探究水利工程施工中導(dǎo)流施工技術(shù)的應(yīng)用

王凱生 新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院

在落實(shí)水利工程施工建設(shè)工作的環(huán)節(jié)中，出于有效提升其施工建設(shè)質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益的考慮，絕大部分的施工單位都會(huì)借助施工導(dǎo)流技術(shù)將整體水流引到下游部分。施工導(dǎo)流圍堰技術(shù)在水利工程施工建設(shè)階段的應(yīng)用，一般都是在河道內(nèi)部修建臨時(shí)擋水建筑物，以此來(lái)發(fā)揮良好的圍堰效果。本文通過(guò)研究影響水利工程導(dǎo)流施工環(huán)節(jié)的具體因素及其分類，探討了該項(xiàng)技術(shù)在施工階段的施工建設(shè)要點(diǎn)，對(duì)于今后水利工程施工導(dǎo)流施工技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展有一定的借鑒和參考意義。

1.影響水利工程施工導(dǎo)流施工環(huán)節(jié)的因素

1.1 工程區(qū)域水文不確定因素

水利工程施工中施工導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用困難程度，本質(zhì)上是水流的阻擋和導(dǎo)引水流下泄的難易程度，應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)便是能否按照既定的施工組織方案設(shè)計(jì)以及導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，有效實(shí)現(xiàn)水流阻擋和導(dǎo)引水流下泄這一工作目標(biāo)。由于水利工程施工導(dǎo)流區(qū)域的地形、氣候等方面條件都存在著一定的不確定性，將會(huì)直接影響到該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中河道的洪峰流量、洪水總量以及洪水過(guò)程線三個(gè)因素的不確定性，這也是水文不確定性的重要組成部分。一旦使水文不確定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了施工導(dǎo)流既定的工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)直接阻礙該項(xiàng)工程的順利進(jìn)行。河道內(nèi)出現(xiàn)的洪水現(xiàn)象，本質(zhì)上是一個(gè)帶有顯著不確定性的過(guò)程，其中所囊括的洪峰流量、總量以及過(guò)程線都具有較為顯著的隨機(jī)性質(zhì)。就目前的情況來(lái)看，導(dǎo)流技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中通常都會(huì)采用頻率分析法針對(duì)洪峰流量可能會(huì)出現(xiàn)的概率進(jìn)行計(jì)算。通常而言，經(jīng)過(guò)計(jì)算所做出的最大化洪峰數(shù)值并不會(huì)成為水利施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的首選，而是會(huì)將某一個(gè)重現(xiàn)期的洪水量值當(dāng)作其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這種方式的使用也就意味著水利工程施工導(dǎo)流建設(shè)期間往往會(huì)出現(xiàn)大于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水的現(xiàn)象，但由于施工導(dǎo)流工程的泄流量是遵循既存建筑物等級(jí)使用重現(xiàn)期內(nèi)的洪水值而設(shè)計(jì)的，一旦超過(guò)這一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)便會(huì)出現(xiàn)建筑物失效的情況。

1.2 工程區(qū)域水力不確定因素

這里所提到的水力不確定性變是因?yàn)楹拥浪髁鲬B(tài)差異和滲透形態(tài)轉(zhuǎn)變導(dǎo)致施工導(dǎo)流建筑物出現(xiàn)危險(xiǎn)的一種不確定性因素。一般而言，水力學(xué)中所采用的絕大部分參數(shù)都是借助實(shí)體的工程測(cè)算并建立水力模型，通過(guò)數(shù)據(jù)的輸入及模擬實(shí)驗(yàn)而得到的。但在實(shí)際施工過(guò)程中，天然性質(zhì)的河床具備較為顯著的差異，糙率、流速系數(shù)等水力參數(shù)一般都是依據(jù)施工技術(shù)人員的主觀經(jīng)驗(yàn)選取的，具備著較為顯著的隨機(jī)不確定性，這就導(dǎo)致實(shí)際的導(dǎo)流量和設(shè)計(jì)的導(dǎo)流量將會(huì)出現(xiàn)顯著差異。導(dǎo)流建筑物在施工過(guò)程中會(huì)因?yàn)楦鞣N人為、機(jī)械因素的共同影響，出現(xiàn)實(shí)際尺寸和原本設(shè)計(jì)尺寸偏差，同樣會(huì)影響到導(dǎo)流量的實(shí)際和設(shè)計(jì)數(shù)值之間的偏差。

2.水利工程中導(dǎo)流施工技術(shù)的分類應(yīng)用

2.1 分段性圍堰導(dǎo)流施工

這種性質(zhì)的施工導(dǎo)流技術(shù)是將整個(gè)水利工程劃分為多個(gè)階段，并在每個(gè)階段內(nèi)都設(shè)置圍堰負(fù)責(zé)導(dǎo)流工作，并且每一段工程分別進(jìn)行施工，直至整個(gè)工程完成為止。在工程分段的時(shí)候，可以將現(xiàn)存的阻流障礙物或者是水工建筑物作為基礎(chǔ)進(jìn)行合理劃分，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)河流方向的引導(dǎo)。分段圍堰在正式施工過(guò)程中更加適用于工程量較大、水流較多、建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)，并且河道寬度相對(duì)較為寬闊的水利工程。一般而言，這一技術(shù)在使用的過(guò)程中需要進(jìn)一步加固河道、邊坡，以此有效避免施工滑坡現(xiàn)象，施工技術(shù)人員需要從當(dāng)?shù)氐暮恿餮雌?、水流量以及降雨情況等出發(fā)，制定合理的導(dǎo)流施工技術(shù)，確保能夠?qū)⒑哟采犀F(xiàn)有的建筑物分為多個(gè)階段進(jìn)行施工，最小化降低施工對(duì)于河流及周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。

2.2 全段性圍堰導(dǎo)流施工

這種性質(zhì)的施工導(dǎo)流技術(shù)是針對(duì)水電工程所處的河流區(qū)域進(jìn)行一次性的整體導(dǎo)流，以河床的水閘和大壩等工程軸線作為基礎(chǔ)建立攔河圍堰，將水流引導(dǎo)到臨時(shí)設(shè)施內(nèi)排放到下游河道中。由于全段圍堰本身覆蓋面積廣闊，導(dǎo)致需要導(dǎo)流的水流量較大，面臨著較大的施工困難，更加適用于那些工程量較小、流量較小、施工周期需求相對(duì)較短的水利工程。該項(xiàng)技術(shù)所用的導(dǎo)流設(shè)施往往可以一次性完成河流的截?cái)?，并且無(wú)需后期進(jìn)行拆遷工作。如果河流位于砂石較多的山區(qū)地段，則可以使用隧洞導(dǎo)流的方式，而河流位于平原或者其兩岸較為平緩，具備良好灘涂的情況下，則可以選擇明渠導(dǎo)流的方式。

3.水利工程中導(dǎo)流施工的技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 正式施工前的準(zhǔn)備工作

導(dǎo)流施工技術(shù)在水利工程應(yīng)用的過(guò)程中，相關(guān)人員需要在進(jìn)入正式施工建設(shè)階段之前，制定出完善的工期計(jì)劃。同時(shí)，將施工環(huán)節(jié)中的注水量以大壩的具體高度和汛期水流進(jìn)行合理的控制，并從導(dǎo)流的活水流量出發(fā)對(duì)大壩高度進(jìn)行有效控制。

位于H省的X水資源配置工程，在應(yīng)用導(dǎo)流施工技術(shù)之前，根據(jù)實(shí)際的工程等級(jí)以及內(nèi)部建筑級(jí)別設(shè)計(jì)出合理的建筑洪水標(biāo)準(zhǔn)，其中一段跨越當(dāng)?shù)豀河段和L溝段的工程，因其工程規(guī)模不大，故選擇了在當(dāng)?shù)睾恿鞯?1月到次年3月的枯水期內(nèi)進(jìn)行施工。在圍堰的寬度和高程確定環(huán)節(jié)，施工人員從當(dāng)?shù)氐暮恿鞯难雌凇⒘髁康葦?shù)據(jù)出發(fā)，分別針對(duì)為H河和L溝的上下游圍堰寬度和高程數(shù)據(jù)做出了合理的設(shè)計(jì)。

3.2 選擇合理的施工導(dǎo)流方案

一個(gè)合理的施工導(dǎo)流建設(shè)方案，對(duì)于水利工程的合理順利施工價(jià)值非凡，要求施工技術(shù)人員需要在全面考量施工區(qū)域地理特點(diǎn)、水文環(huán)境等因素的前提下，做出合理的選擇。同時(shí)，技術(shù)人員需要將現(xiàn)行的導(dǎo)流施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范作為出發(fā)點(diǎn)，綜合性考慮包括施工建設(shè)成本投入、工作強(qiáng)度等方面信息的，選擇合理的施工技術(shù)、工藝。X水資源配置工程，其中跨越當(dāng)?shù)豀河段和L溝的工程部分，因?yàn)楹用鎸挾染S持在13～14米之間，長(zhǎng)度介于20～26米之間，再加之為粘土基礎(chǔ)，河道一側(cè)或者兩側(cè)都具備性質(zhì)良好的灘地，技術(shù)人員在綜合考量各種因素之后，選擇了單側(cè)的明渠導(dǎo)流施工方式，在確定導(dǎo)流施工技術(shù)之后，結(jié)合工程建設(shè)要求，確定了完善的施工流程及其方案。同時(shí)，技術(shù)人員在考慮到當(dāng)?shù)睾訉捿^窄以及截流流量較小的情況下，直接實(shí)施圍堰的全斷面填筑，截流材料則是實(shí)施就地取材，對(duì)土質(zhì)的滲透系數(shù)進(jìn)行篩選。

3.3 圍堰導(dǎo)流施工技術(shù)要點(diǎn)

在正式進(jìn)入水利工程導(dǎo)流施工階段之后，則需要嚴(yán)格遵循之前設(shè)計(jì)的導(dǎo)流圍堰水利建筑物方案，在全面檢測(cè)施工區(qū)域各項(xiàng)環(huán)節(jié)指標(biāo)參數(shù)的前提下，將巖土結(jié)構(gòu)和工程范圍做出明確的規(guī)定，以此保障圍堰的施工建設(shè)質(zhì)量得以符合水利工程的實(shí)際要求。X水資源配置工程中，位于H河道內(nèi)部圍堰，從河流的洪峰流量、相應(yīng)水位等數(shù)據(jù)出發(fā)，選擇的是明渠導(dǎo)流技術(shù)方案，高程為71m，圍堰頂部和底部寬度為3m和3.55m，全長(zhǎng)為439m。位于L溝河道內(nèi)的圍堰，其高稱為85.46m，圍堰頂部和底部寬度為3m和4m，全長(zhǎng)199m。在該部分工程正式進(jìn)入施工之后，施工人員以既定的施工圖紙、基槽開挖放坡程度等信息作為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量放樣，以此來(lái)有效控制圍堰工程的砌筑方向，且測(cè)量員也需要定期進(jìn)行測(cè)量，確保砌筑方向誤差控制在合理范圍內(nèi)。在圍堰的砌筑工程中，施工人員需要將其底部工程部分存在的強(qiáng)風(fēng)化巖、鵝卵石等全面進(jìn)行清理。在維護(hù)圍堰工程質(zhì)量的前提下，妥善準(zhǔn)備好各類施工建設(shè)材料，并以最快的速度填筑到既定的設(shè)計(jì)高程范圍內(nèi)。由于本次工程選擇的是全段的明渠圍堰導(dǎo)流方式，需要提前確定好粘土料和石料，使用工程分段流水作業(yè)的方式，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工序之間的緊密結(jié)合。同時(shí)，需要注意的是，圍堰的填筑料和心墻的粘土料填筑工作需要維持一種交錯(cuò)上升的狀態(tài)，使用土工布作為心墻內(nèi)外側(cè)的反濾層，同時(shí)在外圍填筑一定厚度的粘土，用以防護(hù)圍堰主體的土石填筑環(huán)節(jié)中對(duì)其產(chǎn)生的損害。在圍堰部分施工完成之后，則需要根據(jù)河流的汛期等數(shù)據(jù)進(jìn)行一次性和經(jīng)常性的基坑排水工作。在工程兩區(qū)段的主體管道施工完成之后的，便可將圍堰結(jié)構(gòu)拆除，回填導(dǎo)流建筑物和臨時(shí)便道。

4.總結(jié)

導(dǎo)流施工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于水利水電工程的施工建設(shè)而言，能夠在維護(hù)施工建設(shè)質(zhì)量的前提下，保障施工人員的人身安全，最小化施工成本的建設(shè)投入。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，技術(shù)人員需要根據(jù)當(dāng)?shù)睾拥赖难雌凇⒑榉辶髁康人膮?shù)，選擇合理導(dǎo)流施工方式并重視施工方案的合理制定，以及妥善的前期準(zhǔn)備工作和施工階段各項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)的有效控制，以此來(lái)全面發(fā)揮導(dǎo)流施工技術(shù)的價(jià)值。