陳 偉 黃 鋼 畢 林
(羅甸縣水務局, 貴州 羅甸 550100)
雖然我國一直在加強公共工程的建設,但是在水利水電工程的建設中還存在不同程度的問題。其主要的原因是每個地方的水利水電工程都有各自特點,很多內(nèi)容需要視當?shù)厍闆r進行改變才能滿足需求。不同地區(qū)的河流情況不同,在進行導流的時,往往存在一定的風險。為了不造成較大的安全隱患,最好的辦法就是全面提升導流工作的相關技術。在這種情況下,筆者展開了如下內(nèi)容的探究。
水利水電工程施工中,影響導流效果的因素較多,包括地形條件、水文條件、地質(zhì)條件等。眾所周知,地形高低影響水流方向,導流過程中應借助原有的地形條件,應用合理的導流技術,在保證導流效果的同時盡可能的減少導流施工量。
水利水電工程導流時,水文因素應重點考慮。導流時盲目作業(yè),對工程所處的水文條件了解不深入、不全面,會影響導流工作的順利開展;水位突然增加,圍堰高度不足,會減弱導流效果,甚至引發(fā)危險,另外,水位長時間處于低水位狀態(tài),圍堰過高也會增加施工量及施工成本,產(chǎn)生不必要的費用。
水利水電工程導流時,地質(zhì)條件也是一項重要的影響因素,既影響導流效果,又影響導流技術的選擇。導流作業(yè)前需要認真勘查地質(zhì)條件,充分掌握工程地質(zhì)構(gòu)造,選擇合理的導流技術,確定最佳的導流方案,不僅能降低導流施工難度,而且能獲得較好的導流效果。
水利水電工程施工中,設計合理的導流流量,有助于實現(xiàn)預期的導流目標。導流流量設計應重點考慮導流標準、洪水重現(xiàn)期與風險度等因素。
1) 導流標準,導流標準的確定需嚴格按照規(guī)范要求進行,在明確導流構(gòu)筑物劃分級別的基礎上,參考下表1 內(nèi)容,確定洪水標準。
2) 洪水重現(xiàn)期與風險度,為保證導流構(gòu)筑物的安全性,充分發(fā)揮導流作用,導流施工中應注重考慮洪水重現(xiàn)期以及風險度。其中,洪水重現(xiàn)期指洪水在任何一年發(fā)生的機率。風險度指洪水在導流年限中發(fā)生的機率,計算公式為:R=1-(1-1/T) L,其中T、L 分別表示洪水重現(xiàn)期,年、導流構(gòu)筑物是使用年限。T 數(shù)值越大,R 值越小,導流構(gòu)筑物的造價越高,反之,導流構(gòu)筑物造價越??;導流構(gòu)筑物使用時間越長久,風險度越大。最佳的洪水重現(xiàn)期應保證風險損失費用和導流構(gòu)筑物造價低。
表1 導流構(gòu)筑物洪水標準表
從大的方面看,水利水電工程導流方法分為全圍堰法導流、分段圍堰法導流,其中全圍堰法導流進一步細分為:隧洞導流、明渠導流、涵管導流。不同的導流方法,施工要求不同。
1) 隧洞導流,隧洞導流指在河岸中開挖隧洞,在基坑的上下游位置修建圍堰,河水經(jīng)隧洞下泄。該導流技術適合應用在兩岸地形陡峭、山巖條件良好、河床狹窄、流量小的河流施工中。為保證導流效果,一方面,布置隧洞時應保證洞軸線沿岸的地質(zhì)條件良好,且洞軸線為直線。另一方面,需要綜合考慮施工條件、地質(zhì)條件設計合理的斷面形式,包括方圓形、馬蹄形、圓形等,地質(zhì)條件較差時,可以設計成馬蹄形。
2) 明渠導流,明渠導流指在河岸中開挖渠道,在基坑上下游修建圍堰,河水通過明渠下泄。該導流方法適合應用在工期緊、地質(zhì)條件差、無法采用隧洞導流、流量大的工程。應用該導流方法時,首先,應將明渠布設在臺地較寬位置,渠身軸線應伸出上下游圍堰外坡腳,并且水平距離應滿足圍堰防沖要求,尤其防止深開挖,適當將軸線長度縮短。其次,確定合理的進出口位置與高程,進出口位置應滿足不回流、不淤、不沖等要求,高程要符合截流設計要求。另外,為減少水下開挖量,應適當增加進出口的高程。
3) 涵管導流,涵管導流是在巖基中進行溝槽開挖,而后使用鋼筋混凝土進行密封形成涵管,水流經(jīng)過涵管下泄。該技術在堆石壩、土壩水利工程中應用廣泛。為保證施工質(zhì)量,一方面,為避免壩身和涵管外壁形成接觸滲流,應在涵管外壁每隔一段距離設置截流環(huán),將滲徑半徑延長,將滲透坡降低,減輕滲流破壞。另一方面,需要認真修筑涵管管身沉陷縫、溫度縫止水。
分段圍堰法導流指使用圍堰將水工建筑物分段分期圍護進行導流,分為底孔導流、壩體缺口導流、明槽導流。
1) 底孔導流,底孔導流指在土壩中修建永久或臨時底孔,使水流通過底孔下泄到下游,避免水位過高影響水利水電工程施工工作的順利進行。應用該方法時需要計算水力,確定底孔的布置位置、布置數(shù)目、布置尺寸。另外,為保證枯水期正常泄水,地坎高程應設置在庫水位以下。底孔斷面可設置為圓角矩形或矩形,尺寸應盡量小。
2) 壩體缺口導流,如果壩體為混凝土結(jié)構(gòu)且河流汛期較短,可以采用壩體缺口方式導流。在汛期河水漲落較嚴重,采用其他導流構(gòu)筑物無法滿足導流要求,在壩體上預留缺口,與其他導流構(gòu)筑物一起導流洪峰,可以有效地降低水利水電工程施工造成的影響,當上游水位回落后再修筑缺口。
3) 明槽導流,當河水覆蓋層較厚、河水深度較深、修筑縱向圍堰難度大、河床一側(cè)岸坡穩(wěn)定性好或河灘基巖較高時,可以采用明槽導流方式。采用明槽方式導流時,完成第一期圍堰后進行明槽的修筑,河水通過束窄的河床下泄。第二期工程施工時,河水便可通過導流明槽完成下泄。
另外,分段圍堰法導流時,要保證導流時段的合理劃分。劃分導流時段時應綜合分析施工進度、導流方案、河流水文特征等。劃分導流時段時應注意考慮以下內(nèi)容:當水利水電工程施工工期長、不允許過水,洪水來臨前無法完成建設任務時,應考慮以全年作為劃分導流時段的標準;當洪水來臨前已有的施工可發(fā)揮攔洪作用,則將洪水來臨前的施工時段作為導流時段;當使用分段圍堰法施工,中后期的導流借助底孔進行導流時,應劃分成以下三個導流時段。第一期基坑工程施工劃分成第一時段,將河水經(jīng)束窄河流下泄;第二期基坑工程施工作為第二時段,將河水從導流底孔下泄;壩體全部上升,河水由導流底孔下泄。封堵底孔后,河水下泄通過永久泄水建筑物,完全或部分攔蓄在水庫中,直到水利水電工程施工完成,作為第三時段。
導流與圍堰施工技術是水利水電項目施工建設的關鍵內(nèi)容,直接關系到工程的質(zhì)量。提升對二者的分析,合理應用技術手段,可以提升工程的資源利用率,實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化,進而為社會發(fā)展與經(jīng)濟建設奠定基礎。