第一章 概述 1.1 围堰的定义 围堰是一种临时性挡水结构物,用于在既有地表水体中开挖基坑时,将基坑与外界水体隔开,为基坑内施工创造干作业条件。 围堰在基础施工结束后需按设计要求进行拆除。围堰结构应满足设计要求,构造简单,便于施工、维护和拆除。围堰与构筑物外缘之间,应留有满足施工排水与施工作业要求的宽度。 1.2 围堰的基本要求 围堰顶宜高出施工期间最高水位70cm,最低不应小于50cm,用于防御地下水时宜高出水位或地面20~40cm。临近通航水体尚应考虑涌浪高度。围堰外形应适应水流排泄,尽量减少压缩河床断面,以免造成雍水危及围堰安全和影响通航、导流。围堰要防水严密,减少渗漏,围堰外边坡应采取防冲刷措施。围堰一般安排在枯水季节施工。围堰应尽量减少压缩河床断面,满足强度和稳定的要求。 1.3 围堰的分类 围堰的形式根据地质情况、水深、流速、设备条件等因素综合考虑。 主要类型包括: 土石围堰(土堰、草麻袋堰、木桩竹条堰、竹篱堰、竹笼堰、堆石土堰); 木堰(木板堰、杩槎堰、木笼堰); 套箱(木套箱、钢套箱、钢丝网混凝土套箱); 板桩围堰(木板桩围堰、钢板桩围堰、钢筋混凝土板桩围堰)。 各类围堰的适用条件如下:土围堰适用于水深小于2m,流速不大于0.5m/s,河床不透水,宜在河边浅滩。草麻袋围堰适用于水深3.5m以内,流速1.02.0m/s,河床不透水。钢板桩围堰适用于深水或深基坑的较坚硬的土石河床,防水性能好,整体刚度较强。木板桩围堰适用于水深在24m,能打下木板桩的土质河床;双层木板桩中填粘土墙时,适用于水深4~6m。 第二章 设计注意事项 2.1 设计基本原则 围堰施工方案应包括以下主要内容:围堰平面布置图;水体缩窄后的水面曲线和波浪高度验算;围堰的强度和稳定性计算;围堰断面施工图;板桩加工图;围堰施工方法与要求,施工材料和机具选定;拆除围堰方法与要求;堰内排水安全措施。 围堰类型的选择应根据基坑及河道的水文地质、施工方法和装备、环境保护等因素,经技术经济比较后确定。 2.2 堰顶高程设计 围堰高度应比施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)高出0.5m。土、袋装土、钢板桩围堰的顶面高程,宜高出施工期间的最高水位0.50.7m。草捆土围堰堰顶面高程宜高出施工期间的最高水位1.01.5m。临近通航水体尚应考虑涌浪高度。岛面标高应高出最高施工水位或地下水位至少0.5m。 2.3 断面尺寸设计 围堰填筑宽度应符合专项施工方案要求,并应能承受水压和流水冲刷作用。堰身内外边坡坡率应符合专项施工方案要求。土围堰堰顶宽一般为12m,临水面边坡1:21:3,堰内最小边坡1:1,坡角距基坑边不小于1.0m。草袋围堰堰顶宽12m,外侧边坡1:0.51:1,内侧边坡1:0.51:0.2。筑岛填筑时,护道最小宽度:土岛为2m,围堰筑岛为1.5m。外侧边坡为1:1.751:3之间。 围堰填筑内侧坡脚与基坑开挖边缘距离应根据河床土质和基坑深度确定,并应满足专项施工方案要求,且不得小于1m。 2.4 钢板桩围堰设计 钢板桩围堰按结构可分为单排、双排和格型钢板桩围堰。单排钢板桩围堰是依次插入钢板桩形成连续的墙体来承受和传递水平荷载的结构,根据开挖深度可设计成悬臂式、单层及多层支撑式。双排钢板桩围堰是在钢板桩之间填土或砂,两排钢板桩之间通过围檩和拉杆连接而形成重力式的挡土、挡水体系。格型钢板桩围堰是由直线型钢板桩拼接而成的圆形、鼓型的格构体,格体内填充砂石料,依靠自身重力稳定性实现挡土挡水。 双排钢板桩围堰宽度与高度之比,应根据围堰结构、填料、地基、位移控制等要求综合选定,初步估算可按0.9~1.2选用。双排钢板桩之间的回填料宜采用中粗砂或其他非黏性材料。双排钢板桩围堰外侧钢板桩宜采用热轧钢板桩,内侧钢板桩可采用热轧或冷弯钢板桩。 2.5 钢板桩围堰施工方案设计 钢板桩围堰施工应包括设置打桩定位轴线、安装导向架、插打试桩、钢板桩合龙、抽水挖土、内支撑安装、混凝土封底、主体结构施工、围堰拆除等关键工序。插打钢板桩的顺序一般自上游分头插向下游,依靠导向设备先将全部钢板桩逐根插打到稳定深度,然后依次插打到设计深度。采用振动桩锤打桩时,要使用桩帽保护桩头。为避免漏水,钢板桩的锁口部分应涂以锯末、黄油混合物进行密封。 第三章 施工前准备 3.1 手续办理 围堰填筑前应办理河道施工通航备案手续。联系航监部门,对围堰所在水域进行管制,作业区周围的水域严禁船只快速通行,以免波浪冲击围堰。 3.2 基底清理 筑堰前应将堰底河床处的树根、石块、杂物清除干净,堰底清理宜在小围堰保护下进行。堰体范围内的水井、泉眼、地道等应按要求处理,并应验收形成记录备查。 3.3 测量放样 根据移交的测量基准点、基线和水准点设置控制网,使用坡度尺控制内外边坡度,放出围堰轴线。与监理工程师进行施工前的联合测量,以便计量支付。 3.4 材料准备 筑堰材料应符合下列规定:土围堰筑堰材料宜采用黏性土或砂夹黏土;土袋围堰袋内填土宜采用黏性土;竹笼、木笼、铁丝笼、钢笼围堰应采用片石或卵石填筑;膜袋围堰宜采用砂或水泥固化材料填充。当用草袋、麻袋等装土堆码时,袋中应装不渗水黏土,装土量应为土袋容量的1/2~2/3,并应缝合袋口。 第四章 围堰施工 4.1 土石围堰施工 围堰填筑应分层进行,每层回填厚度不得超过50cm(虚土厚度),用推土机或挖掘机对其压实。填筑顺序应自岸边起始,双向合龙时,龙口应设置于水深较浅区域。围堰填筑应自上游开始至下游合龙。填筑材料应以黏性土为主,填筑完成后堰内应进行压渗处理,堰外迎水面进行防冲刷加固。 围堰填筑水下部分一次填出水面形成堰体,水上部分应分层填筑,每层土厚20~30cm,采用人工整平,小型打夯机夯实。围堰填筑可采用自卸车运土至围堰上游端,用推土机将土推至围堰范围内。填筑时,水平分层铺土,逐层碾压,不得沿斜坡填筑。尽可能加大分段作业面的长度,减少施工接头。 围堰填筑可采用由后及前顺序,自低向高进行每段的填筑碾压施工。填筑施工程序为:施工准备→场地清理→碾压实验→碾压原地面→填筑→整平→碾压→检测各项技术指标→填上一层土石。 4.2 草袋围堰施工 草袋围堰应交错码砌,自上游开始,下游合龙。堆码土袋时,用一对带钩的杆子钩送到位,并做到上下左右互相错缝、堆码整齐。在内外圈土袋堆码至露出水面后,即填筑粘土心墙,将土倒在已出水面的堰头上。为减少渗水,增大围堰断面,袋间可填粘土心墙。 土袋上、下层和内、外层应相互错缝。堰顶宽12m,外侧边坡1:0.51:1,内侧边坡1:0.5~1:0.2。迎水面可采用人工铺彩条布进行防渗。 4.3 钢板桩围堰施工 钢板桩或钢管桩围堰在进行施打作业前,其锁口应采取可靠的止水措施。钢板桩施打应采用可靠的定位系统和导向装置。钢板桩插打顺序一般自上游分头插向下游,依靠导向设备先将全部钢板桩逐根插打到稳定深度,然后依次插打到设计深度。插打钢板桩应有导向设备,以确保垂直度。 采用振动桩锤打桩时,要使用桩帽保护桩头。为避免漏水,钢板桩的锁口部分应涂以锯末、黄油混合物进行密封。钢管桩纵横向连接好后,在内部挂上竹篱片以及土工布,即进行土石笼袋筑堰。 4.4 钢围堰施工 钢套箱围堰施工应包括工厂内分块制造及预拼、围堰块段运输、现场分块拼装、内支撑安装、钢套箱水密试验、吊挂系统安装、底节围堰下沉、围堰分段接高、下沉着床、开挖、封底混凝土浇筑、主体结构施工、围堰拆除等关键工序。钢吊箱围堰施工应包括制造、拼装、内支撑安装、运输、下放、接高、封底混凝土浇筑、主体结构施工、围堰拆除等关键工序。 钢围堰拼装应搭设牢固可靠的拼装操作平台。钢围堰在航道上浮运作业前,应办理通航备案手续。钢围堰采取整体浮运就位时,干舷高度不应小于3m,浮运速度不应大于0.5m/s,并应设置防溜绳。 4.5 围堰合龙 围堰合龙时尽量选择在低潮时进行。合龙龙口设置在下游围堰处,配备足够的运输车辆集中供料,保证合龙时有充足的土源,确保龙口施工顺利完成。围堰合龙后,为防围堰底基块石不密漏水,可对围堰进行灌浆处理。 4.6 围堰内基坑排水 围堰坑内积水、渗水量应进行测算,并应绘制排水量与下降水位值之间的关系曲线,在堰内设置水位观测标尺进行观测与记录。排水量与水位下降发生异常时,应停止排水,查明原因进行处理后,再重新进行排水。排水后堰内水位不下降,甚至上升时,必须立即停止排水,进行检查。如发现围堰变形、结构不稳定,必须立即向堰内注水,使其恢复至平衡水位后,查明原因并经处理合格后方能抽除堰内水并重新排水。 围堰筑堰完成后,堰内应进行压渗处理,堰外迎水面进行防冲刷加固。基坑排水结束后,按要求将背水坡整至设计断面。 在围堰背水侧修宽1m、深0.6m防渗截水带,截水带与围堰间设集水井,内坡脚与积水井边距离不小于1m。堰脚设排水沟,每30m设一个集水井,及时用抽水机抽水,保持施工期间围堰内不积水。排水时应注意水面下降速度不可过快,否则易引起堰体失稳,一般控制在0.5~1m/天。 第五章 围堰加固与防渗 5.1 边坡加固 围堰外侧迎水面应采取有效的防冲刷措施。根据实际情况在水位上涨前对迎水侧边坡进行加固,可采用在迎水侧坡面加袋装粘土,防止边坡土方被水流冲刷。围堰填筑完成后,堰内应进行压渗处理,堰外迎水面进行防冲刷加固。 5.2 槽钢支护 对于淤泥较深或地质条件较差的区域,围堰可采用槽钢支护。槽钢采用20#,桩距60cm,入土深度宜大于1.5~2.5m,具体视土质情况而定。槽钢入土后,纵横向用40mm钢管连接成整体,并用铅丝或地锚拉索固定,以防围堰桩体发生偏移。 5.3 防渗处理 为防止围堰渗漏和提高防渗效果,可在围堰迎水侧铺设土工膜防渗防冲。膜顶标高高出设计水位0.1m,压入土中。土工膜之间采用胶接,施工时重叠宽度大于10cm,胶接间无皱折、气孔等现象。铺设时,在堰上部设计位置将土工膜的一侧压住,滚铺到底后从底往上抛碎石袋压实。 钢板桩结构自身抗渗不足时,可采取在堰体内侧设置降水井、反滤层等措施,并应验算围堰的渗流稳定。 第六章 围堰监测 6.1 监测要求 围堰填筑及使用过程中,应对其堰身变形、渗水和冲刷情况进行监测。围堰应在上下游设置水位标尺,记录不同时间的水位。钢围堰应编制监测方案,并应按监测方案对围堰结构、内外部水位和相邻有影响的结构物进行监测监控。钢围堰施工前应设置变形观测基准点和观测点。钢围堰布设支撑前应测读所有变形观测和水位观测的初始值。监测监控应记录监测时间、工况、监测点、监测项目和报警值。围堰内抽水时应对围堰各部位的变形进行监测。 6.2 检查验收 在围堰施工完成、投入使用前,应办理完工验收手续,完工验收应形成记录。检查验收内容和指标应进行量化,并应由责任人签字确认。验收合格后应在明显位置悬挂验收合格牌。 围堰的主控项目包括:围堰结构形式和围堰高度、堰底宽度、堰顶宽度以及悬臂桩式围堰板桩入土深度符合设计要求;堰体稳固,变位、沉降在限定值内,无开裂、塌方、滑坡现象,背水面无线流。一般项目包括:所用钢板桩、木桩、填筑土石方、围堰用袋等材料符合设计要求和有关标准的规定;土、袋装土围堰的边坡应稳定、密实,堰内边坡平整、堰外边坡耐水流冲刷;止水钢板桩垂直,相邻板桩锁口咬合紧密。 6.3 围堰维护 为防止潮汐及风浪的冲刷侵蚀,围堰施工完毕后应派专人日常维护检查、值班,备足够数量的防汛抢险材料,应付意外事件的发生。围堰要求坚固、稳定、密实、防漏,在施工过程中若有异常现象,及时加固补强。 第七章 安全注意事项 7.1 施工安全 围堰内的作业人员要穿上救生衣,戴上安全帽。基坑施工时,基坑顶底都要派人巡视围堰顶底,发现有异常现象(如围堰墙体开裂、围堰四周底内有较大的涌水涌砂等情况)要及时采取措施,作业人员应及时撤出基坑。因基坑较深,围堰四周应悬挂人员上下扶梯。围堰四周要求悬挂绳索,绳索的上端要求固定在围堰上端的牢固的木桩上,以便发现危急情况时,作业人员能沿绳索往上攀爬。 围堰和基坑支撑的结构必须坚固牢靠,基础施工中,挖土、吊运、浇筑混凝土等作业,严禁碰撞支撑,并且不得在支撑上放置重物,发现围堰或支撑有松动变形等情况,应及时加固,危及到作业人员安全时,作业人员应及时撤出基坑。 遇有洪水或水库放水等情况发生,围堰外围水可能漫过围堰顶时,应立即撤出在围堰内作业人员。开挖时,基坑宽度应控制在一定范围内,保持围堰墙脚与基坑边之间保持足够的宽度(不小于5m),防止围堰墙体跨塌。有洪水有可能淹没围堰墙顶,应及时向反向围堰内灌满水,防止洪水冲垮围堰墙体。 7.2 围堰拆除 围堰内工程基础施工完成后,应尽快将围堰拆除。钢板桩或钢管桩围堰拆除应从下游侧开始逐步向上游侧进行。钢板桩或钢管桩围堰内支撑拆除应按从下往上的顺序进行,并应先拆除支撑,再拆除围檩,最后拔出钢板桩或钢管桩。钢套箱或钢吊箱围堰拆除应按先上后下、先支撑后侧板的顺序进行。钢围堰拆除时,应采取向围堰内注水或在侧板上开连通孔,使内外水压保持平衡的措施。每道支撑拆除前,应按专项施工方案要求采取换撑措施。钢管桩或钢板桩拔桩的起重设备应配置超载限制器,不得强制拔桩。 取水头部施工全部结束后,应向取水头部墩腔和堰内平衡充水,以保证取水头部及围堰内外侧受力均匀。围堰拆除可用水上抓斗挖掘机或挖掘机进行清除。拆除围堰时,弃土应进行外运,不得往河道内抛填。围堰拆除后,应按当地水务相关部门要求清理河道。 7.3 环保要求 围堰施工和拆除,不得影响航运和污染临近取水水源的水质。围堰拆除不得污染水体。围堰施工时,应注意保护周边环境,减少对河道水质的影响。