關(guān)于如何選擇施工導(dǎo)流方法的探討

譚志明

摘要：文章結(jié)合某水利樞紐施工導(dǎo)流方法的選擇，探討了影響施工導(dǎo)流方法選擇的主要因素，總結(jié)了在水利工程施工中如何選擇合理的施工導(dǎo)流方法，加快施工進(jìn)度、降低工程造價(jià)、確保工程施工安全的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：施工導(dǎo)流；經(jīng)濟(jì)效益；水利樞紐

中圖分類號(hào)：TV551文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）05-0161-02

一、概述

在河流上修建水利水電工程時(shí)，需要周密的分析研究水文、地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)、樞紐布置及施工條件等基本資料，選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流方法，對水流進(jìn)行合理的控制。使水工建筑物施工能在干地上進(jìn)行、不影響或盡可能的減少影響水利資源綜合利用。

施工導(dǎo)流的基本方法，按照河床斷流條件的不同可以分為兩類：一類是分段圍堰法導(dǎo)流，這種導(dǎo)流方式水流是通過被束窄的河床，壩體內(nèi)設(shè)置的底孔、梳齒或缺口、涵管以及永久水工建筑物（如泄洪孔、排砂孔、引水建筑物）等向下游宣泄；另一類是全段圍堰法導(dǎo)流，即河床外導(dǎo)流，水流通過河床外的臨時(shí)或永久的隧洞、涵洞、明渠、渡槽等泄水建筑物往下游宣泄。

二、選擇導(dǎo)流方法時(shí)需考慮的主要因素

（一）水文條件

河流的流量大小、水位變化的幅度、全年流量的變化情況、枯水期的長短、汛期洪水的延續(xù)時(shí)間、冬季的流冰及冰凍情況等因素均直接影響到施工導(dǎo)流方案的選擇。一般的，對于河床寬、流量大的河流，宜采用分段圍堰法導(dǎo)流。而對于水位變化幅度較大的山區(qū)河流，可采用允許基坑淹沒的導(dǎo)流方法，在一定時(shí)期內(nèi)通過過水圍堰和淹沒基坑來宣泄洪峰流量。對于枯水期較長的河流，可以充分利用枯水期安排施工。但對于流冰的河流，需充分考慮流冰的宣泄問題，以免流冰壅塞，影響泄流，造成導(dǎo)流建筑物的破壞。

（二）地形條件

壩區(qū)附近的地形條件，對導(dǎo)流方案的選擇有很大影響。對于河床寬闊的河流，特別是在施工期間有通航、過筏等要求的河流，宜采用分段圍堰法導(dǎo)流。當(dāng)河床中有天然石島或沙洲時(shí)，采用分段圍堰法導(dǎo)流，更有利于導(dǎo)流圍堰的布置，特別是縱向圍堰的布置。

（三）地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

河流兩岸及河床的地質(zhì)條件對施工導(dǎo)流方案的選擇與導(dǎo)流建筑物的布置有直接的影響。如果河流一岸或兩岸巖石堅(jiān)硬、風(fēng)化層薄、且有足夠的抗壓強(qiáng)度時(shí)，則有利于選用隧洞導(dǎo)流。如果巖石的風(fēng)化層厚且破碎，或有較厚的沉積灘地，則適合采用明渠導(dǎo)流。當(dāng)采用分段圍堰法導(dǎo)流時(shí)，由于河床束窄，減小了過水?dāng)嗝娴拿娣e，使水流流速增大。為了河床不受過大的沖刷，避免把圍堰基礎(chǔ)淘空，需根據(jù)河床地質(zhì)條件來決定河床可能束窄的程度。對于巖石河床，抗沖剁能力較強(qiáng)，河床的束窄程度較大，甚至可以達(dá)到88%，流速甚至增加到7.5 m/s；但對于覆蓋較厚的河床，抗沖刷能力較差，其束窄程度都不到30%，流速僅允許為3.0 m/s。

（四）水工建筑物的型式及其布置

水工建筑物的型式和布置與導(dǎo)流方案是相互影響的，因此在決定建筑物的型式和樞紐布置的同時(shí)，要綜合考慮并擬定施工導(dǎo)流方案，而在選定導(dǎo)流方案時(shí)，又需充分考慮利用水工建筑物和樞紐布置方面的特點(diǎn)。如果樞紐中有隧洞、渠道、涵管、泄水孔等永久泄水建筑物時(shí)，在選擇導(dǎo)流方案時(shí)應(yīng)該盡量加以利用。在設(shè)計(jì)永久泄水建筑物的斷面尺寸并擬定其布置方案時(shí)，要充分考慮到施工導(dǎo)流的要求。

如已建成的平班水電站，一期先圍右岸漫灘，施工右岸廠房及右岸接頭重力壩，河水由左岸河床導(dǎo)流；二期主要圍護(hù)左側(cè)主河槽，進(jìn)行溢流壩及左岸重力壩的施工，由布置于安裝間底部的導(dǎo)流底孔導(dǎo)流。在采用分段圍堰法修建混凝土壩樞紐時(shí)，可以充分利用水電站與混凝土壩之間或混凝土壩溢流段與非溢流段之間的隔墻作為縱向圍堰的一部分，以減少導(dǎo)流建筑物的工程量。

（五）施工期間的河流綜合利用

在施工期間，為了滿足通航、漁業(yè)、供水、灌溉或水電站運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，導(dǎo)流問題的解決更加復(fù)雜。特別是在有通航要求的河流上，一般采用分段圍堰法導(dǎo)流。

（六）施工方法、施工進(jìn)度

在水利水電工程施工中，施工進(jìn)度與導(dǎo)流方案有著十分密切的關(guān)系，通常是根據(jù)施工導(dǎo)流方案才能安排控制性的進(jìn)度計(jì)劃。導(dǎo)流建筑物的完工期限、截?cái)嗪哟菜鞯臅r(shí)間，壩體攔洪的期限、封堵臨時(shí)泄水建筑物的時(shí)間以及水庫蓄水發(fā)電的時(shí)間是對施工進(jìn)度起控制作用的關(guān)鍵性時(shí)段，而各項(xiàng)工程的施工方法和施工進(jìn)度又直接影響到各時(shí)段中導(dǎo)流任務(wù)的合理性和可能性。施工方法、施工進(jìn)度和導(dǎo)流方法三者是密切相關(guān)的，在進(jìn)行導(dǎo)流設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮。

三、工程實(shí)例分析

（一）工程概況

水利樞紐位于某江水系干流潯江下游河段，是某江下游河段某省境內(nèi)的最后一個(gè)梯級(jí)。樞紐壩線橫跨兩島三江。壩頂全長3 350 m，壩頂高程34.8 m，最大壩高49.8 m。主要建筑物從右到左為外江右岸土石壩段、雙線千噸級(jí)船閘、外江左岸接頭重力壩段、外江泄水閘、外江發(fā)電廠房、過魚道、外江開關(guān)站、中江右岸接頭重力壩段、中江泄水閘、中江左岸接頭重力壩段、某島土石壩段、內(nèi)江右岸接頭重力壩段、內(nèi)江孔泄水閘、內(nèi)江發(fā)電廠房、內(nèi)江左岸接頭重力壩段、內(nèi)江開關(guān)站及內(nèi)江左岸土石壩段等，屬于一等工程。

樞紐所在地屬亞熱帶季風(fēng)區(qū)，且流域面積大，暴雨頻繁，洪水往往由流域多次連續(xù)暴雨所形成，洪水主要特點(diǎn)是洪水峰高量大、歷時(shí)長、洪水過程多呈復(fù)峰型。一般較大的洪水過程都在30～40 d左右；其中7 d洪量占整個(gè)洪水過程總量的30%～50%，15 d洪量占60%以上。樞紐干流河段的洪水期為5～10月間，大洪水多出現(xiàn)在6～8月。一般每年9月進(jìn)入后汛期，到10月下旬汛期基本結(jié)束。歷年實(shí)測洪水最大流量54 500 m3/s，相應(yīng)水位29.8 m，歷年實(shí)測最小流量582 m3/ls，相應(yīng)水位約5.0 m。枯水期一般流量約為1 600 m3/s，相應(yīng)水位約5.8 m，一般洪枯水位變幅16～18 m。

壩址區(qū)為低山丘陵地區(qū)，地勢平坦開闊。沿江一級(jí)階地前緣、某洲和某島的兩側(cè)，由于流水沖刷坍岸較發(fā)育。兩岸丘陵山坡，沿花崗巖全風(fēng)化帶巖體內(nèi)的陡傾角裂隙發(fā)育新生沖溝。壩址基巖為燕山早期侵入花崗巖，河床和一至四級(jí)階地為第四系地層覆蓋，兩岸山丘則為花崗巖風(fēng)化殼或坡殘積層。

（二）施工導(dǎo)流方法選用的分析

根據(jù)水文氣象及地形、地質(zhì)資料，該河洪水期流量大，洪水期和枯水期流量相差大，水位變化幅度較大（16～18 m），河床寬闊，采用分段圍堰法導(dǎo)流是很適宜的。并且河床中有兩個(gè)天然的沙洲，非常有利于導(dǎo)流圍堰的布置，可以用來做天然的縱向圍堰，減少施工導(dǎo)流的工程量。

本工程是以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)等綜合利用效益的大型水利樞紐工程。根據(jù)工程規(guī)模和施工要求分析，基坑采用全年施工為好，但某江干流洪水量大，導(dǎo)流方案的選擇應(yīng)力求提前發(fā)電受益、縮短總工期、保證施工期通航、盡量減少上游淹沒損失。為解決外江及內(nèi)江在施工期泄洪，采用了二期外江左側(cè)廠房圍堰圍護(hù)全年施工、三期內(nèi)江左側(cè)廠房圍堰圍護(hù)全年施工，以及過水土石圍堰圍中江，半年施工，從而確保了基坑全年施工的安全和盡量減少了臨時(shí)工程投資。

（三）施工導(dǎo)流方法的采用

本工程采用3段圍堰、全年和半年施工相結(jié)合的導(dǎo)流方式：一期外江采用不過水土石圍堰，全年施工，由中江和內(nèi)江天然河道導(dǎo)流，利用中江天然河道通航。二期當(dāng)外江閘壩具備過流條件時(shí)，于第二年末拆除外江全年土石圍堰，使外江左側(cè)廠房在全年圍堰圍護(hù)下繼續(xù)施工；同時(shí)，采用不過水土石圍堰圍內(nèi)江，全年施工；由外江閘和中江導(dǎo)流，中江天然河道導(dǎo)航。三期內(nèi)江基坑在內(nèi)江不過水土石圍中江，半年施工，汛期由外江水閘、船閘、沖沙閘和中江過水土石圍堰如圖1、2、3所示：

某水利樞紐施工導(dǎo)流工程是一個(gè)典型實(shí)例，采用分段圍堰，全年和半年施工相結(jié)合的導(dǎo)流方法，既能有效的保證工程提前發(fā)電產(chǎn)生效益、很好的減少了上游淹沒，又能滿足施工期泄洪的要求，為工程帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)語

施工導(dǎo)流方案的選擇，需要根據(jù)工程的具體條件。進(jìn)行多方面全面的分析比較，不僅前期導(dǎo)流，對中、后期的導(dǎo)流也要作全面分析。施工導(dǎo)流也要作出全面分析。分析導(dǎo)流方案時(shí)，不能僅僅從工程造價(jià)來衡量，還需要從施工總進(jìn)度，施工交通與布置、主體工程布置及其他國民經(jīng)濟(jì)的要求等進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，主要體現(xiàn)以下4個(gè)方面：（1）整個(gè)工程施工進(jìn)度快、工程短、造價(jià)底、盡可能的壓縮前期投資，能盡快發(fā)揮工程投資效益；（2）能確保主體工程施工安全、施工強(qiáng)度均衡、施工時(shí)相互干擾小、能保證施工主動(dòng)性；（3）導(dǎo)流建筑物簡單易行，工程量少、造價(jià)低、施工方面、速度快；（4）能滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門的要求。

總的來說，一個(gè)優(yōu)越的施工導(dǎo)流方案，往往不是采用單一的導(dǎo)流方法，而是幾種導(dǎo)流方法組合起來配合運(yùn)用，以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。