淺談水利水電施工中施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)的運用

李 楨，李 紅，柳樹搖，婁忠秋

(1.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 四川 成都 610000；2.四川省內(nèi)江水利電力建筑勘察設(shè)計研究院，四川 內(nèi)江 641000)

0 前 言

水利水電工程在河流通航、排澇、發(fā)電、改善城市水環(huán)境以及流域生態(tài)環(huán)境等方面都發(fā)揮著重要作用，但是很多水利水電施工過程中都會面臨截流難題。2019年3月26日上午10時45分，湖北省副省長萬勇在鐘祥市宣布碾盤山水利水電樞紐工程漢江一期圍堰截流成功，這是超過40臺滿載塊石的車輛以及多次測量策劃工作共同努力的成果，漢江一期圍堰截流成功也為碾盤山水利水電樞紐工程的施工提供了有力支持。重視水利水電施工中的施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)運用，對于提升水利水電工程施工質(zhì)量和時效性具有重要作用。

1 施工導(dǎo)流技術(shù)概述

施工導(dǎo)流技術(shù)是水利水電工程施工中必不可少的工程技術(shù)之一，其分為河床內(nèi)導(dǎo)流和河床外導(dǎo)流兩種方式。施工導(dǎo)流技術(shù)是利用圍堰來維護(hù)基坑，將河道內(nèi)的水流導(dǎo)向預(yù)定的泄水建筑物，避免水流對水利水電工程中水閘水壩修建造成不良影響。施工導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用對于提升水利水電工程質(zhì)量和安全，合理控制工程工期等具有重要應(yīng)用價值，能夠保證水利水電工程在枯水期也能夠正常施工。

2 圍堰技術(shù)概述

圍堰技術(shù)是用于水利水電工程施工中的臨時性圍護(hù)結(jié)構(gòu)，分為土石圍堰、草土圍堰、木板樁圍堰、鎖扣管樁圍堰、鋼筋混凝土圍堰等類型，除了作為正式建筑物一部分的圍堰，大多數(shù)的圍堰都會在水利水電工程施工完成后拆除，其在河流截流中發(fā)揮著重要的作用。圍堰的高度通常是根據(jù)施工時期的最高水位來確定的，其采用何種材質(zhì)的建筑材料也取決于河道施工地的地質(zhì)和水文情況。圍堰技術(shù)的應(yīng)用能夠有效促進(jìn)水利水電施工導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用，與導(dǎo)流技術(shù)形成技術(shù)配合，保障水利水電施工過程中的安全性和施工質(zhì)量。

3 水利水電施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)運用方案

3.1 根據(jù)工程實際需要選擇施工導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)

水利水電工程施工中對于施工導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)的選擇，需要根據(jù)工程實際需要，不能采用“放之四海而皆準(zhǔn)”的統(tǒng)一施工方案，需要結(jié)合不同施工段的水流情況以及地質(zhì)情況等來加以選擇。只有這樣，才能夠有效發(fā)揮圍堰技術(shù)和施工導(dǎo)流技術(shù)在水利水電施工中的作用。

1)施工導(dǎo)流技術(shù)的選擇。

(1)根據(jù)水文情況選擇施工導(dǎo)流技術(shù)，針對水位變化幅度較大的河流可以采用過水圍堰，在設(shè)計圍堰高度的時候只需要考慮枯水期的水位。

(2)根據(jù)地形情況選擇施工導(dǎo)流技術(shù)，在河道較寬且有通航需求的情況下選擇分期導(dǎo)流方式，例如長江部分河段的水利水電工程建設(shè)施工；在河道較窄的情況下，就可以采用明渠或者隧洞的方式導(dǎo)流。

(3)根據(jù)不同施工階段的泄水條件選擇施工導(dǎo)流技術(shù)，在初期可以采用圍堰擋水，在中期可以選擇水壩擋水，在后期可以選擇泄水建筑物以實現(xiàn)導(dǎo)流目的。

2)圍堰技術(shù)的選擇。圍堰技術(shù)的選擇同樣需要根據(jù)工程建設(shè)需要以及河床的土質(zhì)情況和地質(zhì)情況等，下面簡單介紹幾種比較常用的圍堰技術(shù)：

(1)土石圍堰。土石圍堰適用于水深低于2 m，且水流速度較慢的河道。在應(yīng)用過程中是充分利用河道及周邊的土石材料，設(shè)立不過水圍堰，做好防滲防護(hù)工作以及溢流面設(shè)置工作。

(2)草土圍堰。草土圍堰是通過草和土的層層間隔疊加來實現(xiàn)的，利用草土結(jié)構(gòu)的下沉，在河道建設(shè)起相應(yīng)的攔截作用。草土圍堰通常適用于水深3.5 m左右的河道，在施工中也需要用到機(jī)械進(jìn)行圍堰施工。

(3)鋼板樁圍堰。鋼板樁圍堰是在當(dāng)前水利水電施工中最為常見的一類圍堰方式，也是現(xiàn)代施工的標(biāo)志，其對于施工環(huán)境的要求相對較小，擁有良好的防水性能。我國南京長江大橋的建設(shè)就應(yīng)用到了鋼板樁圍堰，其能夠根據(jù)工程建設(shè)需要調(diào)整形狀等，具有很強(qiáng)的靈活性。

(4)木籠圍堰。木籠圍堰適用于河道流速較大且難以打樁的河道當(dāng)中，河道中黏性土較多，其他類型的圍堰的穩(wěn)定性很難保證，所以，可以利用裝著石頭的木質(zhì)籠子構(gòu)建圍堰，在圍堰外側(cè)設(shè)置混凝土砂袋等起到鞏固作用，保證圍堰能夠承受水流的沖擊，起到一定的防護(hù)作用。

3.2 測量劃線，劃定圍堰施工范圍

水利水電施工中應(yīng)用圍堰技術(shù)，需要做好測量劃線工作，相關(guān)技術(shù)人員需要深入施工現(xiàn)場，根據(jù)河道枯水期和豐水期水位的記錄來計算圍堰的高度，根據(jù)河道下游的生產(chǎn)生活用水需求以及生態(tài)移民難度等設(shè)計施工導(dǎo)流路線。測量劃線的準(zhǔn)確性和科學(xué)性對于水利水電工程建設(shè)具有重要影響。

3.3 固定圍堰，保證圍堰的穩(wěn)定性

受河流特點以及不同地區(qū)的河道特點影響，很多河道土質(zhì)都比較松軟，內(nèi)有大量淤泥或者是降水?dāng)y帶的泥砂等。如果只是簡單地設(shè)置圍堰卻不予以加固和保護(hù)，就很容易出現(xiàn)河水沖垮圍堰的情況，嚴(yán)重影響水利水電工程施工建設(shè)。因此，在運用圍堰技術(shù)時，需要對堰體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，尤其是在淤泥層較深的區(qū)域，利用打樁機(jī)或者木樁固定的方式，固定圍堰，提升圍堰的穩(wěn)定性。

3.4 圍堰堆砌以及防水導(dǎo)流測試

圍堰堆砌是水利水電施工中的核心工程，需要強(qiáng)化工程施工監(jiān)督和管理，借助吊車等大型機(jī)械設(shè)備，輔助圍堰的堆砌，保障最終圍堰施工質(zhì)量。在圍堰堆砌完成后還需要進(jìn)行相應(yīng)的防水導(dǎo)流測試，即先在圍堰內(nèi)放入少量水檢查其防滲情況，確保其施工的安全性和穩(wěn)定性。

3.5 清淤工作

圍堰和施工導(dǎo)流建設(shè)的最后一步是對河道的清淤工作，通常是采用機(jī)械為主、人工為輔的方式進(jìn)行操作。在清淤工作中需要合理控制圍堰的高度，檢查圍堰的防滲情況。一旦發(fā)現(xiàn)特殊情況需要及時上報并解決，保證圍堰建設(shè)質(zhì)量和施工導(dǎo)流技術(shù)應(yīng)用的有效性。

4 提升施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)運用有效性的措施

4.1 強(qiáng)化對施工地水流速度等地質(zhì)水文要素的勘測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計

施工導(dǎo)流以及圍堰技術(shù)在水利水電施工中的運用對于河道水流以及地質(zhì)情況客觀影響因素等有著較高的要求，為此，提升這兩類技術(shù)在水利水電工程施工中運用的有效性，需要強(qiáng)化對施工地水流速度等地質(zhì)水文要素的勘測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。具體實施過程中，需要在河道不同施工段設(shè)置相應(yīng)的測量設(shè)備，實時記錄水流情況，為施工導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)的應(yīng)用提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持；切實落實地質(zhì)勘測工作，幫助施工人員更好地了解河道情況，確定選擇何種圍堰材質(zhì)，提升最終圍堰的穩(wěn)定性和防滲能力。不同河道受周邊地質(zhì)環(huán)境、氣候和降水條件影響，呈現(xiàn)出不同的特點，同是北方的河流也有著不同的地質(zhì)水文特點，同一條河流的上下游河段也存在河道土質(zhì)的差別，例如長江。因此，在設(shè)計圍堰施工方案或者是施工導(dǎo)流方案的時候需要具體問題具體分析，實事求是，因地制宜，這樣才能夠有效提升水利水電施工的穩(wěn)定性和安全性。

4.2 加強(qiáng)施工管理團(tuán)隊建設(shè)，提升施工管理人員技能水平和專業(yè)性

水利水電工程的施工通常是在地形相對復(fù)雜的區(qū)域，不同區(qū)域的水利水電工程建設(shè)目的也存在差異，有的工程建設(shè)目的在于利用水的勢能發(fā)電，有的工程建設(shè)目的在于拓寬河道方便通航，有的則是集多種施工需求于一體，這對施工管理團(tuán)隊人員的專業(yè)能力提出了更高的要求。因此，水利水電施工中施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)運用需要加強(qiáng)施工管理團(tuán)隊建設(shè)，提升施工管理人員的技能水平和專業(yè)性。一方面，水利水電工程需要引進(jìn)高素質(zhì)專業(yè)人才，提升施工管理團(tuán)隊的整體質(zhì)量；另一方面，也需要強(qiáng)化現(xiàn)有人才的培養(yǎng)，促進(jìn)其知識更新和建設(shè)，保證其施工管理理念和能力能夠做到與時俱進(jìn)。通過定期的知識分享和經(jīng)驗論壇建設(shè)，能夠讓新老施工管理人員共同探討施工管理方案，也能夠互相取長補(bǔ)短，提升施工管理團(tuán)隊整體能力。這樣一來，施工管理團(tuán)隊建設(shè)能夠更好地深化施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)在水利水電施工中的應(yīng)用。

4.3 強(qiáng)化施工工人的安全意識和質(zhì)量意識

水利水電工程施工有其特殊性，河道水流很急的情況下存在施工人員被水流沖走的風(fēng)險，清淤工作中如果缺乏一定的安全意識也會發(fā)生下陷風(fēng)險等，施工現(xiàn)場大量大型機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用也增加了水利水電工程施工現(xiàn)場的地面承重壓力等。除此之外，水利水電工程施工成本相對較高，且工程周期相對較長，推倒重建的投資成本和時間成本都是可想而知的。所以，在水利水電施工中要求施工工人強(qiáng)化安全意識和質(zhì)量意識，保障施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)在其中的良好運用。

在水利水電施工前，施工管理人員需要合理劃分管理責(zé)任，明確每個人所需要負(fù)責(zé)的人員數(shù)量和小組等，將施工安全管理和質(zhì)量管理落實到個人。這樣一來，不僅能夠有效明確施工責(zé)任，更是能夠增強(qiáng)施工管理人員的責(zé)任意識和危機(jī)意識，對于提升水利水電工程現(xiàn)場施工管理質(zhì)量和有效性具有重要作用。在此基礎(chǔ)上，施工管理人員可以對自己所負(fù)責(zé)的施工工人展開針對性的安全教育，幫助其明確在施工中常見的安全問題，以及自己所負(fù)責(zé)的施工環(huán)節(jié)可能存在的安全隱患等，給施工人員敲響安全的警鐘。這樣的安全教育開展方式不僅具有針對性，還能夠在無形中拉近施工管理人員與施工人員之間的距離，增強(qiáng)施工人員的集體意識。與此同時，施工管理人員還需要給施工工人強(qiáng)調(diào)施工質(zhì)量的重要性，并制定一定的獎懲措施，強(qiáng)化其施工質(zhì)量意識?，F(xiàn)場檢查工作在施工管理中同樣不容忽視，及時發(fā)現(xiàn)施工安全隱患或者質(zhì)量問題，及時予以補(bǔ)救和上報，這樣能夠避免出現(xiàn)更為嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

4.4 利用無線傳感技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)對施工過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和管理

當(dāng)前，無線傳感技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)當(dāng)中，對于提升技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量和有效性具有重要價值。在水利水電工程施工過程中，可以利用設(shè)置在河道中的無線監(jiān)測裝置收集各類工程所需的信息，例如水深的變化以及水流速度的變化等，然后利用無線傳感技術(shù)傳輸?shù)街醒肟刂浦行?。利用大?shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建統(tǒng)一的中央控制中心，對所收集的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和整理，能夠為水利水電工程指揮和決策提供相應(yīng)參考和數(shù)據(jù)支持。在大數(shù)據(jù)一體化中央控制中心的支持下，水利水電工程各部分參與方能夠在統(tǒng)一平臺上展開協(xié)作，能夠最大限度地提升決策效率，增強(qiáng)各部門的協(xié)作性和機(jī)動性，避免中間環(huán)節(jié)浪費時間。通過對施工過程的動態(tài)監(jiān)測以及相應(yīng)的動態(tài)管理，能夠保證施工方案與現(xiàn)實情況的契合度，提升水利水電施工中施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)的運用有效性和運用效率。

4.5 制定應(yīng)急預(yù)案，提升施工安全管理效率

應(yīng)急預(yù)案的制定是有效保證水利水電施工安全性的關(guān)鍵，在水利水電施工過程中可能出現(xiàn)圍堰被沖垮、截流失敗以及施工導(dǎo)流方向失去控制等工程問題，相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案能夠縮短反應(yīng)時間，最大限度地降低工程損失和人員傷亡。在水利水電施工中運用施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)之前，就應(yīng)該根據(jù)以往施工經(jīng)驗以及國內(nèi)外施工案例，預(yù)測其中可能存在的施工風(fēng)險，并邀請施工導(dǎo)流技術(shù)人員和圍堰技術(shù)人員一同討論相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。在施工之前，水利水電工程綜合管理部門還應(yīng)該組織有關(guān)部門進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)案演練，確保各部門能夠在工程問題發(fā)生的第一時間做出反應(yīng)。水利水電工程施工在運用施工導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)時根據(jù)工程實況制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，對于提升施工安全管理效率具有重要價值和現(xiàn)實意義。

5 結(jié) 語

綜上所述，水利水電工程建設(shè)是一項利國利民的工程，其不僅包括水電站的建設(shè)，還包括相應(yīng)的水壩建設(shè)以及河道建設(shè)等，是一項系統(tǒng)性的工程。在具體施工過程中，也需要根據(jù)水利水電工程建設(shè)的具體需求進(jìn)行相應(yīng)的施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)運用。施工導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)在水利水電施工中的運用能夠為其建設(shè)提供一個安全穩(wěn)定的施工環(huán)境，具有重要的運用價值。針對施工導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)方案的設(shè)計，需要具體問題具體分析，根據(jù)施工河道以及周邊環(huán)境的地質(zhì)水文問題選擇合適的技術(shù)類型，例如木籠圍堰以及草土圍堰等。除此之外，還需要加強(qiáng)施工管理隊伍建設(shè)以及施工工人的安全意識建設(shè)，在施工之前就根據(jù)以往經(jīng)驗做好相應(yīng)的安全應(yīng)急預(yù)案，最大限度地保證施工過程中的人員安全和財產(chǎn)安全。通過強(qiáng)有力的施工管理和技術(shù)管理，能夠讓施工導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)在水利水電工程中發(fā)揮最大效用。

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