施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)在水利水電施工中的應(yīng)用分析

楊克珊

摘要：水利水電工程是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，在前期對(duì)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)施工導(dǎo)流方案和圍堰技術(shù)進(jìn)行合理的選擇，在施工過(guò)程中要加強(qiáng)施工的管理，提高施工的質(zhì)量，對(duì)資源進(jìn)行最優(yōu)化的配置，最終提高施工的水平，發(fā)揮水利水電工程的最大效益，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)做出重要的貢獻(xiàn)。文章中以案例的形式，對(duì)水利水電工程中施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)的應(yīng)用做了詳細(xì)的分析和討論，以期望能夠給同行業(yè)工作者提供可靠的理論依據(jù)，為水利水電施工提供有價(jià)值的參考。

Abstract： The water conservancy and hydropower project is a complex project. When designing the project in the early stage， it is necessary to make a reasonable choice of the construction diversion scheme and cofferdam technology. In the construction process， it is necessary to strengthen the construction management， improve the quality of the construction， optimize the allocation of resources， ultimately improve the level of construction， give full play to the maximum benefits of water conservancy and hydropower projects， and make important contributions to society and the economy. In the form of case， the article makes a detailed analysis and discussion on the application of construction diversion and cofferdam technology in water conservancy and hydropower projects， in order to provide reliable theoretical basis for workers in the same industry， and provide valuable reference for water conservancy and hydropower construction.

關(guān)鍵詞：水利水電工程;施工導(dǎo)流;圍堰;效益

Key words： water conservancy and hydropower project;construction diversion;cofferdam;benefit

中圖分類號(hào)：TV551? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）18-0153-03

0? 引言

在水利水電施工的過(guò)程中，施工導(dǎo)流在其中起著重要的作用，它自始至終貫穿在施工過(guò)程中，可以將施工中的擋水和泄水問(wèn)題進(jìn)行很好的處理。而圍堰技術(shù)在施工中，是臨時(shí)的擋水建筑物，在水利水電施工中，由于建筑物的施工需要干地條件，所以在基坑排水時(shí)，圍堰技術(shù)是將水擋在建筑物之外的，保護(hù)干地建筑物的正常施工，相對(duì)于施工導(dǎo)流而言，圍堰技術(shù)更具有針對(duì)性和單一性。所以在水利水電施工過(guò)程中，要合理的應(yīng)用施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)，使施工能夠正常、持續(xù)、順利的進(jìn)行，提高施工的質(zhì)量，節(jié)約施工的成本，最終提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1? 水利水電工程中的施工導(dǎo)流和圍堰技術(shù)的概述

施工導(dǎo)流是在施工的過(guò)程中由于河道的復(fù)雜性所致，要對(duì)所施工河道進(jìn)行科學(xué)的引流，使水流能夠繞過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)，以此來(lái)保證施工的正常和順利進(jìn)行，在河流大壩的修建工程中，施工的導(dǎo)流工程是重要的工程之一。一般情況而言，水利水電工程中導(dǎo)流有三個(gè)階段組成，即前期導(dǎo)流、中期導(dǎo)流、后期導(dǎo)流。前期導(dǎo)流，是采用圍堰技術(shù)，通過(guò)對(duì)水的阻攔，來(lái)確保水利水電施工的正常進(jìn)行。中期導(dǎo)流，主要是提高大壩的抗洪能力，以河壩高度和汛期的水位高度為依據(jù)，對(duì)庫(kù)存的注水量進(jìn)行確定。后期導(dǎo)流，是在導(dǎo)流的基礎(chǔ)之上，對(duì)水流進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)大壩進(jìn)行的相關(guān)施工。

水利水電施工過(guò)程中的圍堰技術(shù)，指的是在施工中對(duì)干地施工進(jìn)行圍擋，防止水流的通過(guò)，以最大程度的保證施工的順利有序進(jìn)行。圍堰技術(shù)是水利水電工程中的一項(xiàng)重要的技術(shù)，同時(shí)也是一項(xiàng)不可或缺的技術(shù)，重視圍堰技術(shù)的使用對(duì)水利水電施工有著重要的意義。它可以降低水流對(duì)河道的沖擊性，提高河道的泄水問(wèn)題，降低了施工的成本，保證了施工的質(zhì)量。

2? 水利水電工程施工導(dǎo)流劃分原則

目前，對(duì)于施工導(dǎo)流的設(shè)計(jì)和方案的確定，是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)基坑內(nèi)的工程量大小來(lái)判斷：如果基坑內(nèi)的工程量大，對(duì)截流后一個(gè)枯水期內(nèi)不能完工，則施工導(dǎo)流方案要按照全年的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，在此期間，對(duì)沒(méi)有完工的石壩部分要采取一定的措施，保證其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持干地狀態(tài)，保證施工能夠正常進(jìn)行;如果基坑內(nèi)的工程量小，對(duì)截流后一個(gè)枯水期內(nèi)能完工，則可以根據(jù)河水的流量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要結(jié)合圍堰技術(shù)。

3? 施工導(dǎo)流技術(shù)在水利水電工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

水利水電施工過(guò)程中對(duì)施工導(dǎo)流方案的確認(rèn)要能夠進(jìn)行全方位、綜合性的選擇，要結(jié)合工程的實(shí)際情況（地理位置、水文條件、工程量大小、施工用途等），盲目的采取已有的施工導(dǎo)流方案，會(huì)嚴(yán)重影響水利水電工程的施工質(zhì)量，會(huì)減緩施工進(jìn)度。除了要結(jié)合工程的實(shí)際情況外，還要對(duì)導(dǎo)流施工方案是否經(jīng)濟(jì)可行進(jìn)行相關(guān)的分析和判斷，與此同時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)人員的專業(yè)性水平是否過(guò)硬，對(duì)施工導(dǎo)流同樣起著重要的作用。施工導(dǎo)流技術(shù)的周期也很重要，要對(duì)其進(jìn)行規(guī)范，要提前預(yù)測(cè)在施工周期中可能發(fā)生的不良影響，對(duì)于可以預(yù)防的，要提出預(yù)防方案，將影響降到最低，對(duì)于不可預(yù)防的，要想其它的替代方案，最大程度的降低不良影響的發(fā)生概率。在對(duì)施工導(dǎo)流技術(shù)方案確定之前，要精確的計(jì)算河流的水流情況，掌握水流的速度以及方向，由此能夠更好的確定施工的尺寸和范圍，做到科學(xué)施工。對(duì)于施工項(xiàng)目規(guī)模大和難度高的水利水電工程，要利用三維建模技術(shù)對(duì)其進(jìn)行模擬化的分析和判斷，不斷的修改模型和參數(shù)，由此確定出切實(shí)可行的、科學(xué)的技術(shù)方案。

在對(duì)施工導(dǎo)流技術(shù)確定時(shí)，在考慮其經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，也要考慮其是否可行。導(dǎo)流的過(guò)程沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，要能夠根據(jù)不同的地域環(huán)境、自然環(huán)境、水文環(huán)境等進(jìn)行不同時(shí)段的劃分，與此同時(shí)在時(shí)段劃分后，也可能出現(xiàn)一定的危險(xiǎn)因素，對(duì)水利水電工程造成影響，如洪峰值增加、泄水情況異常等，這些都是不可抗拒的因素，這便對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)性提出了更高的挑戰(zhàn)。所以，施工設(shè)計(jì)的相關(guān)人員要保障導(dǎo)流方案的科學(xué)性和完善性，對(duì)于方案使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題，要有相關(guān)的解決對(duì)策，提前預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)并提出方案，才能保證施工的正常順利進(jìn)行，提高施工的質(zhì)量。

4? 圍堰技術(shù)在水利水電工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

對(duì)于水利水電工程項(xiàng)目中的圍堰技術(shù)，通常情況下分為三種：過(guò)水土石圍堰、不過(guò)水土石圍堰、混凝土圍堰。首先，過(guò)水土石圍堰，這種圍堰技術(shù)要充分考慮圍堰結(jié)構(gòu)，要特別重視水流對(duì)圍堰結(jié)構(gòu)的沖力，最大限度的做好圍堰結(jié)構(gòu)的防護(hù)工作，避免其在沖刷過(guò)程中造成的深層滑移，影響施工質(zhì)量;其次，不過(guò)水土石圍堰，這種圍堰技術(shù)的應(yīng)用廣，使用方便，即使相關(guān)的工作人員沒(méi)有較高的專業(yè)水平也能取得不錯(cuò)的效果，由于圍堰結(jié)構(gòu)的特征與土石壩的特征極為相似，所以可以充分利用現(xiàn)場(chǎng)的土石材料，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防滲處理即可，所以在一般的情況下都會(huì)使用這種圍堰技術(shù)。最后，混凝土圍堰，由于混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度之大，所以混凝土圍堰的結(jié)構(gòu)也相對(duì)穩(wěn)固，一般用于風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高、地理位置較為特殊的施工項(xiàng)目中，它的抗沖刷力較強(qiáng)，防滲性較好，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的專業(yè)性也提出了更高的要求，與此同時(shí)，從施工成本而言，它相對(duì)于過(guò)水土石圍堰和不過(guò)水土石圍堰，這種圍堰技術(shù)的成本很高。

5? 工程案例

5.1 工程概況

XXX水電站大壩工程主要包括90m長(zhǎng)溢流壩段、左岸土石連接壩、右岸混凝土壩、1孔沖砂閘、進(jìn)水口及壩頂交通橋。據(jù)相關(guān)資料顯示，1-4月和11-12月為枯水期，一年中其余月份為汛期，所以本項(xiàng)目在枯水期進(jìn)行圍堰，XXX大壩的10年一遇枯水季洪水可流量為86m3/s（參考賽德2水電站），導(dǎo)流方式選擇上游圍堰。

5.2 導(dǎo)流及圍堰設(shè)計(jì)

5.2.1 水文資料

Xeset河是Xedon河最重要的支流之一，整個(gè)流域介于東經(jīng)106°15'，北緯15°20′，屬老撾南部Saravane和Champassak省。由于存在對(duì)河川徑流有影響的山丘地形特征，Xeset流域陡坡面大大地減弱了東北季風(fēng)的影響，因此，每年10月或11月份以后的河川徑流顯示了下降的趨勢(shì)。

Xeset 3水電站是Xeset河流梯級(jí)規(guī)劃中的第三個(gè)梯級(jí)電站，位于已建Xeset 1和Xeset 2水電站的上游。Xeset 3水電站工程是一跨流域引水發(fā)電工程，主要涉及到Xeset河及其支流Houay Sai溪和Houay Toy-Gnai溪。Xeset 3水電站流域面積為188km2，年平均降雨量為2587mm，年平均入庫(kù)流量為8.73m3/s。

5.2.2 進(jìn)度文件的要求

根據(jù)進(jìn)度文件的要求，XXX水電站大壩工程溢流壩、進(jìn)水閘、沖砂閘EL：1025m高程以下的結(jié)構(gòu)施工在2014年5月31日前完成，EL：1025m高程以上及左岸土壩第二個(gè)旱季完成。

5.2.3 設(shè)計(jì)流量的選定

截流設(shè)計(jì)流量為30m3/s，一期圍堰設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為：10年一遇11月～次年4月枯水季洪水，流量86m3/s。

5.2.4 導(dǎo)流及圍堰設(shè)計(jì)

5.2.4.1 導(dǎo)流明渠設(shè)計(jì)

導(dǎo)流明渠如圖1所示，由于會(huì)出現(xiàn)沖刷，所以對(duì)明渠底及邊坡1018.5m高程，進(jìn)行拋石，依照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，拋石護(hù)面系數(shù)n取標(biāo)準(zhǔn)值。在明渠的流量為最高時(shí)，其水位是1018m，由此根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，得出以下公式：

過(guò)水面積A=（3+3+5+5）/2*4=32m2

濕周χ=b+2*（1+m2）0.5*h=15.81m

水力半徑R=A/χ=2.02m

根據(jù)曼寧公式：C=（1/n）R1/6，求得C=24.99

根據(jù)謝才公式：V=C*（R*i）0.5=24.99*（2.02*0.7%）0.5=2.98m/s

可過(guò)流量Q=V*A=32*2.98=95.21m3/s>86m3/s

所以導(dǎo)流明渠符合10年一遇的枯水季洪水導(dǎo)流要求。

5.2.4.2 圍堰設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)只是對(duì)上游進(jìn)行圍堰設(shè)計(jì)，采用土石圍堰，尺寸具體設(shè)計(jì)如圖2所示。

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5.2.5 施工方法

5.2.5.1 工藝流程

渠面平整壓實(shí)→綁扎鋼筋網(wǎng)→模板制作、安裝→澆筑砼→人工修坡→灑水養(yǎng)護(hù)

5.2.5.2 模板制作、安裝

模板的制作，采用槽鋼，模板背面加焊鋼筋和鋼管，這樣是便于鋼筋樁對(duì)其的固定。模板制作完成加固以后，上報(bào)相關(guān)監(jiān)理工程師進(jìn)行倉(cāng)內(nèi)的驗(yàn)收，隨后將內(nèi)部的雜物進(jìn)行清理。

5.2.5.3 砼澆筑

對(duì)倉(cāng)內(nèi)的攤鋪采取人工攤鋪，人工平整后用平板振動(dòng)器對(duì)其進(jìn)行振搗，待其振實(shí)后，采用滾筒碾壓提漿，并用吸水器吸取水分，使砼內(nèi)部完全的振實(shí)，在振搗和滾筒碾壓的過(guò)程中要注意不能與木板進(jìn)行接觸，最大程度的保護(hù)模板的位置。當(dāng)振搗，滾筒碾壓完成后，再用木樁子和鐵抹子壓光成型，確保其達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在砼成型后，要按照相關(guān)要求對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，周期為14天以上。當(dāng)砼達(dá)在可以拆模時(shí)，拆除模板，對(duì)產(chǎn)生的蜂窩麻面進(jìn)行相應(yīng)的修補(bǔ)，以保證其符合設(shè)計(jì)要求。

5.3 導(dǎo)流明渠施工方案

對(duì)于導(dǎo)流明渠上層的土，用挖掘機(jī)挖，并將其填入左岸的圍堰，對(duì)于堅(jiān)硬的巖石，用淺孔進(jìn)行爆破，之后再用挖掘機(jī)進(jìn)行清理，所清理的渣土填在圍堰的淤泥層。之后進(jìn)行河床圍堰填筑，在上游的圍堰區(qū)坡腳位置拋石，其與填土區(qū)之間用碎石來(lái)填筑。右側(cè)上游是土料場(chǎng)，土料的裝載采用挖掘機(jī)，卸料采用自卸車。對(duì)于迎水面而言，要結(jié)合人工拋石，進(jìn)行拋石護(hù)面。對(duì)于背水面河床淤泥部分，要等基坑抽完水以后，再打木樁護(hù)腳。施工導(dǎo)流圍堰工程量清單如表1所示，擬投入的人員及機(jī)械設(shè)備如表2、表3所示。

5.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

此工程項(xiàng)目中采用的是土石鋼筋混凝土圍堰，項(xiàng)目施工周期是20天，電站中通過(guò)為期半年的運(yùn)行，可以看出采用土石鋼筋混凝土圍堰技術(shù)，完全符合工程項(xiàng)目施工的要求，施工質(zhì)量良好，同時(shí)運(yùn)行效果也非常平穩(wěn)。該圍堰的經(jīng)濟(jì)可行性顯而易見(jiàn)，在工期上比薄壁混凝土圍堰減少了5天，在成本上節(jié)約了10萬(wàn)元左右。在運(yùn)行的過(guò)程中，圍堰的滲透量小，來(lái)水是橫向的土石圍堰產(chǎn)生的滲漏，而排水是在施工區(qū)外挖井，排水泵只需要1臺(tái)6寸的即可。由此可見(jiàn)，其工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益顯而易見(jiàn)。

5.5 安全保障措施

施工的安全性非常重要，所以在施工過(guò)程中要做好安全的防汛工作，只有做好防汛工作，才能確保各項(xiàng)工作能夠順利穩(wěn)步的向前推進(jìn)。以下從四個(gè)方面對(duì)安全防汛措施做了簡(jiǎn)單論述。第一，防汛工作離不開(kāi)完善的防汛組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)防汛工作的相關(guān)人員也要有一定的專業(yè)知識(shí)，項(xiàng)目部的相關(guān)人員可以組建完善的防汛組織，以項(xiàng)目經(jīng)理為主要負(fù)責(zé)人，定期的組織部門(mén)相關(guān)工作人員學(xué)習(xí)防汛的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)制定相應(yīng)的防汛管理制度，將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，通過(guò)學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)防汛工作的重要性作用;第二，提前預(yù)測(cè)汛情，在汛期到來(lái)之前要及時(shí)匯報(bào)，以便掌握汛情的動(dòng)態(tài)，于此同時(shí)汛期期間要時(shí)刻保持高度警惕，保證汛情信息的互通有無(wú);第三，配備專業(yè)的防汛設(shè)備，任務(wù)布置要精細(xì)和明確，在實(shí)際的防汛工作中，要能夠在各司其職的情況下，團(tuán)結(jié)一心，積極的投入到防汛工作中;第四，防汛設(shè)備的準(zhǔn)備要考慮全面，草袋、石塊、木樁等都要配足，只有充足的防汛設(shè)備才能鼓舞士氣，使防汛人員以更加飽滿的熱情投入到防汛工作中。

6? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在水利水電施工中，施工導(dǎo)流與圍堰技術(shù)已經(jīng)成為了水利水電工程的核心，在技術(shù)使用的過(guò)程中，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，科學(xué)合理的運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，根據(jù)施工的實(shí)際情況進(jìn)行導(dǎo)流的階段劃分，有針對(duì)性的進(jìn)行施工，合理的采用圍堰技術(shù)，降低施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，使資源得到最優(yōu)化的利用，保證水利水電工程的正常持續(xù)進(jìn)展。

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