水利水電施工中施工導流和圍堰技術的應用

尹三春

施工導流貫穿水利水電工程施工全過程，是水利水電工程設計中的重要組成部份，施工導流是要妥善解決好水利水電施工全過程中的擋、泄水問題，施工圍堰是水利水電工程施工中的臨時擋水建筑物，用來圍護永久水工建筑物的施工，在基坑排水后，形成干地施工條件，以保證永久水工建筑物施工順利進行。因此，施工導流和圍堰技術的合理應用，對有效保證水利水電工程施工質量和施工安全、加快施工進度、節(jié)約工程成本有著十分重大的意義。

施工導流和圍堰是水利水電工程項目建設中的重要一環(huán)，特別是修建閘壩工程所特有的一項十分重要的工程措施。施工導流和圍堰施工質量的好壞，關系到整個工程施工的工期、質量、造價和安全渡汛。施工導流與圍堰技術應用必須結合當前水利水電工程項目建設區(qū)域的實際情況，進行系統(tǒng)分析，全面規(guī)劃，統(tǒng)籌安排，運用風險分析的方法，處理好洪枯季節(jié)過水與施工的矛盾。本文就是對水利水電施工中施工導流與圍堰技術應用進行分析，希望對相關人員有所啟示。

1施工導流及圍堰

1.1施工導流

施工導流按導流程序分為分期導流和一次攔斷導流。分期束窄河床修建圍堰，保護主體建筑物進行干地施工的導流方式稱為分期導流。一次攔斷導流是用圍堰一次攔斷整個河床，讓河水通過河床外的導流泄水建筑物導向下游。分期導流適用于下列情況：（1）導流流量大、河床寬，有條件布置縱向圍堰。工程工期較長的情況，易滿足通航、過木、排冰等要求。（2）河床中永久建筑物便于布置導流泄水建筑物。（3）河床覆蓋層厚。一次攔斷導流多用于河床狹窄，基坑工作面不大，水深流急、覆蓋層較厚難于修建縱向圍堰，難于實現(xiàn)分期導流的工程。

施工導流按泄水建筑物類型分，有明渠導流、隧洞導流，以及涵洞、壩體底孔、梳齒和缺口過流、涵管導流等導流方式。涵洞導流一般用于中小型水閘、土石壩等工程。底孔導流用于混凝土壩施工，水流全部或部分通過壩體內設置的臨時或永久泄水孔導向下游。梳齒導流則是在混凝土壩施工時預留梳齒狀缺口過水，隨壩體升高，分級輪換封堵缺口。涵管導流是一種利用涵管進行導流的施工方法，適用于導流量較小的河流或只用來擔負枯水期的的導流。一般在修筑土壩、堆石壩等工程中采用。由于涵管過多對壩身不利，且使大壩施工受到干擾，故此壩下埋管不宜過多，單管尺寸不宜過大，涵管在干地施工，易布置在河灘上，灘地高程在枯水位以上。

導流方式的選擇，一般須考慮：①水文條件。河流流量大小、過程線特征、洪水和枯水情況、水位變幅、流冰等均直接影響方案選擇。如水位變幅大的河流，有時宜采用過水圍堰，圍堰擋水高度及導流泄水建筑物只考慮枯水期流量。②地形條件。如河床寬闊，施工期有通航要求，可采用分期導流：如河道較窄，宜根據(jù)地形地質條件采用明渠或隧洞導流。③有條件時，要盡量利用永久水工建筑物的泄水建筑物，結合進行施工導流。如導流洞可與泄洪洞結合，圍堰可與土石壩壩體結合。④滿足施工期間的通航、過木、給水、灌溉等綜合利用要求。

1.2施工同堰

圍堰是水利水電工程施工中的臨時擋水建筑物，用來圍護永久水工建筑物的施工，在基坑排水后，形成千地施工條件，以保證永久水工建筑物施工順利進行。

施工圍堰的形式有土石圍堰、混凝土圍堰、鋼板樁格型圍堰、草土圍堰、木（竹）籠圍堰、竹籠圍堰。

土石圍堰是用當?shù)夭牧咸钪傻膰撸粌H可以就地取材和充分利用開挖棄料作圍堰填料，而且構造簡單、施工方便、易于拆除、工程造價較低，這種圍堰形式被廣泛應用。混凝土圍堰具有抗沖能力大、防滲性能好，斷面尺寸小，易于同永久建筑物結合，并允許過水等優(yōu)點，故雖造價較高，國內外也廣泛應用。

混凝土圍堰一般要求修建在巖基上，并同基巖良好連接。三門峽、丹江口、潘家口等工程均采用了混凝土圍堰。

鋼板樁格型圍堰斷面尺寸小、抗沖能力強、可以修建在巖基上或非巖基上，堰頂澆筑混凝土蓋板后也可以作為過水圍堰。修建時可進行干地施工或不下施工，鋼板樁可回收。葛州壩工程曾采用圓筒形鋼板樁格型圍堰作為縱向圍堰的一部分。

草土圍堰是一種草土混合結構，施工簡單，可就地取材，造價低，易于拆除，一般適用于施工水深不大于6m，流速3m/s以下的情況。

木（竹）籠圍堰是由框格木（竹）結構，內填塊石組成的圍堰型式，具有斷面小和抗沖能力強的特點，但木（竹）料消耗較多施工要求高、精度高、造價高，現(xiàn)已不常采用。

2施工導流技術在水利水電工程項目中的應用

施工導流方案選擇應慎重、綜合性的考慮，不能盲目性的依據(jù)以往水利水電工程項目施工經驗確定施工導流方案。設計人員需要對當前水利水電工程項目建設施工區(qū)域的氣候條件、地理環(huán)境、水文條件等眾多因素進行分析，同時還需要了解施工導流方案的經濟性、技術應用可行性，以及現(xiàn)場施工技術人員綜合素質是否可以滿足施工導流技術應用時機需求。對施工導流技術應用周期也應嚴格規(guī)范，分析施工技術應用階段對施工技術應用成效可能造成不良影響的眾多因素。施工導流技術應用前要對當前河流通道水流情況進行科學性的計算，明確掌握水體流動速度以及流程情況，對建筑施工尺寸也要合理化控制。如果水利水電工程項目建設規(guī)模較大，施工難度性較強，要利用工程項目建設參數(shù)進行三維模型塑造，對技術應用進行模擬化分析，最終確定技術應用的最佳方案。

施工導流技術方案不僅要具備良好的經濟性，同時也要具備較強的可行性特征。注重導流時段的有效劃分，水流會出現(xiàn)從上游向下游泄水的不良情況，突破情況出現(xiàn)也會攜帶一定的危險因素，洪峰也會在自然因素影響下出現(xiàn)波動，如果洪峰值增加會對水利水電工程造成較大程度的破壞，這一過程也是人與自然力量進行抗衡的過程。工作人員一定要嚴格保障施工導流技術應用方案的合理性和完善性，針對技術應用中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況提前制定緊急預案，保證不良事故發(fā)生后可以在第一時間采取措施進行處理。

3圍堰技術在水利水電工程項目中的應用

圍堰技術應用可以概括性的分為三種類型，一是不過水土石圍堰，應用最為廣泛，特點在于經濟性較為良好，同時技術應用較為便捷，對現(xiàn)場施工技術人員綜合素質并沒有較高的要求?？沙浞掷檬┕がF(xiàn)場的土石材料，圍堰結構特征與土石壩有著很大的相似性，施工階段以及后續(xù)拆除處理也較為容易。兩者相比較圍堰技術應用施工量較大，同時對圍堰結構要做好防滲處理。二是過水土石圍堰，要注重抵抗過水水流對圍堰結構表面的沖刷力，圍堰結構建設中做好相應的防護措施，避免圍堰結構在過水水流影響下出現(xiàn)深層滑移情況。三是混凝土圍堰，混凝土圍堰結構強度性能較為良好，但是該種圍堰與上述兩種圍堰技術進行比較，成本投入相對較高?；炷羾呒夹g塑造的圍堰結構不僅抗沖刷以及防滲性能較為良好，但要注重上部結構的防水處理，從而避免出現(xiàn)結構下沉以及滑移問題。

圍堰施工應從多方面人手，綜合性的考慮，做好土石方綜合平衡。圍堰結構橫斷面設計受很多因素的影響，如水壩樞紐設備以及導流通道截面大小的影響，在滿足結構穩(wěn)定性、安全性要求的基礎上，保證基坑開挖可以滿足后續(xù)施工階段對大壩結構的硬性要求。例如：施工區(qū)域道路設置以及排水蓄水設計都要滿足水利水電工程項目前期設計要求。

圍堰結構高程設計也是圍堰關鍵控制內容，這一內容是由導流設計流量以及水利水電工程項目建設施工現(xiàn)場實際情況所決定的。如果圍堰結構需要承擔個別水流的攔截工作，那么在圍堰結構設計過程中工作人員需要適當增加其高程，避免調洪功能受到不良影響。特別是縱向方向圍堰結構高程設置要格外注意，要結合荷載束狹段暴露導流設計流量時出現(xiàn)的水面曲線進行設計，將圍堰堰頂形狀設計成階梯形，其目的也是為了保證上游圍堰高度與下游圍堰高度保持良好的一致性。

4水利水電工程施工導流與圍堰技術施工的注意事項

在對圍堰平面進行布置的過程中，一定要對當前水利水電工程建筑物的造型特點、施工現(xiàn)場交通運輸環(huán)境、排水體系，注重施工材料放置位置以及模板質量。通常情況下，水利水電工程建筑物輪廓與基坑橫向坡趾之間的距離需要控制在20m以上，水利水電工程建筑物輪廓與基坑縱向坡趾之間的距離需要控制在2m以上。圍堰技術應用平面布置過程中，如果技術人員沒有嚴格依據(jù)相關規(guī)范和標準進行操作，對水電水電應用安全會造成嚴重威脅。例如：圍堰結構圍護基坑面積如果設置過小，那么很有可能會導致水流宣泄存在問題，從而降低圍堰結構應用的穩(wěn)定性。在圍堰平面布置過程中，定要對施工導流方案進行綜合分析，明確掌握建筑物輪廓的特點以及圍堰技術類型進行科學化布置，避免圍堰技術應用中出現(xiàn)不良問題，從而將技術應用優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

如果在水利水電工程項目建設施工階段采取的是粘土心墻防滲式土石圍堰來滿足施工導流中圍堰建筑建設需求。設計中工作人員需要控制以下內容，結合《施工組織設計規(guī)范》，在靜水位水平高度0.6米位置處進行心墻防滲體結構建設，以此滿足圍堰結構保護需要。在施工階段要考慮到水位變化、圍堰主體結構沉降以及圍堰結構頂部防護厚度等因素的影響，一定要結合施工現(xiàn)場實際情況針對性開展設計和施工。

想要做好水利水電工程項目建設施工中施工導流與圍堰技術應用，將技術優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，在施工工作開展前需要做好技術人員培訓工作。對施工技術人員進行技術交底，使得現(xiàn)場每一位施工技術人員對施工導流、圍堰技術應用控制原則以及關鍵控制點有深入了解，在施工中可以良好應對眾多突發(fā)情況，避免不良事故問題出現(xiàn)。施工技術實際應用階段堅持邊施工邊進行質量檢驗的原則，避免施工技術應用問題被后續(xù)施工操作所覆蓋，從而對后續(xù)水利水電工程項目建設施工造成不良影響。水利水電工程項目建設施工現(xiàn)場管理人員一定要承擔起自身的責任和義務，不能只是停留在管理層面，而應深入到工程項目建設施工現(xiàn)場，和監(jiān)理工作人員一同對施工導流與圍堰技術應用進行監(jiān)控。如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場技術人員存在違規(guī)行操作，或者當前施工導流與圍堰技術應用與預期設想存在差距，一定要及時性的調整，了解技術人員違規(guī)行操作可能造成的不良影響，并對施工技術人員進行通報批評，對其他施工技術人員給予警示。施工技術人員綜合素質會直接影響施工導流與圍堰技術應用成效，所以一定要做好技術交底、施工技術人員培訓以及現(xiàn)場施工管理工作，并且結合以往工程案例明確施工導流與圍堰技術應用細節(jié)控制，從而將技術優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，加強水利水電工程項目建設施工質量控制。

5碾盤山水利水電樞紐工程施工導流及圍堰的應用

5.1工程概況

碾盤山樞紐位于漢江中下游干流，上距丹江口水利樞紐壩址261 km，下距鐘祥市區(qū)10 km，是漢江中下游規(guī)劃開發(fā)梯級中的倒數(shù)第二級。碾盤山水利水電樞紐的開發(fā)任務為以發(fā)電、航運為主，兼顧灌溉、供水。正常蓄水位采用50.72m，死水位50.32m，裝機180MW，年平均發(fā)電量6.16億千瓦時。碾盤山水利水電樞紐工程為Ⅱ等工程，工程施工總工期為52個月。

5.2.施工導流方案選擇

工程壩區(qū)建筑物由22孔開敞式泄水閘、電站廠房、船閘等組成，所在河段汛期流量大、主河床左岸至漢江干堤之間分布有高灘地、河床覆蓋層深，河谷形狀系數(shù)（壩頂長/最大壩高）大于10，施工期導流除保護永久建筑物大基坑內干地施工外，同時還需滿足以下要求，（1）施工期壩址水位水位超過漢江干堤加固后的擋水水位，否則汛期上游將產生很大的臨時淹沒，甚至潰堤風險。（2）漢江在該區(qū)段內長年可通航300t級的船隊、汛期可通航500級的船隊、施工期需滿足河床的通航要求。

根據(jù)上述條件，選用了河床內分期導流方式，一期先圍右岸船閘、電站廠房、全問22孔泄水閘，左岸開挖明渠導流，明渠軸線全長2338.1m，河道底寬250，采用鋼筋石籠護坡、拋石固腳的方式護砌；二期利用已建的泄水閘導流，封堵導流明渠，進行左岸土石壩施工。導流明渠級別為4級，施工導流洪水標準為10年一遇。

5.3.施工圍堰

工程區(qū)土石料豐富、并可充分利用明渠開挖棄料作圍堰填料，因此圍堰選用了土石圍堰，迎水坡坡面采用1m厚鋼筋石籠護坡，背水坡鋪設30cm干砌石護坡。圍堰防滲采用塑性混凝土防滲墻上接土工膜斜墻，防滲墻厚0.6m，入巖1m。圍堰迎水面考慮拋投石料護底，堰頂作為施工道路，鋪設30cm厚塊石路基和20cm厚泥結碎石路面。

水利水電工程具備施工難度性大、建設周期性較長的特點，關系到整個工程施工的工期、質量、造價和安全渡汛。應根據(jù)工程結構及現(xiàn)場實際合理的選擇與采用。