導(dǎo)流技術(shù)在水利工程大壩施工中的應(yīng)用淺析

王麗清

(沈陽(yáng)市蘇家屯區(qū)政府投資項(xiàng)目工程預(yù)決算審核監(jiān)管中心，沈陽(yáng) 110101)

0 引 言

隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，水利工程項(xiàng)目同時(shí)也取得了重大的發(fā)展與進(jìn)步，無(wú)論是在單體工程施工規(guī)模還是整體施工數(shù)量上都呈現(xiàn)出了明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。在水利工程項(xiàng)目的大壩施工發(fā)展階段中，也在不斷的引進(jìn)應(yīng)用各種新型施工工藝技術(shù)，其中導(dǎo)流技術(shù)便是其中較常用到的一項(xiàng)新型施工技術(shù)。通過(guò)在水利工程大壩施工過(guò)程中采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工程施工效率與質(zhì)量的全面提升。文章簡(jiǎn)要介紹了水利工程大壩施工流程，分析了導(dǎo)流施工原則以及具體的技術(shù)應(yīng)用情況。

1 工程概況

文章試以某水庫(kù)大壩工程為例展開(kāi)具體分析。該水庫(kù)流于面積63.41km2，庫(kù)區(qū)內(nèi)主河道長(zhǎng)度11.32km，縱坡0.0065。計(jì)劃設(shè)計(jì)灌溉農(nóng)田面積0.38萬(wàn)hm2，最大峰值庫(kù)容4824萬(wàn)m3，電站裝機(jī)總量985kW。該水庫(kù)同時(shí)兼具有灌溉、防洪、發(fā)電等綜合性效益價(jià)值。

2 水利工程大壩設(shè)計(jì)與施工

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在開(kāi)展施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)之時(shí)，需提前選取并確定出合理的導(dǎo)流區(qū)域時(shí)段，也就是在擋水圍堰的工作持續(xù)周期當(dāng)中具體是枯水期擋水還是在全年都擋水，必須要依據(jù)當(dāng)?shù)氐暮恿魉奶卣鳌⒅黧w工程施工特點(diǎn)與進(jìn)程，來(lái)選取出適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流時(shí)間區(qū)段。在開(kāi)展導(dǎo)流設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)當(dāng)選取在導(dǎo)流階段當(dāng)中環(huán)境流域內(nèi)的最大流量及洪量。對(duì)于施工規(guī)模相對(duì)較小的水利工程項(xiàng)目而言，應(yīng)當(dāng)盡可能確保在枯水期完成整個(gè)工程項(xiàng)目的施工建設(shè)，以期能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)導(dǎo)流設(shè)施的有效精簡(jiǎn)，降低成本費(fèi)用；而針對(duì)施工規(guī)模相對(duì)較大的中型以上水利工程項(xiàng)目而言，往往很難在一個(gè)枯水期內(nèi)完成整個(gè)工程項(xiàng)目的施工建設(shè)，對(duì)此可考慮在全年度施工采取導(dǎo)流施工方式，對(duì)于導(dǎo)流設(shè)計(jì)的流量應(yīng)當(dāng)將全年特定頻率內(nèi)的洪水流量作為參考標(biāo)準(zhǔn)。通常材料壩壩體不應(yīng)當(dāng)發(fā)生過(guò)水現(xiàn)象，考慮到整個(gè)壩體施工難以在汛期抵達(dá)攔洪高度前完成施工之時(shí)，需要依據(jù)全年導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)來(lái)權(quán)衡圍堰高度與導(dǎo)流建筑整體規(guī)模。混凝土壩體大多可準(zhǔn)許過(guò)水，可依據(jù)全面導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)來(lái)加以權(quán)衡，亦或是依據(jù)枯水期導(dǎo)流施工來(lái)作為備選方案。在選用分月設(shè)計(jì)頻率流量來(lái)對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行規(guī)劃之時(shí)，針對(duì)河流的水文特性便需予以全面權(quán)衡，并綜合各方意見(jiàn)加以評(píng)估，謹(jǐn)慎應(yīng)對(duì)。

導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)導(dǎo)流設(shè)計(jì)當(dāng)中所選取的設(shè)計(jì)流量頻率所做出的規(guī)定要求。處于多個(gè)不同導(dǎo)流階段以及完全差異化的建筑物內(nèi)，所要求的頻率也不盡一致。從施工全周期來(lái)看，對(duì)于初期導(dǎo)流階段所設(shè)定出的洪水標(biāo)準(zhǔn)可放低一點(diǎn)，而針對(duì)中期與后期導(dǎo)流階段所提出的洪水標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)當(dāng)有所提升。在要求相關(guān)水利工程項(xiàng)目能夠提前發(fā)揮作用效果的情況下，與之所相對(duì)的導(dǎo)流階段防洪標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)適當(dāng)予以提高。針對(duì)混凝土或是漿砌石等建筑物，可適當(dāng)放低洪水標(biāo)準(zhǔn)，而針對(duì)土石壩所要求的洪水標(biāo)準(zhǔn)則相對(duì)會(huì)略高一些。此外，導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也將會(huì)因建筑物的建設(shè)級(jí)別差異而有所改變，需結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮。

2.2 施工流程

在水利工程大壩施工過(guò)程中，若有河流通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)，則將會(huì)導(dǎo)致工程周期、進(jìn)度以及所采用的技術(shù)都可能會(huì)受到牽連，且還可能會(huì)對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。因此為了確保在開(kāi)展水工施工作業(yè)時(shí)能夠始終保持施工場(chǎng)地干燥，便需用到圍堰維護(hù)基坑，將水流引至預(yù)定泄水建筑體并排放向下游，以便為水利工程大壩施工提供以良好的施工環(huán)境，但同時(shí)也需考慮到在實(shí)際應(yīng)用導(dǎo)流技術(shù)之時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到實(shí)際的施工環(huán)境來(lái)具體選擇。在水利工程項(xiàng)目的長(zhǎng)期發(fā)展階段，人們逐漸積累起了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)于相關(guān)新型施工技術(shù)與材料的應(yīng)用也使得水利工程大壩施工取得了一定的發(fā)展與進(jìn)步，目前在開(kāi)展水利工程大壩施工之時(shí)主要的施工流程可總結(jié)為以下3個(gè)階段：①?lài)邠跛跗谑┕るA段，這一階段主要河床節(jié)流直至壩體修建到圍堰高程之上的階段。②壩體擋水中期施工階段，在工程施工進(jìn)入到這一階段后，導(dǎo)流泄水建筑物還未完全堵塞，汛期也主要是通過(guò)壩體來(lái)實(shí)現(xiàn)擋水。伴隨著壩體高程的不斷增加，整個(gè)庫(kù)區(qū)容量也將明顯增大，屆時(shí)相應(yīng)的大壩防洪能力也將會(huì)有顯著性提升。③后期導(dǎo)流階段，這一階段即由導(dǎo)流泄水建筑物封堵至大壩全面修建至設(shè)計(jì)高度的階段，此時(shí)泄水建筑物也將會(huì)同時(shí)投入到實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中。

3 導(dǎo)流施工原則與技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工原則

1)水文情況。

在水文方面所含括的影響因素多種多樣，其中不僅包含有各個(gè)時(shí)期水位所發(fā)生的改變狀況，水流量的變化幅度，洪水在汛期與枯水期的高程，冬季流冰和冰凍狀況等都將會(huì)對(duì)最終的導(dǎo)流方案選取產(chǎn)生直接性的影響。如水位變化幅度有著顯著性的差異，甚至要用到過(guò)水圍堰方式來(lái)準(zhǔn)許基坑短時(shí)間內(nèi)將導(dǎo)流淹沒(méi)，在冬季時(shí)節(jié)對(duì)于存在流冰現(xiàn)象的河流，必須要顧及到如何宣泄流冰問(wèn)題。

2)地形條件。

在實(shí)際的水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，河床和岸邊地形，對(duì)于導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生巨大影響。如河道寬度較大，在施工過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)能夠滿足于一定的通航需求，通常便可采取分期導(dǎo)流的方式；反之若是河床寬度較小，兩岸陡峭，河谷縱深大，便可有限選取隧洞導(dǎo)流方式。

3)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件。

在確定最終的施工導(dǎo)流方案前，要對(duì)所采用的導(dǎo)流技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性展開(kāi)全面評(píng)估，同時(shí)考察河床的可能束窄情況、圍堰結(jié)構(gòu)與修筑方法、基坑排水方式等，均應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件來(lái)加以考量。如在面臨覆蓋層厚度較大、透水性強(qiáng)的河床，必須切實(shí)處理好圍堰地基抗沖刷、防滲漏等處理措施，要確保在滿足施工要求的前提下，盡可能提高巖基河床分期導(dǎo)流的束窄度。

3.2 技術(shù)應(yīng)用

1)分段圍堰。

這一種導(dǎo)流施工技術(shù)方法是依據(jù)時(shí)間先后將圍堰施工分成多個(gè)步驟階段來(lái)開(kāi)展，并采取精細(xì)化的維護(hù)處理工作。然而在具體的施工過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到所分成的施工區(qū)段也不宜過(guò)多，以避免導(dǎo)致整體工程施工變得過(guò)于繁瑣，并由此使得整體工程項(xiàng)目施工時(shí)間延長(zhǎng)。此外，在實(shí)際的施工過(guò)程當(dāng)中還應(yīng)布設(shè)底孔，以起到暫時(shí)性泄水通道的效果，并綜合利用有關(guān)力學(xué)技術(shù)之時(shí)，對(duì)底孔方位與高程展開(kāi)精準(zhǔn)分析。權(quán)衡實(shí)際的工程施工狀況、施工結(jié)構(gòu)和泄洪能力情況，加強(qiáng)對(duì)施工高度差的合理化控制。為確保水利工程項(xiàng)目的整個(gè)施工環(huán)節(jié)能夠在汛期到來(lái)之時(shí)依舊可如期進(jìn)行，還需在前期施工階段預(yù)先設(shè)置缺口。

2)涵洞導(dǎo)流。

這一項(xiàng)導(dǎo)流施工技術(shù)主要是利用在下游修筑擋水圍堰來(lái)達(dá)到預(yù)期的導(dǎo)流目的，以促使水流可在通過(guò)涵洞之后進(jìn)入到下游。涵洞導(dǎo)流方式大多是應(yīng)用在水閘亦或是整體規(guī)模一般的土石水壩工程施工環(huán)節(jié)，在分期導(dǎo)流施工的后期階段也時(shí)常會(huì)用到涵洞導(dǎo)流施工技術(shù)。采用涵洞導(dǎo)流在具體施工時(shí)需布設(shè)呈直線方式，同時(shí)還要確保能夠具備有較為優(yōu)異的進(jìn)出口形式，以保障水流量能夠得以順利通過(guò)，而不會(huì)出現(xiàn)淤泥堆積、阻塞涵洞口的情況發(fā)生，并且也能夠避免出現(xiàn)滲漏情況。采取涵洞導(dǎo)流施工其整個(gè)工程作業(yè)面相對(duì)偏大，在施工效率方面有著十分顯著的優(yōu)勢(shì)性，實(shí)際操作起來(lái)十分簡(jiǎn)便，尤其是其造價(jià)成本相對(duì)低廉，有著良好的經(jīng)濟(jì)適用性特點(diǎn)。

3)隧洞導(dǎo)流。

在采用隧洞導(dǎo)流技術(shù)之時(shí)必須要結(jié)合實(shí)際的地形來(lái)加以應(yīng)用，需采取直線布局方式，若需轉(zhuǎn)彎便要在前后位置提前布設(shè)出直線，轉(zhuǎn)彎位置的半徑通常是隧洞5倍以上的寬度，轉(zhuǎn)彎區(qū)域附近的角度應(yīng)低于60°。隧洞軸線要避免與斷層、巖層及破碎帶呈平行狀態(tài)，整體角度應(yīng)≥45°，將隧洞進(jìn)出口以及河床主流流向夾角采取適當(dāng)控制，并使之要能夠與上下游圍堰保持一定的距離?？紤]到隧洞施工往往成本費(fèi)用較高，而且泄水能力一般，因此在汛期通常不采用這一種施工技術(shù)，多是以填淹基坑的方式進(jìn)行施工。然而針對(duì)水利施工現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)流量相對(duì)較小，河流地帶狹窄亦或是連桿地形陡峭的環(huán)境，則多以采用隧洞導(dǎo)流技術(shù)為主，通常在采用這一項(xiàng)施工技術(shù)之時(shí)多余永久隧道相結(jié)合使用，以降低整體工程成本費(fèi)用。

4)明渠導(dǎo)流。

這一種導(dǎo)流技術(shù)應(yīng)用大多是應(yīng)用于所選取的壩址河床較窄，亦或是覆蓋較深的條件下。于灘地或是河岸上的開(kāi)鑿導(dǎo)流渠道即為明渠導(dǎo)流。在具體施工時(shí)主要是在上下游修筑圍堰，以促使水量由渠道進(jìn)入下游，多用在岸坡相對(duì)較為平緩亦或是灘地更加寬闊的平原河道，當(dāng)然在一些施工場(chǎng)地河流附近本就有的河道中也可予以應(yīng)用，這樣不但能夠大幅度減低工程工作量，同時(shí)還可剩下一大筆的成本支出。

4 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，隨著近年來(lái)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水利工程建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量也越來(lái)越多。在目前的水利工程大壩施工中為了能夠確保水工建筑保持在干地上施工，采用圍堰維護(hù)基坑，并把水流引向預(yù)定泄水建筑物泄向下游的施工導(dǎo)流得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。這一項(xiàng)施工技術(shù)能夠?yàn)楸Ｕ纤こ檀髩问┕さ捻樌M(jìn)行提供重要的基礎(chǔ)性保障支持，因此完善施工流程，依據(jù)相關(guān)的施工原則來(lái)開(kāi)展施工作業(yè)，將有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)流技術(shù)的充分利用，并可促進(jìn)水利工程施工質(zhì)量的全面提升。

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