截流技術(shù)在水利施工技術(shù)中的應(yīng)用探討

史志奇

(平?jīng)鍪谢菝穹康禺a(chǎn)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，甘肅 平?jīng)?744000)

當(dāng)今社會(huì)時(shí)代下，清潔與可再生能源的應(yīng)用成了可持續(xù)發(fā)展理念實(shí)踐過(guò)程中的一部分重要內(nèi)容，并且此問(wèn)題被各界普遍關(guān)注。然而由于截流技術(shù)的開(kāi)發(fā)及利用時(shí)間比較長(zhǎng)的緣故，在技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面也都相對(duì)較為成熟，開(kāi)發(fā)速度自然同樣較快?；诖?，開(kāi)始有越來(lái)越多的水利及水電工程出現(xiàn)在大眾視野中。水閘施工是水利水電工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，且此環(huán)節(jié)的施工恰恰直接與整體的施工質(zhì)量關(guān)聯(lián)在一起，因此，對(duì)于此環(huán)節(jié)的施工要求一定要在相關(guān)監(jiān)管部門的監(jiān)督下進(jìn)行施工。

1 截流概述

截流是通過(guò)堵截河水使河水流向預(yù)定通道的一項(xiàng)工程，而往水中拋投物料填筑戧堤的環(huán)節(jié)稱為進(jìn)占。此外龍口是兩岸進(jìn)占之后預(yù)留的河道泄流口門。為進(jìn)一步避免龍口河床或戧堤端部經(jīng)河水沖刷摧毀，通常都需要防沖和加固龍口范圍。將龍口閉合之后，將水流攔斷的流程又稱為合龍，而閉氣則是在合龍之后戧堤迎著水面采取必要的防滲措施對(duì)滲漏通道進(jìn)行封堵。

截流屬于水利工程施工過(guò)程中的一項(xiàng)重要且極具風(fēng)險(xiǎn)性的項(xiàng)目，施工中必須保證計(jì)劃周密且要做足準(zhǔn)備工作，此外還必須要有一定的拋投強(qiáng)度，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)一指揮。傳統(tǒng)人們往往會(huì)使用桔料、土石、柳枝等一些材料來(lái)堤防堵口和截流，且經(jīng)長(zhǎng)期嘗試之后經(jīng)驗(yàn)比較豐富。但是現(xiàn)代截流工程中大部分都使用的是混凝土異形體或大塊石等材料，且施工過(guò)程中會(huì)應(yīng)用大型的自卸汽車或者推土機(jī)來(lái)完成。

2 水利施工中的截流施工工藝

2.1 爆破截流技術(shù)

爆破截流技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)比較明顯，但卻又存在很多問(wèn)題。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于速度快、實(shí)效性佳，但在遇到部分環(huán)境惡劣且質(zhì)地堅(jiān)硬的情況時(shí)，則又會(huì)體現(xiàn)出很明顯的交通環(huán)境不佳等水利施工效果。爆破在施工中能夠強(qiáng)烈沖擊周圍巖石層及土層，并使其快速合攏，排除水流在外，工作人員在這種情況下根本不需要大量的人力勞作，僅需修正滲漏區(qū)巖石堆積層或承壓能力較低區(qū)域即可，這樣能在減少人力資源消耗的同時(shí)，有效降低機(jī)械設(shè)備的耗費(fèi)程度。但爆破技術(shù)實(shí)踐過(guò)程中也容易遇到各種問(wèn)題，比如破壞周圍的地質(zhì)環(huán)境，爆炸殘余物質(zhì)污染水環(huán)境；爆破截流面上層部分穩(wěn)定性一般比較差，且可能頻繁出現(xiàn)滾石和落石，難以合理控制截流方向。最后，施工結(jié)束后，又很難拆除。因此，實(shí)際爆破截流技術(shù)施工過(guò)程中應(yīng)該注意，施工應(yīng)在不受周圍環(huán)境影響的情況下開(kāi)展實(shí)施。選擇爆破點(diǎn)時(shí)應(yīng)選在河流下游，反之截流效果往往不盡如人意。再者為使爆破截流穩(wěn)定性得到保證，應(yīng)密切關(guān)注施工水域或周圍天氣狀況，防止因大范圍降水而使?jié)B水問(wèn)題更加嚴(yán)重。

2.2 閘截流技術(shù)與具體施工方法

分析實(shí)際施工效果，閘截流當(dāng)屬常見(jiàn)且高效地截流方式中的一個(gè)，特別在遇到?jīng)_擊壓力比較大的河流截流時(shí)，閘截流技術(shù)的應(yīng)用恰恰能臨時(shí)截?cái)嗨鳎^而有效釋放河流壓力，保證水利工程在高壓環(huán)境下展開(kāi)施工，保障工程順利實(shí)施。

2.3 投拋塊料法

截流技術(shù)中，投拋塊料技術(shù)并不常見(jiàn)，此技術(shù)多被應(yīng)用在一些地形復(fù)雜且水流流域較深的區(qū)域，實(shí)際施工可應(yīng)用的材料有:大石塊、填充料或石料等。借助施工前設(shè)計(jì)的方案拋投至需要截流的區(qū)域。所以，設(shè)計(jì)施工方案時(shí)都要結(jié)合拋投區(qū)域的實(shí)況或設(shè)計(jì)截流合攏位置最終確定拋投范圍。針對(duì)實(shí)操狀況來(lái)看，投拋塊料技術(shù)對(duì)操作的要求不高，且資金耗費(fèi)也比較少。然而，考慮到大量拋投填充料會(huì)嚴(yán)重污染水源，破壞施工水域或周遭生態(tài)水域。因此，利用此方式截流時(shí)，基本都是在環(huán)境污染程度較嚴(yán)重的水域展開(kāi)，或部分小型水利工程中因其使用填充料比較少，同樣能使用[1]。

2.4 下閘截流施工法

水利工程泄水截流施工過(guò)程中往往要往泄水道中建設(shè)閘墩，此時(shí)就要應(yīng)用到下閘截流技術(shù)。如遇渾然天成的河流，則需要結(jié)合實(shí)況來(lái)使用截流閘，然后再進(jìn)行下閘截流，采用此方法的工程比較少，其中著名的三峽工程就是一個(gè)典例[2]。

3 水利工程中截流技術(shù)

一般情況下，截流拋投的方式可以分為平堵、平立堵、立堵等。

3.1 平堵截流

平堵是在龍口處架設(shè)浮橋或棧橋以及其它的跨河設(shè)施，順著龍口全線一層層均勻地拋投物料，直到戧堤露出水面為止。此環(huán)節(jié)具備良好的水力學(xué)條件，且物料的質(zhì)量又比較輕，施工場(chǎng)地也比較寬，同時(shí)拋投強(qiáng)度比較大，投資成本較高，需要充分做好前期的施工準(zhǔn)備。通常平堵截流的龍口流速較小，且水流量分布比較均勻，所以施工過(guò)程中可適當(dāng)?shù)剡x用一些材質(zhì)較輕的截流施工材料。待采購(gòu)?fù)瓴牧现笤儆闷囘\(yùn)行，當(dāng)然汽車可以自由地停留于浮橋上面，以確保河流全線拋擲截流材料，致使有效地縮短施工工期。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，如果往河道上面鋪設(shè)浮橋會(huì)在一定程度上影響到水運(yùn)，導(dǎo)致工程的施工量增加，所以，日常見(jiàn)到的平堵截流施工技術(shù)多應(yīng)用于棧橋、浮橋及纜道工程中。

3.2 立堵截流

立堵是從龍口一端向另一端或由兩端往龍口同時(shí)拋投進(jìn)占的過(guò)程，使龍口慢慢束窄直到合攏為止。具體施工的過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但是龍口的單寬流量比較大，且流速也高，施工場(chǎng)地較為狹窄，因此它的拋投強(qiáng)度是受限的，施工難度系數(shù)也比較高。實(shí)際施工當(dāng)中也可以采取上下游雙戧或多戧堤進(jìn)占的立堵方式進(jìn)行，致使錯(cuò)差能夠分散開(kāi)，繼而降低截流難度。假如選用立堵法截流方式，則無(wú)需鋪設(shè)河床，同時(shí)這種施工方式比較簡(jiǎn)便，施工成本也比較低，這便是這種施工方式比較受歡迎的主要原因。然而，采用這種截流方法也并非沒(méi)有缺陷，通常截流施工中，水運(yùn)條件都比較惡劣，尤其龍口寬度比較大，水流量也大，流速相對(duì)較快。另外基本上水流都是繞過(guò)截流堤底部的，這樣容易產(chǎn)生立軸漩渦，從而使整體河流比較穩(wěn)，此間容易沖刷河床；部分區(qū)域施工中，由于流速不均勻且所需截流材料比較多，致使工程施工成本沒(méi)有辦法有效控制。此環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)用立堵法截流施工方式，多體現(xiàn)出水流量大且覆蓋層薄的河床特點(diǎn)，因此需要結(jié)合實(shí)況采取必要的措施。

3.3 平立堵截流

平立堵屬于平堵與立堵二者的有效結(jié)合，先進(jìn)行立堵，然后再架橋平堵。時(shí)至今天，我國(guó)的長(zhǎng)江葛洲壩水利樞紐在1981年1月進(jìn)行的大江截流屬于迄今為止截流規(guī)模最大的工程，總體截流流量為4 800m/3s，落差最大可達(dá)到3.23m，流速最高7m/s，最大拋投強(qiáng)度為7.23萬(wàn)m，屆時(shí)截流歷經(jīng)36h 23min[3]。

4 截流技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用施工方法

4.1 截流設(shè)計(jì)流量的確定

截流施工過(guò)程中，要求工作人員必須特別重視截流流量的確定環(huán)節(jié)，且必須在此基礎(chǔ)上開(kāi)展相應(yīng)的工作。選擇截流流量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需保證所選截流流量的特殊性和針對(duì)性。設(shè)計(jì)截流流量時(shí)必須結(jié)合工程實(shí)況出發(fā)，綜合分析施工現(xiàn)場(chǎng)的水文條件、施工環(huán)境等各方面因素，確保設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。通常來(lái)說(shuō)，水利工程設(shè)計(jì)施工都會(huì)依照重現(xiàn)年法及水文氣象預(yù)報(bào)修整法來(lái)確定施工區(qū)域的流量，另外還需要結(jié)合工程的重要程度來(lái)確定截流時(shí)段重現(xiàn)期，一般平均在5-10月左右。此外也會(huì)應(yīng)用其它方法來(lái)確定截流時(shí)段的設(shè)計(jì)截流流量，這其中，頻率法就屬于一種方法，緊跟著再憑借已經(jīng)確定的截流時(shí)段選取適當(dāng)?shù)念l率以作為設(shè)計(jì)流量。在確定截流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)會(huì)應(yīng)用到頻率法，但不是用于初設(shè)階段，假如截流之前就已經(jīng)有預(yù)報(bào)流量，這種情況下就需要適當(dāng)修改設(shè)計(jì)。然而針對(duì)一些規(guī)模較大的截流工程而言，大致都會(huì)選擇流量，之后再分析流量的大小，另外預(yù)測(cè)可能發(fā)生的概率，最后一步會(huì)根據(jù)幾個(gè)流量模型進(jìn)行分析，利用分析得到的結(jié)果計(jì)算截流。

4.2 水?dāng)嗝娴奈恢门c寬度的確定

設(shè)計(jì)攔河閘壩的水?dāng)嗝嫖恢脮r(shí)必須要以具體的設(shè)計(jì)要求為依據(jù)，繼而科學(xué)合理地調(diào)整河流泄洪量，切忌其影響到人們的正常生活。通常來(lái)說(shuō)，水?dāng)嗝娴奈恢枚即_定于戧堤軸線上，但戧堤軸線則是經(jīng)綜合分析之后河流兩岸以及河床的地質(zhì)、河流所處地形狀況、河流水運(yùn)狀況等因素條件下才決定的，因此，水?dāng)嗝嫖恢门c前述幾種條件因素均有密切關(guān)聯(lián)。鑒于水利工程截流施工中需要使用到許多施工材料的緣故，因此，選擇水?dāng)嗝鏁r(shí)必須要選在地理位置比較寬闊的地帶，以保證水?dāng)嗝娴膶挾?。確保適當(dāng)?shù)乃當(dāng)嗝鎸挾饶軌蚋兄诤侠砜刂剖┕げ牧系倪\(yùn)輸及有效控制泄洪量?？傮w來(lái)說(shuō)，地質(zhì)條件對(duì)水?dāng)嗝嫖恢玫挠绊懣蓮倪@幾個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)：如若在覆蓋層比較薄弱的情況下并且具備純天然保護(hù)屏障的地帶水?dāng)嗝娴男纬刹艜?huì)更容易，原因在于處于薄弱覆蓋層及純天然的保護(hù)屏障地帶能有效緩解水流對(duì)水?dāng)嗝嬖斐傻臎_擊，繼而延長(zhǎng)水?dāng)嗝娴氖褂脡勖?/p>

4.3 龍口位置與寬度的確定

一般設(shè)計(jì)龍口時(shí)，位置都是在截流戧堤軸線上，而所謂的戧堤軸線屬于工作人員在分析兩岸河床、水流運(yùn)動(dòng)及地形等多重因素之后，仔細(xì)斟酌確定的一條線。一旦確定了戧堤線，也就意味著整體工程龍口位置的確定。通常施工當(dāng)中必須保證龍口位置施工環(huán)境要寬廣，且交通必須保證便利，這樣更加便于儲(chǔ)存施工材料，此外，這種情況下也可以保證過(guò)往車輛交通便利，繼而滿足工程施工的部分需求。選擇工程地質(zhì)環(huán)境時(shí)，需要結(jié)合實(shí)況，盡可能選擇覆蓋層比較薄弱的龍口位置，同時(shí)由于龍口具備姣好的純天然保護(hù)作用，又能更大程度上降低水流導(dǎo)致的各種危害，有效延長(zhǎng)龍口的使用壽命。對(duì)比水利工程來(lái)說(shuō)，應(yīng)該確定龍口的位置在主流出口處，目的是為了做好水庫(kù)泄洪的準(zhǔn)備工作，繼而全面提升水利工程的整體安全性能[4]。

5 水利截流工程中的施工難點(diǎn)

本身水利工程的建設(shè)施工就屬于一項(xiàng)龐大復(fù)雜的工程，其截流工程亦是如此，由于工程龐大，且環(huán)境危險(xiǎn)系數(shù)高，施工環(huán)節(jié)多等工程特點(diǎn)的影響，水利截流工程施工的難度系數(shù)也相對(duì)比較高，一般來(lái)說(shuō)，在水利截流工程施工過(guò)程中，主要工程施工難點(diǎn)應(yīng)該從以下幾方面控制，必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，力求縮短工期，減少施工成本。

5.1 截流工程在施工過(guò)程中要加大分流量，改善河流分流的條件

在水利截流工程施工過(guò)程中，如果想要加大河流分流量，有效改善河流分流的條件，第一步必須先確定好導(dǎo)流結(jié)構(gòu)截面尺寸的大小，然后再利用斷面標(biāo)記相應(yīng)的高度。緊跟著在河流下游開(kāi)挖航道并且完成圍堰結(jié)構(gòu)的爆破工作，此環(huán)節(jié)要求相關(guān)工作技術(shù)人員必須合理確定相應(yīng)的位置。鑒于實(shí)際施工當(dāng)中時(shí)常會(huì)遇到因河流下游開(kāi)挖難度太大而導(dǎo)致上下游航道規(guī)模不能達(dá)標(biāo)的情況，因此往往會(huì)形成較大的截流落差。

5.2 水?dāng)嗝嫠麠l件的轉(zhuǎn)換

如果想要成功避免水利截流施工過(guò)程中的水文落差較大問(wèn)題，必須在設(shè)計(jì)時(shí)就注意控制水文落差不超過(guò)3m。一旦水文落差大于4m，就必須要采用單戧堤來(lái)完成河流截流，但采取這種措施的前提是保證河流載流量較小。如果河流載流量太大，如果再應(yīng)用單戧堤來(lái)控制水文落差則容易適得其反，然而如果建立并使用雙戧堤、寬戧堤或者三戧堤則又可以成功地分散水文產(chǎn)生的較大落差，繼而達(dá)到截流的目的。

5.3 投拋物料穩(wěn)定性的增大

通常情況下，在水利截流工程施工中，投拋的物料都具有構(gòu)架較大等特點(diǎn)，然而為了進(jìn)一步提升投拋物料的穩(wěn)定性，一般都要在水?dāng)嗝嫦掠挝恢?，即平行于戧堤軸線的位置設(shè)置相應(yīng)的欄石坎[5]。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在水利工程施工中，導(dǎo)截流屬于施工中的一個(gè)重要部分，一般施工質(zhì)量的優(yōu)劣及施工方式的合理選擇，恰恰可以影響整體水利工程的質(zhì)量及工程進(jìn)度，此外也波及施工產(chǎn)生的成本費(fèi)用及后期工程運(yùn)行的安全性。只要有其中一個(gè)施工環(huán)節(jié)處理工作做得不好，都很有可能埋下質(zhì)量安全隱患，以至于威脅到人們的生命安全。因此，水利施工應(yīng)該結(jié)合工程實(shí)況選取合理的導(dǎo)截流方式，確保工程能夠順利展開(kāi)。