北京易成市政工程有限责任公司 北京 100176
摘要：围堰是河道施工中的重要组成部分，桩膜围堰具有施工简单、拆除方便、可重复使用、挡水和防渗效果显著、对河道生态无污染等特点。如何选择一个既经济实用，安全稳定、对河水污染小、易于拆除的施工方案，是围堰施工前很重要的一个环节。通过普通架子管桩膜围堰、钢管桩膜围堰在实际工程中应用情况，结合普通架子管桩膜围堰与钢管桩膜围堰的特点，根据水深、流量、流速、河底土质等现场条件选择普通架子管桩膜围堰与钢管桩膜围堰相结合的方案。
关键词：水深；流量；流速；稳定性
引 言
桩膜围堰在河道治理施工中被广泛应用，而且桩膜围堰是河道施工中很重要的一种方法。目前桩膜围堰有普通架子管桩膜围堰、钢管桩膜围堰、型钢桩膜围堰、木桩桩膜围堰等方法，不同的方法有不同的特点，针对具体现场情况采取不同的施工方法，如果采取的方法不恰当，会产生很严重的后果，由于河道内水的深度、流量、流速有很大的变化，河底土质不一致，对施工质量会造成很多不利因素，也带来很多安全隐患，所以选择合理的施工方法，优化施工方案是重要的一个环节。普通架子管桩膜围堰是以立管背面斜撑保证稳定性，以铺板挡水，以防水帆布防渗的一种施工方法，适合在水深不超过2.0m，流量在50m/s以内、流速在3m/s以内，的河道中围堰施工；对于水深度超过2.0m深河道围堰适合钢管桩膜围堰。本文将结合在河道钢管桩膜围堰和普通架子管桩膜围堰施工经验，探讨普通架子管桩膜围堰与钢管桩膜围堰相结合在河道中施工的应用在施工中采用普通架子管桩膜围堰和钢管桩膜围堰结合起来一起使用的施工方案，较其他围堰方式相比，降低工程成本，同时结构简单、施工方便，可以多次循环使用，对水质无污染，符合环保要求。
1.工程概况
某河道围堰工程，上游来水主要为雨水和污水处理厂退水，最大退水量按日入河量10.0~12.0m3/s，围堰施工期为枯水期9月15日至来年的6月1日，历年来枯水期最大过水流量为46.7m3/s。经过现场踏勘，本工程河道底宽53m，水深0.8m~2.15m深，河道不断流。围堰施工完成后进行抽水，以保证干槽作业。河底土质为0.15m厚淤泥+1.5m厚粉质土+3.0m厚细沙土质，边坡为粉质黏土。
2.普通架子管桩膜围堰
2.1普通架子管桩膜围堰施工
（1）河底清理及放线
清理河底淤泥和河底石头，使河道底部平整、密实，根据河道岸坡上的控制点，在河道内设置控制点，以便于后期的施工。
（2）支架的搭设
由于围堰施工是在水中作业，在河中进行围堰拼装困难，所以预先在陆地上进行分段安装，以便成型后吊装就位。考虑到支架吊装方便，每段支架长度不宜过长，自重不能过大，根据钢管和钢模板的模数，确定围堰每4m一段，搭设斜高度3.0m，坡比1：0.7，垂直高度3.0*0.7=2.1m。各个结点利用转轴卡子卡接牢固，不得有松扣现象，防止应力集中，而造成支架垮塌，采用向外倾斜的方式，一般坡度在1：0.7，当水流过来时，有面流消能和底流消能的作用，水对围堰产生一定的压力，围堰外倾斜起到了向下的一个水压力，这个压力对围堰压力作用下，防止围堰位移。
（3）模板安装
每段支架搭设完成后，在支架斜面上铺设型号6015（高60cm长150cm）钢模板（高60cm长150cm）。模板横向铺设，选用无撬边、无破损的模板，以减少接缝和防止产生较大缝隙。模板用铅丝固定在支架上，模板与模板之间用螺栓连接，接缝紧密以尽量减小缝隙，以减少河水对防水布产生的压力。围堰拐角处的支架在陆地上放样拼装，以便于安放时能与两侧支架顺接，减小接缝，使防水布的铺设更加平顺。
（4）吊装就位
每段支架及模板组装完成后，采用50t吊车进行吊装就位。吊装前，在河中围堰位置作出标志杆挂线定位，以便吊装准确。吊装就位时，支架呈三角形且迎水面已铺设好模板，为使其底面与河底紧密接触，支架吊装就位要保证底面尽量平行于河底；为防止支架起吊时倾斜，吊点要靠近其1/3重心位置，所以在距支架下口1m处，用钢筋焊接成吊环，从支架两端模板缝中穿出，作为迎水面的两个吊点，在支架顶部的两端设两个吊点，起到稳定作用。吊点用胶带缠好，避免防水布铺设时产生破口。吊装时由专人根据标志线在一端确定围堰位置，在出现较大偏移时，指挥吊车进行调整；出现较小偏移时，由安装人员进行调整，使围堰迎水面尽可能在同一个平面上，减小每段围堰间的缝隙。在所有支架全部就位完成后，在围堰内侧搭设平台，便于防水布安装及日常巡视使用。
（5）防水布铺设
防水布铺设顺序为先下游后上游，逆水流方向铺设，顺水压茬；河底平铺设5m，在其上沉入沙袋使防水布与河底、钢模板紧密结合，以减少渗水。沙袋压在防水布外沿、中部及防水布与模板的转角处，沙袋要排列紧密。为便于防水布沉入水底，在防水布水中一端拴上沙袋，将防水布伸展平顺后沉入水中，另一端固定在支架上。沉入水中级配砂石袋采用尼龙袋，沙袋纵横间距均为1.0m，梅花形布置。为防止袋体在水中腐烂，同时袋口用绳子绑牢，以便围堰拆除时能将其全部捞出。
2.2普通架子管桩膜围堰特点
普普通架子管桩膜围堰原材料为普通直径48mm架子管，卡扣连接，采用普通钢模板，一般租赁站都很容易找到这些材料，材料拆除简单，不需要打桩机械，周转速度快，适合于比较浅的水中做围堰，普通架子管桩膜围堰缺点是抗弯、抗剪和抗倾覆能力低，如果深度达到2.0m以上，容易被水冲毁。
普通架子管桩膜围堰使用材料为普通架子管、卡扣、型号6015（高60cm长150cm）钢模板，均为常规材料，无论是自行购买还是租赁，市场上都很容易找到，价格也很便宜，可以重复使用。
3.钢管桩膜围堰
3.1钢管桩膜围堰搭设施工
（1）材料要求及围堰结构
根据设计要求，本项目围堰用钢管采用长4.0m和6.0m两种、直径Φ120mm钢管桩，根据水深度和水流量入土深度为1.3m和3.3m两种，4.0m钢管桩间距75cm，6.0m长钢管间距2.0m，迎水面适当加密，钢管桩外侧采用型号6015（高60cm长150cm）钢模板做防水支撑，模板外侧及河底铺设防水布。防水布采用加厚防水帆布，厚度0.45mm，它不但防水性能好，而且抗撕裂性好，防水膜上部吊挂在立桩上或顶端的加固架子管上，下部延伸至河底并平铺适当宽度，用塑料袋装砂砾料。
（2）施工方法
钢管桩位置要定位准确，确保围堰尺寸不小于设计尺寸及围堰外形整体；
钢管桩先插打控制桩，先插打上游方向控制桩、然后插打下游控制桩。
新旧钢管采用同型号对接，钢管对接要焊接牢固、同心；
钢管桩施打采用钢管打桩机在工作平台上施打，工作平台采用浮船，全过程跟踪钢管桩插打，严格控制钢管桩入土深度。
模板提前拼接牢固至整体，每1.5×3=4.5m拼装成1片。同时，要保证加工质量，要求密实、具有一定刚度。模板安装在钢管桩插打局部或全部完成后进行，敷设范围为从钢管顶面至河底硬底，同时水平相邻两块钢模板要进行搭接，以保证搭接处有一片钢模板支撑在钢管桩上，即相邻两块不得同时成悬臂状。
3.2钢管桩膜围堰特点
（1）钢管桩膜围堰优点是抗弯、抗剪和抗倾覆性能大于普通架子管桩膜围堰，适用于比较深的水中做围堰，缺点是造价高，施工时需要配合打桩机、吊车等大型机械。
（2）钢管桩膜围堰所用的钢管一般都是购买，一次支付比较大，经测算钢管桩膜围堰的造价比普通架子管桩膜围堰高30%左右，钢管桩膜围堰施工时，必须配合打桩机和吊车等机械，造价比较高。
4.普通架子管桩膜围堰和钢管桩膜围堰在实际工程中的应用
4.1根据水深度、流量、流速等条件确定围堰
根据现场水深度和流量等条件，当河水深度不超过2.0m时，使用普通架子管桩膜围堰，抗弯、抗剪、抗倾覆能力满足力学计算的要求，造价也比较低；当河水超过2.0m，普架子管围堰在静水压力、动水压力作用下，抗弯、抗剪、抗倾覆能力上不能够满足要求，使用钢管桩膜围堰，满足抗弯、抗剪、抗倾覆能力，所以两种方法结合起来使用，可以获得最佳的经济效益。
4.2根据本工程特点所采用的方案
由于本工程河道内河底变化比较大，靠近河边至河中心方向8.0m以内河水深度为0.8m~1.6m，河道比较浅，流量比较少，所以采用普通架子管桩膜围堰；河边至河道中央，河中央河水深度最深达2.3m，所以采用钢管桩膜围堰。
4.3普通架子管桩膜围堰与钢管桩膜围堰相结合的方案优点
如果在水深变化比较大的工程中，如果只使用普通架子管桩膜围堰稳定性不能满足要求，如果只使用钢管桩膜围堰则费用偏大，不经济，所以需要优化方案，既能满足围堰抗弯、抗剪和抗倾覆要求，又能够达到造价低，施工进度快，采用普通架子管桩膜围堰和钢管桩膜围堰相结合的方案，能保证抗弯、抗剪、抗倾覆稳定性能，在施工中仍然可以保持清洁水源，对河道没有污染，施工完成后可以彻底拆除，拆除过程进度快，没有遗留痕迹，可以有效改善水利施工结束后的河道环境条件。
5.普通架子管桩膜围堰与钢管桩膜围堰施工中失败教训及预防措施
5.1失败教训1围堰被大水冲毁及预防措施
（1）现象：在施工中，使用普通架子管桩膜围堰，由于遇到大雨导致河水猛涨，水流量明显加大，达到45m/s左右，水深达到至2.0m以上，使围堰位移，围堰被大水冲毁。
（2）原因：围堰缺少拉锚措施，围堰抗弯、抗剪、抗倾覆稳定性不足，斜撑立杆入土深度不足。
（3）预防措施：将普通架子管桩膜围堰更换为钢管桩围堰，增加抗弯性能、抗剪性能和抗倾覆性能，增加斜撑立管入土深度。在河道岸坡上打地锚，直径选用10mm钢丝绳，间距4.0m，一端连接钢立柱，一端连接岸坡上的地锚，用钢丝绳与围堰连接，锚拉围堰，增加抗水流冲击力，防止围堰被冲毁。
5.2失败教训2防水布损坏及预防措施
（1）现象：防水布损坏、撕扯，出现渗漏，渗漏点逐步增大，导致防水布大面积损坏，大面积渗漏。
（2）原因：由于对围堰上游帆布下的扬压力认识不足，清底不彻底，淤泥沉积比较厚，止水帆布多个部位发生不同程度的沉降位移，上面出现下移、沉降、最终导致防水布撕扯损坏，出现漏水点。河道底部不平整，有尖锐的石头，没有将石头清理，导致铺完防水布，压布后，尖锐地的石头扎破防水布，在水流冲击作用下，大面积渗漏。
（3）预防措施：搭设普通架子管桩膜围堰前，河底必须进行清理，保证河底地面平整，没有淤泥，没有石头，没有大的沟坎，铺垫袋装黏土，铺防水布时保证防水布平整。加强防水帆布原材料质量控制：一般采用厚度0.32mm和0.45mm的两种，本项目用的0.45mm的，抗拉强度高、防撕裂效果好。
6.结论
在施工中采用普通架子管桩膜围堰和钢管桩膜围堰结合起来一起使用的施工方案，较其他围堰方式相比，节约投资、降低工程成本，同时结构简单、施工方便，可以多次循环使用，对水质无污染，符合环保要求，工程经验可供参考。
参考文献：
[1]焦志伟、国岩 桩膜围堰在北京生态河道中的应用《科技与生活》2012.15
[2]张彪、聂占军、郭绍石 桩膜围堰与渡槽技术在永定河引水渠施工中的应用《北京水务》2014第3期