义。但是在实际的水利工程建设过程中，也存在着诸多施工问题，而应用围堰技术则可以有效的提升水利施工质量和效率，对于全面发挥水利工程的功能具有促进作用。通过应用围堰技术，则可以将河水有效的引入到事先规划的河道中，从而保障水利工程位于干道上运行。随着科学技术的不断发展，对围堰技术的应用也需要进一步提高重视和实践，更好的维护水利施工的安全性和稳定性，推动水利工程的耐久性。因此本文通过分析膜袋围堰技术的实际案例，提出水利施工应用膜袋围堰技术要遵循围堰构筑稳定、施工便捷、保持围堰的接头具有良好的严密性、环保且造价低提高了社会效益等。并提出完善施工前做好准备工作、加强技术创新和人才应用以及加强水利施工完整性和整体性等相关技术要点，旨在进一步加强围堰技术在水利施工中的具体应用，以保障水利工程施工建设发挥实际功能和作用，提高水利工程的建设运行效率和质量。
关键词：围堰技术；水利施工；具体应用
前言
膜袋围堰是指在一定条件下允许堰顶过水的围堰。过水围堰既担负挡水任务，又能在汛期泄洪，适用于洪枯流量比值大，水位变幅显著的河流。其优点是减小施工导流泄水建筑物规模，但过流时基坑内不能施工，过水围堰是水利施工时采取的一种措施，在积极加强水利工程建设的过程中，水利施工技术需要进一步提升，才能促进国家快速发展和社会经济的稳定运行。基于此，应当在水利施工中重点掌握围堰技术的应用要点，通过完善施工准备、强化技术创新以及人才应用、加强施工完整性和整体性，尽可能满足人们对水利工程的实际要求，推动我国水利建设的可持续发展。
一、工程概述
凉水河过水围堰布置在凉水河入北运河河口处，上游紧邻103国道，对外交通便利；左右两岸有巡河路，故左右岸横向布置。经过实际测量，围堰全长120米。根据设计要求当凉水河有20m3/s以上来水时，堰顶有过流要求；60m3/s以上来水时，需要汇报上级主管部门。
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根据2017年2月《北京城市副中心市属水务工程施工期水流调度方案》及 2018年12月18日在北运河管理处召开的关于“推进城市副中心水务工程建设相关事宜”会议纪要。为确保北运河（通州段）综合治理工程顺利实施，在凉水河上搭设溢流围堰，通过胥各庄闸向港沟河分流（预计流量20m³/s）。详见下图：
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二、膜袋围堰施工技术
2.1、围堰选型以及断面设计
2.1.1围堰选型
在水利工程建设施工之前，相关人员需要了解围堰的具体种类，以便于在施工中合理应用围堰技术。其根据使用材料可以分为土石围堰、草土型围堰、钢板桩格型围堰以及混凝土浇筑围堰等；如按照围堰与水流的方向则可以分为横向型围堰以及纵向型围堰；依照水利工程施工中导流时基坑的淹没程度可以分为过水围堰和不过水围堰。其中过水围堰技术施工应用不仅要满足一般围堰的构造标准，还要保障围堰顶部满足过水质量要求，所以其相对于一般围堰施工，对质量要求较高[1]。
根据河床地质和水文情况，结合工程实际及施工工期要求，膜袋围堰适河道软基地形，在深厚淤泥河道中拆建方便，且能过流，因此采用膜袋围堰施工。
2.1.2膜袋围堰
在地基工程深挖地基施工中，综合考虑水流和地质特点，尽量选择科学合理的修筑材料，减少环境因素对水利工程施工的干扰和影响[2]。膜袋围堰又称砂袋围堰或管袋围堰，其工作原理：先用土工布缝制成袋型，人工安设在预定位置，然后用水力吹填的施工方法，将砂土充填入袋中，构筑成定型的围堰，随着砂土的脱水固结，很快形成一道挡水围堰。
2.1.3围堰断面设计
在水利施工中应用围堰技术需要开展科学合理的设计工作，结合施工现场的所有因素进行综合性考虑和衡量，以实地勘察和调查研究为基础，设计合理的水利施工方案，科学指导具体的施工内容。同时在设计工作中还需保障方案的简便性和灵活性，为后期水利工程堰体的拆除创造更为便利的基础条件[3]。
根据会议精神，在凉水河上搭设溢流围堰，通过胥各庄闸向港沟河分流（预计流量20m³/s），闸前水位14.9m。此时通过计算，入河口河底高程11.9m，围堰高度3m。
膜袋围堰断面是梯形，围堰顶宽5m，底宽20m，高3m，上游坡比1：2.下游坡比1：3。围堰上游坡脚设置碎石袋镇压，保护前坡脚安全；围堰下游设置块（卵）石袋镇压，消能抗冲刷。断面示意图如下：
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2.2施工材料和机具选择
2.2.1施工材料
1、吹填砂料：充填料采用粉细砂土。粉细砂土排水固结性能较好，在吹填过程中不易堵管，且固结后渗透系数小。充填料中粘土含量要控制在10％以下，避免形成泥浆不好固结；充填袋充填饱满为80%，充填密度不小于14.5KN/m3。
2、膜袋材料：膜袋采用腈纶土工编织布。根据围堰断面设计尺寸，采购土工布现场缝制，材料性能要求满足《水利水电工程土工合成材料用技术规范》SL/T225-98要求，其等效孔径在0.25mm～0.30mm范围内，单位面积质量不小于130g/m2，极限抗拉强度不小于18KN/m。
2.2.2机具选择
1、基本条件
（1）排泥管采用塑料软管。直径D1＝0.1m管配备功率为15KW电动机，直径D2=0.15m管配备功率为22KW电动机，管线长L＝500m，扬程H＝6.0m。
（2）临界流速Vc和经济流速Vp的计算，经过计算满足施工要求。
（3）设计排泥量的验算，经过计算满足施工要求。
（4）设备数量
根据围堰充填工程量4500m3和施工工期30天，选择充填设备套数，每台设备功率为188m3/台班，按照20天施工天数，需要配备2台充砂泵充填施工，考虑备用2台，因此施工现场实际配置4台（套）充填设备。施工工期20天能满足围堰填筑施工，每台设备功率22KW。
施工区用电计算表
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根据施工区用电计算，配备2台250KW柴油发电机，满足施工用电要求，其中一台作为备用电源。
2.3 施工方法及要求
2.3.1施工控制要点
1、膜袋的定位铺放：在施工前，对河床进行适度的清理，保证堰基较为平顺，没有尖锐物，避免对膜袋产生破坏。先施工河床最深处的铺袋，选择低水位平流时开始施工，便于作业。
2、膜袋采用2寸钢管桩定位，根据堰体尺寸，在铺放处四个角插上钢管桩，将膜袋的角拉环套在钢管桩上，灌砂时让膜袋顺定位桩沉入河底。
3、围堰合龙：膜袋围堰施工时，避免出现龙口，尽可能均衡上升。膜袋围堰施工分两期进行，一期围堰施工时，在另一侧河底脚埋设两排2m直径的砼管导流，保证膜袋围堰施工安全。一期施工完成后再进行二期施工。
2.3.2工艺流程
清基整坡→放出膜袋砂围堰坡脚边线，打定位钢管→膜袋铺设→用泥浆泵向膜袋内吹填砂→砂土的脱水固结→膜袋砂围堰沉淀→吹填第二层膜袋砂→循环施工直至设计标高→上游边坡铺设防渗膜→编织砂袋护坡。
1、清基整坡
在吹填作业前首先必须对围堰纵向河道底原始地形进行测量，排除水下尖锐物体，避免吹填施工时划破膜袋。选择低水位平流时开始施工，首先施工河床最深处的沟壑部位，将底部吹填整平，保证上部膜袋层次分明，整体水平上升。
2、测量定位
按设计图纸对围堰进行测量放线，根据堰体尺寸，沿围堰纵向每2m打设一根钢管，主要起膜袋的定位作用，钢管采用直径5cm普通钢管，长度根据实测的河水深度确定，保证伸入河床以下不小于 1 m，上部与围堰齐平。
3、围堰吹填用的砂料采用外购，用自卸汽车运输至河岸就近堆存，在围堰附近修建储砂池，在砂池内由泥浆泵冲挖输送至施工作业面。
4、管袋加工
（1）膜袋的规格、质量
根据围堰断面和坡比，其尺寸以棱体断面宽度加上退档尺寸缝制，膜袋加工缝制成筒状。整个围堰共120m长，每30m一个施工段，共分为4个施工格段。根据围堰高度确定分为6层施工，每层厚0.5m。分层确定加工袋子的规格尺寸，考虑每个施工段搭接袋2m，吹填堆叠时与下层袋体错缝。具体施工见下表：
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注：实际施工过程中根据现场实际情况进行调整。
（2）管袋缝制
管袋现场缝制，采用“J”字形接缝，管袋的缝合处或接头均需缝三道线（先缝一道，折迭后再缝二道），所用尼龙线的强度不小于150N，保证缝口牢固。管线缝好后视每只管袋的容积在管袋上方设置2～4个充填袖口，其直径略大于吹填管径，长度保证能露出水面。全部工序完成后，由质检员对袋子进行检验，合格后马上进行折叠捆绑，并做好袋子编号、标识。
5、吹填施工
⑴膜袋预充水：将膜袋按设计位置铺设好，将膜袋的4个角用绳索绑紧固定后，向膜袋内预充一定量的水，以确保膜袋能漂在预定的水域上而不被水流冲走，之后，在膜袋顶部每隔5m设置一定数量的排浆孔。
⑵分层充填
围堰土方填筑选择在低水位时段进行，尽量避免深水中填筑施工。填筑过程按设计断面同步分层填筑，相邻施工段作业面均衡上升。
膜袋铺放均以围堰控制中心线为基准向两边铺设，膜袋铺设时将接合缝布置在下部，这样能减小袋体吹填时缝口的张拉力，有效防止吹填时膜袋张裂开缝，禁止将接合缝布置在袋体侧面。管袋上、下层错缝堆迭，排列有序。
袋体充填可分两次或两次以上充填，一次冲填至约50cm高度后，迸浆四小时后（迸浆具体时间根据吹填试验确定）进行二次吹填。膜袋袋体水下冲填高度采用测锤测量。
人工将泵管与膜袋的灌砂口绑扎结实，用泥浆泵将砂料以一定的压力灌送到膜袋中。砂吹填入膜袋后沉淀，多余的泥水则从排水孔中排出，保证膜袋内填充物的比重大。在充填砂时先充填膜袋的4个角，再充填膜袋的中部。在填充中部同时将用来固定膜袋4个角的绳索松开，让膜袋在填充砂的同时均匀下沉，保证膜袋能准确地沉降到预定的位置。
6、铺设UPVC防渗膜
膜袋围堰成型以后，在围堰表面上游3m、围堰全断面、下游防冲10m段铺设UPVC防渗膜，再在复合土工布上压编织砂袋对围堰的膜袋进行保护，两膜之间采用焊接连接，两侧端头埋入齿墙内。考虑围堰运行时间长，且需要过流，为了避免阳光暴晒破坏及过流时尖锐物刺破防渗膜，因此铺设2层UPVC防渗膜。
2.3.3围堰观测
围堰主体完成以后，在堰顶设置沉降位移观测点，间距20m，在围堰运行期间，每天观测两次，如发现异常情况，及时上报，同时启动应急措施。
2.3.4围堰拆除
为了确保围堰下游工程施工安全，人工用刀片逐层（从下至上）划破编织袋，使用挖掘机进行围堰拆除，挖除顺序自上而下、从围堰中部向两岸方向挖除，整个拆除过程逐层均匀挖除。
2.3.5防冲段干砌卵石
1、砌体分两层进行，层间竖缝要错开，每层以大石块为骨干，大面朝下。
2、不平稳部位用小石块垫稳，不得有松动石块。
3、层面经常用厚薄不同的石块调整高度，以便始终保持各层呈基本水平上升。
4、砌体表里一致，不得以大块石砌外缘而内填碎石或河卵石；外砌石块要互压1/2以上，并用大块石封顶。
5、干砌石砌筑施工护底砌筑时人工将中粗砂和碎石摊平并均匀平整密实。砌筑时块石大面向下，一层与一层错缝锁结方式铺砌，垫层铺设与干砌石砌筑配合进行，随铺随砌，护底表面砌缝的宽度不大于25mm，砌石边缘顺直、整齐、牢固，砌体外露面的顶面和侧边，选用较为整齐的块石砌筑平整，所有明缝均用小片石料填塞紧密。
2.3.6沿岸巡查
围堰完成后，凉水河部分河水通过胥各庄闸向港沟河分流（预计流量20m³/s）。故需对胥各庄闸下游沿岸支渠支沟进行巡视，观察各支渠过流后，沿岸有无阻塞河道、危及建筑物及淹没农地等危险状况，以保证过流河道沿岸支渠村民的生命财产安全。施工人员和管理人员要对围堰施工现场的安全因素进行检查，尽量消除存在的安全隐患和危险因素，并要兼顾当地自然环境，降低对附近生态系统的影响，保障围堰施工现场的有序性[4]。
沿岸巡查采用日常巡查与专项巡查相结合、现场巡查的方式，认真对过流渠道现场情况进行记录；每天进行巡查，需交通工具一辆，三班轮流巡查，每班2人，每天6人，对巡查中发现的危险状况及时汇报。
三、膜袋围堰的优点
（l）整体性强，自身稳定性好。该围堰每层由数块30米长的砂袋堆叠而成。每条袋子都是一个整体，所以抵抗河水冲击能力强，即使围堰淹没过流，仍能保持结构稳定。
（2）适用软基基础。以前的草土围堰最怕底部有淤泥，一般都得先把淤泥清干净再填筑，否则很容易滑坡塌陷。而膜袋围堰溶入袋中的砂土相当于采用水沉法密实，密实度好，单块体积大，重量沉，筑成的围堰会深深的陷入淤泥中，对软土地基产生的变形和沉降适应性强，此外淤泥还能有效地阻止底部渗漏水，淤泥陷入越深对围堰的稳定性越好。
（3）抗水压能力强。膜袋围堰可以根据不同的水深设计不同的围堰宽度，围堰越宽抗水压能力越强。由于围堰是一个个大沙袋组成，只要宽度能达到一定的标准，它所形成的整体重量可以抵御较强的水压力。
（4）结构简单，施工速度快。水力吹填把挖、装、运、卸过程集于一体，砂被吹入膜袋中迅速成型，提高了施工效率，免除了浪费，所以施工速度快。
（5）与其他的围堰形式相比，膜袋围堰堰体断面一般较小，充填材料可就地取材，本工程充填材料为砂，减少了施工对水体的污染，达到了环保效果，且工程造价低，如果将复合土工膜和无纺布等土工材料回收再利用，则膜袋围堰的工程造价还可降低。
结束语
综上所述，本工程中使用膜袋围堰减小施工导流泄水建筑物规模，整体性强，围堰淹没过流，仍能保持结构稳定。并且适用软基变形，抗水压能力强，结构简单，施工速度快，减少了施工对水体的污染，达到了环保效果，工程造价低。应用围堰技术对提高工程质量具有积极意义和价值，相关施工人员必须要重视围堰技术的应用，充分掌握围堰技术的应用原则，保障围堰构筑的稳定性、减少局部冲突，合理设计、确保接头严密性并注重社会效益。在具体施工中通过把握完善施工准备、强化技术创新与人才应用以及加强施工完整性和整体性，以实现围堰技术的科学应用，推动水利工程施工进一步发展。
参考文献：
[1]杨震.论述围堰技术在水利施工中的应用框架构建[J].智能城市，2018，4（23）：131-132.
[2]刘婷婷.水利工程施工导流及围堰技术的应用分析[J].居舍，2019（32）：62.
[3]令狐荣举.水利施工中围堰技术的应用分析[J].绿色环保建材，2019（10）：206+209.
[4]赵芮，侯瑜琨.试论水利施工中围堰技术的具体应用[J].珠江水运，2018（13）：88-89.
作者简介：
陈英林（1975.12-），女，汉族，河北石家庄，大学本科，造价工程师，研究方向：膜袋围堰在凉水河施工的具体应用。