水利工程施工導(dǎo)流及圍堰技術(shù)的應(yīng)用研究

鐘綿志

（山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心東營分中心，山東 東營257300）

1 引言

新發(fā)展環(huán)境下，隨著越來越多的水利工程項(xiàng)目相繼出現(xiàn)，相應(yīng)的工程技術(shù)水平也得到了顯著提升。在水利工程施工建設(shè)中，導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對工程使用中各種問題的預(yù)防和應(yīng)對，保證水利工程的施工效果。

2 相關(guān)概念

2.1 導(dǎo)流

施工導(dǎo)流主要是在對水利水電工程進(jìn)行建設(shè)的過程中，為了確保水工建筑可以在相對干燥的地面上進(jìn)行施工，減少水流對施工的影響，使用圍堰對基坑進(jìn)行圍護(hù)，將水流導(dǎo)向相應(yīng)的泄水建筑物。在實(shí)際施工中，施工導(dǎo)流技術(shù)可以分為全段圍堰法和分段圍堰法[1]。施工導(dǎo)流是水利工程施工建設(shè)中一項(xiàng)重要的工程措施，導(dǎo)流方案的選擇會對工程施工的工期、質(zhì)量、成本和安全等產(chǎn)生直接影響，必須得到足夠的重視。在對導(dǎo)流方式進(jìn)行確定時，需要考慮3個條件：

1）水文條件，包括河流量大小、過程線特征、河水洪水及枯水水位等；

2）地形條件，主要是河床寬度，如果河床本身比較寬闊，并且在施工期間存在通航需求，可以采用分期導(dǎo)流，如果河道相對較窄，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選用隧洞導(dǎo)流或者明渠導(dǎo)流；

3）導(dǎo)流方式必須能夠同時滿足通航、給水、灌溉等方面的要求。

2.2 圍堰

圍堰是水利工程建設(shè)中修建的臨時圍護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠有效防止水、土進(jìn)入建筑施工區(qū)域，方便施工作業(yè)人員在圍堰范圍內(nèi)進(jìn)行排水、基坑開挖和建筑施工[2]。在水利工程施工完畢后，一般都會將圍堰拆除。

圍堰技術(shù)要求體現(xiàn)在如下4個方面：

1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具備較高的強(qiáng)度和良好的防滲防沖刷性能；

2）構(gòu)造簡單，能夠?yàn)槭┕?、維護(hù)和拆除提供便利；

3）通過圍堰可以使水流變得平順，避免局部沖刷；

4）圍堰接頭以及與岸坡連接位置必須可靠，避免滲漏等因素引發(fā)的圍堰崩塌等事故。

3 水利工程施工導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用

3.1 做好施工準(zhǔn)備

良好的施工準(zhǔn)備是確保水利工程施工導(dǎo)流技術(shù)合理應(yīng)用的前提。在水利工程建設(shè)前，建設(shè)單位和技術(shù)人員需要對工程的安全性指數(shù)進(jìn)行測評，明確工程建設(shè)中的相關(guān)責(zé)任，完善問責(zé)機(jī)制，確保在發(fā)生問題時能夠及時找到負(fù)責(zé)人，督促工作人員以更加積極的態(tài)度完成各項(xiàng)工作。同時，應(yīng)做好實(shí)地考察工作，了解水利工程施工建設(shè)區(qū)域的水文條件和地形地勢，對照水能指標(biāo)、工期要求等做好相應(yīng)的導(dǎo)流設(shè)計，為后續(xù)施工提供便利?？紤]到導(dǎo)流技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)可能會遇到一些突發(fā)狀況，在進(jìn)行方案設(shè)計的過程中，必須做好深入細(xì)致的研究，結(jié)合實(shí)際施工情況做好風(fēng)險評估，制訂應(yīng)急預(yù)案[3]。

3.2 選擇導(dǎo)流方式

3.2.1 明渠導(dǎo)流

明渠導(dǎo)流需要在河岸或者灘涂位置對河道進(jìn)行開挖，然后于基坑上下游位置做好相應(yīng)的圍堰設(shè)計工作，將流水排出。明渠導(dǎo)流技術(shù)適用于相對平緩的河道、緩坡或者比較寬闊的海灘，若施工區(qū)域周邊存在舊通道，可以在舊通道中對明渠進(jìn)行改道，通過這樣的方式能夠顯著降低成本，減少工作量。

3.2.2 隧道導(dǎo)流

隧道導(dǎo)流主要是通過在河岸上方建造隧道的方式，對水流進(jìn)行引導(dǎo)，雖然單個隧道的引流量較小，但可以通過增加隧道數(shù)量的方式增加引流量。隧道導(dǎo)流適用于環(huán)境條件相對惡劣的山區(qū)，如河流兩側(cè)地勢險峻，水流迅速的山區(qū)，可以采用隧道導(dǎo)流的方法進(jìn)行施工。在隧道轉(zhuǎn)彎位置，需要充分考慮各方面的影響因素，選擇恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)彎方式，避免在隧道底部出現(xiàn)泥沙淤積或者強(qiáng)力沖刷的問題[4]。

3.2.3 涵洞導(dǎo)流

涵洞導(dǎo)流常見于部分小型石壩或水閘中，通過將水引入涵洞的方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流。涵洞可以設(shè)置在山中或大壩巖石中，也可以設(shè)置在巖石海灘上，若涵洞需要經(jīng)過墻壁，必須做好相應(yīng)的防滲工作，以免其對墻體的穩(wěn)定性造成影響。若施工現(xiàn)場環(huán)境條件惡劣，需要將涵洞構(gòu)建在堅(jiān)硬的土層上，以避免土層沉降而造成對涵洞的影響[5]。

3.2.4 全段導(dǎo)流

全段導(dǎo)流適用于水流量小、施工區(qū)域小、工期短的工程。在水利工程施工建設(shè)中，需要一次性完成河流的截斷工作，對河道內(nèi)的建筑物進(jìn)行充分運(yùn)用，若周邊地質(zhì)環(huán)境存在差異，則應(yīng)采用不同的施工方案。例如，當(dāng)河流位于山區(qū)時，兩側(cè)圍巖比較堅(jiān)硬，或者存在永久性隧道時，可采用隧道分流方案；當(dāng)河流處于平原，兩側(cè)地形平坦時，可采用明渠改道方案；當(dāng)河流分流量較小時，可選擇涵管導(dǎo)流的方式。

3.2.5 分段圍堰導(dǎo)流

分段圍堰導(dǎo)流指借助圍堰對河床上的各類建筑進(jìn)行均勻劃分，然后開展分段施工。當(dāng)河床被包圍后，河流流經(jīng)河床時可以對其進(jìn)行截斷。分段圍堰導(dǎo)流技術(shù)適用于河流量巨大，河床寬度大且工程周期長的情況[6]。

4 水利工程施工圍堰技術(shù)的應(yīng)用

圍堰技術(shù)是河流改道的一個重要組成部分，屬于臨時性結(jié)構(gòu)，僅存在于施工分流期間，導(dǎo)流結(jié)束后會對圍堰進(jìn)行拆除。圍堰可以對基坑進(jìn)行保護(hù)，避免出現(xiàn)滲水問題，營造良好的現(xiàn)場施工環(huán)境。但是，圍堰施工可能占據(jù)河床，壓縮河道排水面積，導(dǎo)致流量和流速加快，帶來更加巨大的沖擊力。因此，在對圍堰施工方案進(jìn)行選擇的過程中，需要充分考慮施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，明確圍堰結(jié)構(gòu)可能帶來的河流流速及流量變化，保證施工的順利進(jìn)行。在水利工程施工中，圍堰結(jié)構(gòu)大致可以分為以下幾種。

4.1 木樁圍堰

在水利工程施工中，木樁圍堰是一種比較常見的圍堰結(jié)構(gòu)，適用于施工深度相對較淺的工程，能夠有效避免滲水問題。在實(shí)際施工環(huán)節(jié)，技術(shù)人員必須充分考慮各方面的實(shí)際情況，做好施工方案設(shè)計工作，選擇恰當(dāng)?shù)奈恢?，將木樁打入基坑?nèi)，確保2個相鄰木樁能夠無縫連接，以確保其具備較好的封閉性[7]。

4.2 混凝土圍堰

混凝土圍堰同樣是水利工程施工中常見的圍堰形式，主要是將混凝土作為圍堰材料，具備良好的防水和防沖擊能力，工程量相對較小，即使水流沒過圍堰頂部，也不會對圍堰結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土與建筑物之間的可靠連接?；炷羾呓Y(jié)構(gòu)采用鎖相連的形式，內(nèi)部采用具備良好防水性能的材料，在施工過程中，需要先設(shè)置支柱，然后設(shè)置鋼板樁，填充防水材料到一定程度后，將支柱取出，繼續(xù)填充以滿足施工要求?；炷两Y(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)開裂問題，尤其是在溫差相對較大的情況下，對此，在對混凝土圍堰進(jìn)行施工過程中，應(yīng)切實(shí)做好溫差控制，保證混凝土圍堰的施工質(zhì)量。

4.3 過水圍堰

在水利工程分流方案中，圍堰技術(shù)的應(yīng)用存在比較明顯的差異性，需要工程技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行全面的分析，若導(dǎo)流方案要求水必須漫過基坑，應(yīng)采取有效措施保證圍堰結(jié)構(gòu)在水上部分的安全性，避免水流對圍堰的整體穩(wěn)定性造成影響，如果發(fā)生泄漏，可能會導(dǎo)致下游斜坡深度滑動。在水利工程施工中，圍堰技術(shù)的應(yīng)用以混凝土平板圍堰和加筋圍堰為主，加筋圍堰一般會在河流下游大壩水面設(shè)置加強(qiáng)格柵，避免水流沖走石塊，混凝土平板圍堰主要是在大壩向水面覆蓋1層混凝土板，這層混凝土板應(yīng)具備良好的防水性能，可以有效預(yù)防滲漏水的問題[8]。

4.4 不過水圍堰

不過水圍堰結(jié)構(gòu)與土石壩存在一定的相似性，對于材料的要求不高，一般在施工現(xiàn)場就能夠?qū)崿F(xiàn)就地取材，減少了材料采購和運(yùn)輸成本。導(dǎo)流環(huán)節(jié)結(jié)束后，土石圍堰的拆除比較簡單，避免了工期的延誤。不過水圍堰憑借自身獨(dú)特的優(yōu)勢，在水利工程施工建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。需要注意的是，如果遭遇暴雨或洪水，則需要進(jìn)一步做好防護(hù)工作，避免出現(xiàn)滲水問題。

4.5 鋼板樁圍堰

鋼板樁圍堰適用于各種滲水基礎(chǔ)，具有強(qiáng)度高、防水性好、可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)。在水利工程施工中，考慮到施工面積較大，一般是將鋼板樁設(shè)置成圍堰，其包含了許多相互連接的單體結(jié)構(gòu)，每一個單體由多個鋼板樁組成，中間使用土料進(jìn)行填充。圍堰的維護(hù)范圍較大，不能對圍堰壁進(jìn)行支撐，因此，要求每一個單體都能獨(dú)立抵抗傾覆和滑動問題，并且確保不會在聯(lián)鎖位置產(chǎn)生拉裂。

5 結(jié)語

在水利工程施工建設(shè)中，導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)有非常重要的作用，應(yīng)得到施工技術(shù)人員的重視。在工程實(shí)際施工過程中，應(yīng)充分考慮工程所處區(qū)域的環(huán)境條件和氣候條件，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕し桨负褪┕すに?，充分發(fā)揮導(dǎo)流技術(shù)和圍堰技術(shù)的作用，促進(jìn)水利工程施工質(zhì)量的提高，為我國水利事業(yè)的健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。