水利水電施工對于施工導流和圍堰技術的運用策略

曹文旭

（廣東祥實建設有限公司,廣東 中山 528403）

0 前言

可持續(xù)發(fā)展理念的提出和深化,使得國家對于清潔可再生能源的開發(fā)利用變得越發(fā)重視,水利水電工程的數(shù)量不斷增長,對于施工技術提出了許多新的要求。在水利水電施工中,施工導流和圍堰技術是常見的兩種技術,在合理應用的情況下,能夠有效地防范和應對工程中存在的各種問題,最大限度地保障工程的施工效果。

1 施工導流和圍堰技術

1.1 施工導流

施工導流主要是在對水利水電工程進行建設的過程中,為確保水工建筑可以在相對干燥的地面上進行施工,減少水流對于施工的影響,使用圍堰來對基坑進行圍護,將水流引導向相應的泄水建筑物。施工導流的方式會受到多種因素的影響,如河流水文條件（流量大小、洪水位/枯水位、過程線特征）、地形條件（河床寬度等）,要求采用的導流方式能夠很好地滿足水利水電工程功能的要求。

1.2 圍堰技術

圍堰是水利工程建設中修建的臨時圍護結構,能夠有效防止水和土進入到建筑施工區(qū)域,方便施工作業(yè)人員在圍堰范圍內(nèi)進行排水、基坑開挖和建筑施工,通常在工程施工完成后,圍堰就會被拆除。在運用圍堰技術的過程中,需要強調(diào)三個核心特征,首先,圍堰必須具備穩(wěn)定的結構和良好的強度,這樣才能很好地抵抗水流的沖刷；其次,圍堰的構建應該盡量簡單,降低施工和拆除的難度；然后,圍堰接口與岸坡連接位置應該穩(wěn)固可靠,確保不會因為滲漏等原因出現(xiàn)崩塌[1]。

2 施工導流和圍堰技術的形式

2.1 導流形式

一是明渠導流,強調(diào)在灘涂或者河岸位置進行基坑開挖,將圍堰設置在基坑上下游,實現(xiàn)水流的有效排除,適用于河道平緩或者河灘寬闊的情況,如果在施工區(qū)域內(nèi)存在有舊通道,可以通過對其進行改造的方式滿足導流需求,降低過程造價；二是隧道導流,指在河岸上方建設隧道來引導水流,適用于地形地質(zhì)復雜的山區(qū),在隧道設置環(huán)節(jié),需要重點做好轉(zhuǎn)彎位置的設計,選擇恰當?shù)霓D(zhuǎn)彎方式和轉(zhuǎn)彎半徑,避免泥沙在隧道底部的堆積；三是涵洞導流,是利用涵洞實現(xiàn)導流,可以將涵洞設置在巖層或者巖石河灘上,若需要穿越墻壁,需要做好防滲處理；四是全段導流,能夠一次性對河段進行截流,適用于河流流量小,施工區(qū)域小的水利水電工程。若河流經(jīng)過山區(qū),兩側圍巖堅硬,則應該配合隧道分流的方式來保證導流效果；五是分段導流,分段導流指分段圍堰導流,適用于和流量大,河床寬度大的工程,能夠借助圍堰來對河床上的各類建筑進行均勻劃分,然后開展分段施工[2]。

2.2 圍堰形式

一是木樁圍堰,適用于施工深度較淺的工程項目,要求技術人員能夠?qū)⒏鞣矫娴挠绊懸蛩乜紤]在內(nèi),優(yōu)化施工方案,確定好木樁打入的位置,實現(xiàn)相鄰木樁的無縫連接,避免出現(xiàn)滲水問題；二是鋼板樁圍堰,常被用于滲水基礎,強度和防水性好,其在實際應用中,通常被分為多個彼此連接的單體結構,中間以土填充,圍堰本身圍護的范圍大,要求每一個單體都能夠獨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；三是混凝土圍堰,采用鎖相連的形式,內(nèi)部采用的是具備良好防水性能的材料[3],在施工過程中,需要先設置支柱,然后設置鋼板樁,填充防水材料,達到預期要求后,取出支柱并且繼續(xù)進行防水材料的填充。考慮混凝土結構易開裂的特性,在施工環(huán)節(jié)必須對溫度進行嚴格控制；四是過水圍堰,加筋圍堰一般會在河流下游大壩水面設置加強格柵,避免水流沖走石塊,混凝土平板圍堰重要是在大壩向水面覆蓋一層混凝土板,這層混凝土板具備良好的防水性能,可以有效預防滲漏；五是不過水圍堰,類似與土石壩結構,可以就地取材,成本較低,而且拆除簡單。不過,在遇到惡劣天氣如暴雨、洪水時,需要加強防護[4]。

3 施工導流和圍堰技術在水利水電施工中的運用策略

3.1 工程概況

汕尾市城區(qū)前進河治理河道總長度21.237 km,主要建設內(nèi)容包括：清淤 14.505 km,護岸 24.301 km（兩岸）,重建排水涵 7 座。汕尾市氣候溫暖,多年年平均氣溫為 22 ℃左右,年平均最高氣溫 26 ℃左右,年平均最低氣溫 19 ℃左右。境內(nèi)雨量充沛,多年年平均降雨量為 1900 mm~2500 mm,最多年的年雨量可達 3728 mm。雨熱同季是汕尾市氣候特點之一,雨季始于 3 月下旬~4 月上旬,終于10 月中旬；每年 4 月~9 月的汛期,既是一年之中熱量最多的季節(jié),又是降雨量最集中的季節(jié),占全年總降雨量 85%左右。

3.2 技術應用

本工程施工圍堰導流作業(yè),根據(jù)施工條件,可采用堤岸圍護基坑的圍堰方案。根據(jù)施工方案,施工導流均采用挖深疏通原束窄河段進行導流的方式[5]。

3.2.1 前期準備

考慮水利水電工程施工周期較長,良好的前期準備是確保各項工作順利實施的關鍵,必須得到足夠的重視,尤其是需要對具體應用施工導流和圍堰技術的準備工作進行分析,確保后續(xù)施工的順利進行。

3.2.2 測量劃線

測量劃線環(huán)節(jié),則需要做好人員安全控制、數(shù)值標注和尺寸驗證等的落實,以切實保障工程的施工質(zhì)量能夠很好地滿足水利水電工程的建設要求,為后期施工活動的實施提供扁良好保障[6]。

3.2.3 圍堰設計

采用土石結合沙包圍堰作業(yè),施工圍堰填方采用尼龍編織袋填充砂土,人工壘砌,圍堰頂寬均設為不小于 1.0 m,圍堰迎水坡側以 1∶1.5 的坡度放坡,背水坡側 1∶1.5；在迎水面設置一道織塑布。

3.2.4 圍堰施工

（1）土包圍堰填筑。一是應該做好測量放線工作,按設計放出準確的施工邊線；二是利用挖掘機對圍堰范圍內(nèi)的基坑底進行一次淤泥、雜物的仔細清理,邊填筑挖掘機走道邊清理,填筑一段利用該段作為走道清理下一段。如果存在河底積淤問題,需要在堆碼裝土編織袋前先插打防護木樁,木樁的間距為每 0.3 m 一根,要求打入時穿透河底淤泥層,并打入原始地層 0.5 m 以上；三是對裝土編織袋進行有序堆碼,于基坑堰體迎水側鋪設土工防滲膜,再在防滲膜上壘筑編織袋護坡。

（2）土石圍堰填筑。圍堰填筑采用進占法,從岸邊兩邊或單邊施工。不能直接向水中傾倒土,應出水面和土倒在已堰頭,用機械順坡送入水中,以免直接倒入水中土體發(fā)生離析或被水沖走,造成堰體填好滲水或當浪費,水面以上土分層填筑,每層厚度不超過 30 cm,并采用壓路碾壓密實,達到堰體整體穩(wěn)固,承受一定的抗沖刷,合攏后不下沉,不塌陷滿足施工要求。清除圍堰內(nèi)淤泥,先采用抽水機將被圍起部分水抽干,然后組織挖機及運輸車將水中淤泥運離現(xiàn)場。對清好的圍堰內(nèi)設積水坑,定時將積水抽出,然后再對堰內(nèi)填入防滲好的土,填土厚度視堰內(nèi)滲水大小及滿足要求來定[7]。

因填筑引起河水流速增大使堰外坡面有受沖刷的危險時,可在外坡面用草皮、柴排、片石、草袋或土工織物等加以防護。清除堰底河床上雜物、樹根、石塊等,減少滲漏發(fā)生,填筑應從上游開始至下游合攏。施工中嚴格設計要求放出坐標控制點,保證施工過程沒有多于設計的土落入河道擠壓河道造成匯水面積減少,水流量增大給堰體造成壓力。

（3）圍堰拆除。圍堰拆除擬用1.5 m3~3 m3反鏟, 采取端退法從圍堰右端向左端將上、下游圍堰予以全部拆除,圍堰拆除料利用15 t自卸汽車運至監(jiān)理指定的棄料場。

3.2.5 擋水導流

堰體施工結束后,需要放入一定量的水,對其應有情況進行測試,初期防水前,為保證施工質(zhì)量和施工安全,需要在迎水面做好防水導流工作。實際操作中,一般是利用塑料布、彩布條和袋裝土壓腳施工的方式,為避免出現(xiàn)滲水問題,作業(yè)人員需要對導流量進行合理計算[8],具體的計算公式如下：

式中：Q表示導流水量,m3/s；η表示經(jīng)驗系數(shù),取值在3~6 之間,該工程中取值為5；V表示圍堰積水體積,這里為2.0 萬m3；T表示初期導流排水時間,s,這里按照5 d計算,代入相關數(shù)值后,可以得到Q為0.231 m3/s。

3.2.6 鋼板樁支護

在導流和圍堰施工中,鋼板樁發(fā)揮著非常重要的作用,需要將施工間距控制在0.1 m左右,圍堰和鋼板樁之間使用袋裝土填充。若施工區(qū)域中有積水存在,則需要在施工前做好排水工作,為確保鋼板樁結構的穩(wěn)定性,避免安全問題的出現(xiàn),在施工環(huán)節(jié)需要做好堆砌樁深度的優(yōu)化設計。

3.2.7 清淤施工

河道清淤施工順序按照順河流方向,自上而下分河段、多工作面同時進行施工,為保證河水不受污染,將根據(jù)實際的地形,采取 200 m~500 m單邊河岸劃分為一段,修筑簡易的施工圍堰,在圍堰內(nèi)進行清淤,清淤時污水不讓外流直接河道。對于能夠在河岸邊修筑臨時施工便道的河段,將在修筑施工輔助道路,形成一個機械開挖汽車運土的循環(huán)路線,局部河段經(jīng)過修筑下河道路后運輸汽車可以直接到達河床上面的,采用挖掘機后退法直接進行清淤,挖掘機邊清挖邊裝車外運。對于淤泥土層較厚、淤泥層承載力不足的河段,首先采用鋪墊法進行開挖,即鋪設鋼板讓大型的挖掘機能夠直接進入開挖作業(yè)面,采用挖掘機接力清淤,以兩臺或三臺挖掘機為一組,組合成階梯隊列。河底一臺挖掘機在前方,邊開挖邊將河底淤積物向河岸清理,盡可能將淤積物放到邊坡上方,最后方一臺挖掘機挖出的積物收集并進行裝車外運,局部地段仍然不能滿足開挖要求,將采用長臂挖掘機進行開挖、接力集料,再挖裝車外運[9]。

4 結語

總而言之,在水利水電工程施工中,施工導流和圍堰技術非常著相當重要的作用,應該得到施工技術人員的重視。從工程實際施工過程的角度,應該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?shù)氖┕し桨负褪┕すに?將施工導流和圍堰技術的作用充分發(fā)揮出來,推動水利工程施工質(zhì)量的提高,為我國水利事業(yè)的健康發(fā)展奠定堅實基礎。