全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用分析

霍波

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，水利施工技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)。全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)作為水利施工的重要組成部分，已經(jīng)引起了社會(huì)各領(lǐng)域的關(guān)注。本文根據(jù)水利工程的特點(diǎn)，基于全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)的原理，分析了全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為相關(guān)技術(shù)人員提供指導(dǎo)，更好地控制水利工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】全段圍堰導(dǎo)流技術(shù);水利施工;應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)適用于河床上下游水利施工，當(dāng)水利施工完成或接近完成時(shí)，臨時(shí)排水道或永久性排水構(gòu)筑物會(huì)被堵塞，如果建造下圍堰，建造過(guò)程中剩下的所有水都會(huì)儲(chǔ)存在湖中，如果排水水位低于河床高度，則無(wú)需在下游建造下圍堰。

1、水利工程施工及全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)概述

1.1 水利工程施工的特點(diǎn)

1.1.1水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)

水利工程以室外工程為主，各類水庫(kù)、水壩、水閘、運(yùn)河的襯砌與室外環(huán)境的季節(jié)性影響密切相關(guān)，由于屬于不可抗力天氣因素的范疇，全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用必須考慮雨雪對(duì)水利建設(shè)的不利影響，因此施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理非常困難。

1.1.2水利工程施工設(shè)施

在水利工程建設(shè)中，施工材料和方法不先進(jìn)，防護(hù)設(shè)施不整潔，施工機(jī)械設(shè)備落后。影響全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)預(yù)期效果，一旦發(fā)生工程問(wèn)題，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，同時(shí)，水利工程運(yùn)行周期長(zhǎng)，場(chǎng)地跨度大，涉及工程類型多，溝通不暢也是全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)的隱患[1]。

1.1.3水利工程施工人員

目前，水利施工人員大多來(lái)自農(nóng)村，教育水平低，安全意識(shí)不足，這也給水利行業(yè)的工作條件和環(huán)境適應(yīng)帶來(lái)了更多的問(wèn)題。水利建筑工程專業(yè)的學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)掌握相關(guān)技能，這些不利因素制約了全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)的質(zhì)量控制。

1.2 全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)

全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)是指在干流子工程前后一定距離內(nèi)截留河水，暫時(shí)或永久排在河床以上的技術(shù)，當(dāng)主要工程完成或即將完成時(shí)，臨時(shí)排水道會(huì)被堵塞，全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)一般適用于中小河流和河床較窄的大江大河，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工作量大，此外，永久性排水結(jié)構(gòu)可以與全段圍堰法導(dǎo)流施工結(jié)合使用，這種方法更經(jīng)濟(jì)。

1.3 在水利施工中應(yīng)用全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)的意義

水利工程施工條件特殊，易受水流影響。因此，在水利工程建設(shè)過(guò)程中，采用先進(jìn)的引水技術(shù)顯得尤為重要，施工技術(shù)的創(chuàng)新需要科學(xué)的施工方案支持，為施工提供有效的指導(dǎo)，因此，在一定意義上，全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)有利于提高水利建設(shè)的整體水平，保證水利工程鋪設(shè)的質(zhì)量。此外，全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)還可以減少施工因素，消除施工水流的干擾，保證施工進(jìn)度，避免施工延誤造成的經(jīng)濟(jì)損失。因此，全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有利于控制和降低水利工程造價(jià)。全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，有助于提高水利工程的質(zhì)量和效益。

2、圍堰類型的劃分

2.1 按照施工材料劃分

圍堰按建筑材料分為土石圍堰、植被圍堰、混凝土圍堰和鋼板樁。目前最常用的圍堰土石圍堰。土石圍堰材料經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)單，同時(shí)，土石被廣泛應(yīng)用于許多河流和深水地區(qū)?；炷羾咭彩菑V泛應(yīng)用的，可直接用于施工，具有較強(qiáng)的抗震能力。但由于成本高，拆卸難度大，后續(xù)推廣將受到限制，混凝土圍堰結(jié)構(gòu)可分為圓弧型和重力型。重力式混凝土圍堰可直接用于機(jī)械施工，跨徑混凝土圍堰具有良好的抗壓性能。目前，鋼板樁圍堰主要用于蓄水，其結(jié)構(gòu)由幾塊鋼板組成，另外，由于鋼板的形式不同，在技術(shù)應(yīng)用上也有明顯的差異[2]。

2.2 基坑淹沒(méi)情況

圍堰按基坑浸水程度可分過(guò)水圍堰和不過(guò)水圍堰。

3、全段圍堰施工的原則

3.1 圍堰構(gòu)筑穩(wěn)定性要求

施工人員應(yīng)充分考慮圍堰施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制定符合要求的施工方法，防止在圍堰施工中誤操作造成不良影響，另外，合理的建筑材料配比和選用符合設(shè)計(jì)要求的合格材料（混凝土、砂漿、鋼筋等）是防止?jié)B漏、腐蝕甚至倒塌的直接措施。最后要考慮局部土荷載、沖擊力、壓力和水流對(duì)圍堰的影響，以保證圍堰的后續(xù)安全使用。

3.2 圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)性要求

圍堰作為水利建設(shè)中的臨時(shí)工程，隨著水利工程的完成，圍堰結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力求簡(jiǎn)單。并不能因?yàn)楹?jiǎn)單而不考慮結(jié)構(gòu)的正確性和嚴(yán)密性，只有正確的施工現(xiàn)場(chǎng)解決方案才是圍堰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提。在水利工程圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮加固處理方案、大修方案和堵漏方案，以避免破壞圍堰結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，圍堰接縫連接需要增加接觸面，增加埋深，拓寬滲流渠道。

3.3 圍堰構(gòu)筑經(jīng)濟(jì)合理性要求

圍堰施工是否合理是水利工程成敗的關(guān)鍵，因此設(shè)計(jì)人員和施工人員提出了更高的要求，設(shè)計(jì)人員充分考慮了方案的可行性，施工人員要按規(guī)定完成相關(guān)工作，只有這樣才能保證圍堰的安全。當(dāng)然，合理的圍堰設(shè)計(jì)也可以降低施工成本，所以在圍堰勘探、基礎(chǔ)選擇、開挖、建材選擇等方面都必須遵循高效、安全、經(jīng)濟(jì)的原則，嚴(yán)格控制項(xiàng)目成本。

4、水利工程中全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用

4.1 隧洞導(dǎo)流

（1）隧道導(dǎo)流：由于隧道兩側(cè)河谷狹窄，地形陡峭，一般采用隧道導(dǎo)流;由于每個(gè)隧道的排水能力非常有限，隧道的造價(jià)非常高，又沒(méi)有大流量，所以可以采用導(dǎo)流方法。根據(jù)實(shí)際情況，每個(gè)隧洞的流量嚴(yán)格控制在2000m3/s～2500m3/s之間，大多數(shù)工程采用2個(gè)左右導(dǎo)流孔，為了降低引水成本，有必要將引水滲漏與永久隧道結(jié)合起來(lái)，如果高土石壩互通立交建在山川上，則采用永久性隧洞。因此，隧洞導(dǎo)流廣泛應(yīng)用于土石壩，如果在山區(qū)河流上修建混凝土大壩，還可以利用隧洞引水。

（2）導(dǎo)流隧洞布置方法：新隧洞建成后，形成巖層，隧洞布置應(yīng)避免沿隧洞平行于鉆孔、地層和裂隙帶的大滑移，必須嚴(yán)格控制井眼中心與地層之間的水平?jīng)_擊角，防止水平?jīng)_擊角小于或大于45°。利用大壩附近的便利地形，確保隧洞施工的準(zhǔn)確性，為了縮短隧洞長(zhǎng)度，改善隧洞水力條件，隧洞壓力的旋轉(zhuǎn)半徑和下坡隧洞的寬度應(yīng)大于孔的5倍，旋轉(zhuǎn)角度必須小于60°。要確定曲線前后的直線過(guò)渡，直線長(zhǎng)度必須大于孔寬的5倍，必須嚴(yán)格控制進(jìn)水口與河床干流的交點(diǎn)，否則會(huì)影響上游水勢(shì)，導(dǎo)致下游有害截流和涌水，出口路口數(shù)量控制在30個(gè)以內(nèi)，可根據(jù)具體情況適當(dāng)放寬上游入口的要求[3]。

（3）導(dǎo)流隧洞斷面設(shè)計(jì)：在確定隧洞斷面尺寸時(shí)，必須考慮設(shè)計(jì)流量、地質(zhì)條件、施工條件等諸多因素，單孔流量控制在2000m3/s～2500m3/s?？紤]隧洞的地質(zhì)條件、工作條件和施工條件，合理確定隧洞斷面形狀，在孔洞設(shè)計(jì)中，選擇一個(gè)合理的粗糙度值是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，它將直接影響截面尺寸，而粗糙度會(huì)直接受到涂層、施工質(zhì)量等因素的影響。下圖1為青海省龍羊峽水電站隧洞導(dǎo)流。

4.2 明渠導(dǎo)流

明渠導(dǎo)流就是在河岸上開挖河道，把水排入河中。在選擇開孔位置時(shí)，必須遵循軸線最短、工作量最小原則。為了保證導(dǎo)流順利，有必要在進(jìn)水口和出水口上下游動(dòng)。明渠底寬的轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于明渠寬度的5倍，并應(yīng)適應(yīng)公共合閘角度，防止明渠水流沖刷圍堰進(jìn)出，滿足用水要求。入口和出口之間應(yīng)該有適當(dāng)?shù)木嚯x。一般來(lái)說(shuō)，明渠進(jìn)出水口與上下游圍堰之間的距離為50～100米，此外，明渠表面與基礎(chǔ)表面的最低水平應(yīng)大于2.5-3.0h，其中h為明渠表面與基礎(chǔ)表面米的高差，明渠開口通常適用于軟斜坡，如埃及的阿斯旺壩，利用引水渠尾水和水電站。如圖2。

4.3 涵管導(dǎo)流

涵管是一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其施工位置有具體的場(chǎng)地，一般位于海灘岸邊，位置高于干水位。選擇后進(jìn)行圍堰施工，圍堰施工時(shí)沿涵管排水，但是，涵管不一定是用鋼筋混凝土制成的，而在河岸建設(shè)區(qū)域用巖石制成，一般巖溝開挖后，采用覆蓋方式形成不同的涵管。它不僅節(jié)省了大量的鋼筋混凝土，而且提高了工作效率，涵管在使用過(guò)程中要特別注意滲水問(wèn)題，針對(duì)這種情況，可在涵管外層設(shè)置密封圈，既可減少滲水，又可延長(zhǎng)滲水距離，減少滲水破壞，這對(duì)促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展具有重要意義。達(dá)到防滲效果，在水工混凝土施工中，由于施工條件復(fù)雜，類型和內(nèi)容不同，要靈活運(yùn)用防水材料，才能有效提高水池的防水能力。

此外，在實(shí)際工程中還采用了多種引水方法和排水構(gòu)筑物，例如，所選排水建筑的通行能力遠(yuǎn)低于洪水通行能力，排水系統(tǒng)不能完全排水時(shí)，水會(huì)從圍堰溢出。采用了通過(guò)基坑引水的方法，在山區(qū)溝道，當(dāng)預(yù)期流量較低時(shí)，可安裝水管，以吸收建筑流量[4]。

三種技術(shù)在水利工程方面的應(yīng)用無(wú)差異。在施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)地理特征、供水條件和建筑條件，靈活應(yīng)用這三種技術(shù)，從根本上提高工程施工中的水保護(hù)質(zhì)量和效率。

4.4 應(yīng)注重的事項(xiàng)

全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)施工和導(dǎo)流路徑的選擇關(guān)系到施工效果，為了保證正確的導(dǎo)流水平和提高導(dǎo)流質(zhì)量，必須接受和不斷更新新的導(dǎo)流技術(shù)。為了控制全局，獲得最佳導(dǎo)流質(zhì)量，在水利建設(shè)的初期，其價(jià)值必須通過(guò)計(jì)量來(lái)確定，通過(guò)仔細(xì)觀察，確定整個(gè)水質(zhì)環(huán)境、水流速度和地形特征，檢查完成后，確定最合適的導(dǎo)流方法。

例如，隧道通常排成一條直線，以確保良好的交通，進(jìn)出口時(shí)，上下圍堰應(yīng)有一定距離，對(duì)于特殊光滑的襯砌表面，還可采用爆破增加總排水，降低施工成本。值得注意的是，隧道有一定的排水限制，全年汛期很難滿足排水要求，因此，改道后，路口和隧道應(yīng)關(guān)閉，以確?？沙掷m(xù)使用。

結(jié)語(yǔ)：

總之，在節(jié)水方面，全段圍堰導(dǎo)流技術(shù)有著關(guān)鍵的應(yīng)用，一定要詳細(xì)了解施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，根據(jù)實(shí)際情況，選擇明渠引水、隧道引水、涵洞引水，以提高各種施工方法的應(yīng)用效果。同時(shí)，組織適當(dāng)?shù)氖┕と藛T，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，?duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高其專業(yè)技能和綜合素質(zhì)，按規(guī)定的程序進(jìn)行，確保水利工程建設(shè)的各個(gè)階段，促進(jìn)水利工程的進(jìn)一步發(fā)展。

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