施工導(dǎo)流及圍堰技術(shù)在水利水電施工中的應(yīng)用探微

朱文生

水利水電工程在調(diào)配水資源，供應(yīng)電能上發(fā)揮重要作用，因此，保證水利水電工程質(zhì)量，確保其安全、穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。施工單位應(yīng)結(jié)合水利水電工程設(shè)計(jì)要求，做好施工導(dǎo)流及圍堰工作，認(rèn)真落實(shí)各施工細(xì)節(jié)，促進(jìn)施工工作的圓滿完成。

一、水利水電施工導(dǎo)流施工技術(shù)的應(yīng)用

水利水電施工導(dǎo)流方法有全段圍堰法導(dǎo)流、分段圍堰法導(dǎo)流之分，兩種導(dǎo)流方法施工存在較大差別，應(yīng)用時(shí)應(yīng)注重相關(guān)環(huán)節(jié)的控制。

1.全段圍堰法導(dǎo)流

全段圍堰法導(dǎo)流指在上下游處各建設(shè)一道攔水圍堰，使河水從河床外的臨時(shí)泄水建筑物下泄。全段圍堰法導(dǎo)流包括隧洞導(dǎo)流、明渠導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流等，其中應(yīng)用隧道導(dǎo)流時(shí)，首先，合理布置隧洞。一方面，洞軸沿線應(yīng)具有良好的地質(zhì)條件，洞線盡量成直線型，洞轉(zhuǎn)彎半徑至少應(yīng)為5倍洞徑，且轉(zhuǎn)角不能超過(guò)60°。另一方面，河流方向和進(jìn)出口引渠軸線夾角不能超過(guò)30°。洞的大小應(yīng)滿足應(yīng)力及結(jié)構(gòu)要求。其次，合理設(shè)計(jì)斷面。斷面分為方圓形、馬蹄形、圓形，如地質(zhì)條件差可設(shè)計(jì)為馬蹄形。最后，合理控制槽率范圍。如為一般爆破不初襯時(shí)槽率應(yīng)控制在0.035～0.044范圍；如為光面爆破不襯砌時(shí)，槽率控制在0.025～0.032范圍；如為混凝土襯砌槽率應(yīng)控制在0.014～0.017范圍。

應(yīng)用明渠導(dǎo)流時(shí)首先應(yīng)保證渠身軸線伸出上下圍堰外坡腳，水平距離應(yīng)滿足圍堰防沖要求。同時(shí)，盡量不要深開挖操作，注重縮短明渠軸線長(zhǎng)度。其次，確定合理的進(jìn)出口高程。進(jìn)口高程應(yīng)參考截流要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。為避免水下大量開挖，應(yīng)適當(dāng)抬高進(jìn)出口高程。最后，注重槽率控制。應(yīng)根據(jù)水利水電實(shí)際，查手冊(cè)，做相關(guān)的水工試驗(yàn)加以確定。另外，如對(duì)通航無(wú)要求，應(yīng)將壩段修筑在明渠中，并設(shè)置壩面缺口和導(dǎo)流底孔。如對(duì)通航有要求，應(yīng)設(shè)置好閘門墩。

應(yīng)用涵管導(dǎo)流時(shí)應(yīng)在河岸巖灘上布置涵管。同時(shí)，每隔一定距離在涵管外壁設(shè)置截流環(huán)，延長(zhǎng)滲徑，減緩滲透坡度，避免滲流的破壞。另外，保證涵管管深沉陷縫、溫度縫中的止水施工質(zhì)量。

2.分段圍堰法導(dǎo)流

當(dāng)水利水電工程處于寬河床、大流量位置，有條件布置縱向圍巖或和床覆蓋層較薄時(shí)，可考慮使用分段圍堰法進(jìn)行導(dǎo)流。分段圍堰導(dǎo)流的前期借助束窄的原河道導(dǎo)流，后期需要修建泄水道進(jìn)行導(dǎo)流。應(yīng)用該導(dǎo)流法時(shí)，河床束窄程度的選擇應(yīng)合理，一般可采用以下公式計(jì)算：

其中K、A1、A2分別表示河床束窄程度（%）、基坑與圍巖所占的過(guò)水面積（m2），原河床的過(guò)水面積（m2）。在一些水利水電工程中，K的取值范圍在40%～70%。

分段圍堰法導(dǎo)流后期導(dǎo)流的泄水道，包括底孔導(dǎo)流、壩體缺口導(dǎo)流、明渠導(dǎo)流。應(yīng)用底孔導(dǎo)流時(shí)，應(yīng)綜合分析封堵閘門設(shè)備、水利水電結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及負(fù)責(zé)的任務(wù)，確定最佳的底孔尺寸。同時(shí)，布置底孔時(shí)應(yīng)滿足封堵、圍堰工程、截流等的要求。當(dāng)其他泄流建筑物泄流能力不足時(shí)，可通過(guò)在壩體上預(yù)留缺口進(jìn)行導(dǎo)流，其中應(yīng)在綜合分析施工條件、泄流能力、設(shè)計(jì)流量的基礎(chǔ)上，預(yù)留合理高度、寬度的缺口。當(dāng)河床一側(cè)的河灘基巖高度較高且岸坡穩(wěn)定、舒緩時(shí)，施工中后期可考慮采用明槽導(dǎo)流。采用明槽導(dǎo)流時(shí)應(yīng)綜合分析明槽的槽率、出口消能，盡可能保證其與永久性建筑物充分地結(jié)合。

二、水利水電圍堰技術(shù)的應(yīng)用

水利水電施工中，為創(chuàng)造良好的施工條件需進(jìn)行圍堰施工。按照所用材料圍堰分為混凝土圍堰、鋼板樁格型圍堰、土圍堰、土石圍堰。為方便水利水電施工，應(yīng)選擇合理的圍堰類型，嚴(yán)格控制相關(guān)施工參數(shù)。

1.圍堰型式選用原則

水利水電圍堰類型較多，合理選擇圍堰類型，不僅可提高施工效率，而且能減少施工投入，因此，選擇圍堰類型時(shí)應(yīng)滿足以下原則：首先，圍堰的抗沖性、防滲性、穩(wěn)定性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)與施工要求，使水能夠平順流淌，不能發(fā)生嚴(yán)重的局部沖刷。另外，圍堰接頭與岸坡之間的連接應(yīng)可靠安全，避免圍堰失事情況的發(fā)生。其次，因圍堰是需要拆除的臨時(shí)建筑物，因此，施工時(shí)應(yīng)能就地取材、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便施工與拆除作業(yè)。最后，如需要，應(yīng)增加相關(guān)保護(hù)措施，避免船筏因沖擊、冰棱等的影響而破壞。

2.合理布置圍堰平面

圍堰平面布置是否合理，直接影響圍堰作用的充分發(fā)揮，因此，布置圍堰平面時(shí)應(yīng)結(jié)合圍堰設(shè)計(jì)、水利水電工程輪廓、導(dǎo)流方案等，保證圍堰平面布置的合理性。如導(dǎo)流采用全段圍堰法時(shí)，基坑由兩岸、上下游橫向圍堰構(gòu)成。如采用分段圍堰法時(shí)，基坑還有縱向圍堰。施工中對(duì)上下游圍堰進(jìn)行布置時(shí)均應(yīng)根據(jù)水利水電工程輪廓而定。另外，還應(yīng)做好圍堰的防滲、防沖施工。為保證圍堰的防滲效果可采用灌漿帷幕、防滲墻、斜墻接水平鋪蓋等進(jìn)行防滲，施工中尤其應(yīng)保證斜墻與鋪蓋的水下拋填質(zhì)量。為提高圍堰的防沖刷性能，可采用柴排、拋石進(jìn)行護(hù)底。另外，圍堰布置時(shí)應(yīng)注重在上下游位置設(shè)置導(dǎo)流墻。

3.加強(qiáng)堰頂高程控制

圍堰施工時(shí)還應(yīng)保證壩頂高程控制的合理性，具體可采用相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，其中計(jì)算上游圍堰壩頂高程的公式為：

計(jì)算下游壩頂高程的公式為：

公式中相關(guān)字母表示的含義如表1所示：

上下游圍堰壩頂高度計(jì)算公式字母及含義

水利工程施工中如果需要對(duì)一部分水流進(jìn)行攔截時(shí)，應(yīng)通過(guò)水庫(kù)調(diào)洪水計(jì)算堰頂高程。

另外，水利水電工程施工完成后，為保證水利水電工程功能的正常發(fā)揮，應(yīng)及時(shí)拆除圍堰。為保證拆除作業(yè)安全性，拆除圍堰時(shí)，一方面，拆除工作應(yīng)選擇在枯水時(shí)間或季節(jié)進(jìn)行，作業(yè)前做好充分的技術(shù)交底。另一方面，制定圍堰拆除作業(yè)應(yīng)急預(yù)案，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)撤離作業(yè)人員。同時(shí)，拆除過(guò)程中注意觀察水情、雨情等，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)停止拆除作業(yè)。

三、結(jié)語(yǔ)

水利水電工程施工中施工導(dǎo)流及圍堰工作是否做到位，直接影響施工的安全性及施工的順利進(jìn)行，因此，施工單位應(yīng)加強(qiáng)施工導(dǎo)流及圍堰技術(shù)應(yīng)用研究，嚴(yán)把相關(guān)施工細(xì)節(jié)及施工參數(shù)，保證導(dǎo)流及圍堰施工合理、科學(xué)。本文通過(guò)研究得出以下結(jié)論：

1.水利水電施工導(dǎo)流方式分為全段圍堰法導(dǎo)流、分段圍堰法導(dǎo)流，其中全段圍堰法導(dǎo)流時(shí)應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)要求及工程實(shí)際，做好充分的論證分析，確定采用隧洞導(dǎo)流、明渠導(dǎo)流還是涵管導(dǎo)流，無(wú)論采用何種導(dǎo)流方式施工中均應(yīng)做好相關(guān)參數(shù)的把握，促進(jìn)導(dǎo)流工作的順利進(jìn)行。分段圍堰法導(dǎo)流時(shí)，應(yīng)保證河床束窄程度選擇的合理性，一般在40%～70%。同時(shí)，還應(yīng)做好后期導(dǎo)流泄水道施工工作的順利實(shí)施。

2.水利水電工程中應(yīng)用圍堰技術(shù)時(shí)，一方面選擇圍堰型式時(shí)應(yīng)兼顧功能要求，以及施工的便利性與經(jīng)濟(jì)性。另一方面，根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)要求及輪廓，對(duì)圍堰平面加以科學(xué)、合理布置，并采取措施提高圍堰的抗?jié)B、抗沖刷能力。另外，還應(yīng)保證上下游圍堰壩頂高程的合理控制。