南水北調(diào)中線某工程段施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

魯向坤

摘? 要：施工導(dǎo)流是工程施工組織設(shè)計(jì)的重要組成部分，對(duì)整個(gè)工程具有重大意義。文章結(jié)合工程水地質(zhì)條件和工程段施工導(dǎo)流目的，確定了適合該工程的導(dǎo)流方案，采用全斷面圍堰法導(dǎo)流方式，輔助導(dǎo)流采用明渠導(dǎo)流。并且按照標(biāo)準(zhǔn)要求，通過(guò)計(jì)算，獲取了圍堰、明渠斷面設(shè)計(jì)，以及施工截流和基坑排水具體實(shí)施方法。

關(guān)鍵詞：施工導(dǎo)流;施工組織;全斷面圍堰法;明渠導(dǎo)流

中圖分類號(hào)：TV551.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）25-0091-02

Abstract： Construction diversion is an important part of engineering construction organization design and is of great significance to the whole project. In this paper， combined with the engineering water geological conditions， combined with the construction diversion purpose of the engineering section， the diversion scheme suitable for the project is determined， and the full-section cofferdam method is adopted to guide the flow， and the auxiliary diversion is guided by the open channel. According to the standard requirements， through the calculation， the design of the cofferdam and open channel section as well as the concrete implementation method of construction interception and foundation pit drainage are obtained.

Keywords： construction diversion; construction organization; full face cofferdam method; open channel diversion

1 工程概況

該工程段位于河南省中部，屬溫帶季風(fēng)性氣候，年均降水量為645.5mm，年最低氣溫-0.2℃，年最高氣溫為27.5℃，月最大平均含沙量為4.7kg/m3。工程段總長(zhǎng)度為10km，底坡1/25000，渠線處在黃河淮河沖擊平原上，其上分布有河谷和崗地，地勢(shì)大致沿渠線呈西高東低、南高北低的趨勢(shì)。預(yù)測(cè)多年最高地下水位為113.17-127.02m，一般高于渠底板，地下水位的變化受降雨等因素影響較大。根據(jù)2004年4月中國(guó)地震局分析預(yù)報(bào)中心編制的《南水北調(diào)中線工程沿線設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃報(bào)告》，本渠段地震震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅶ度。 因本工程河道較窄，工期較緊，而且枯水期流量較小，采用全斷面圍堰法導(dǎo)流的方式，輔助導(dǎo)流采用明渠導(dǎo)流的方式。

2 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

2.1 圍堰設(shè)計(jì)

圍堰型式的選擇應(yīng)本著就地取材，簡(jiǎn)約經(jīng)濟(jì)的目的，因本工程渠段內(nèi)可用挖方土料分布廣，厚度大，儲(chǔ)量大，且滿足關(guān)于均質(zhì)壩土料的要求，因此采用均質(zhì)土圍堰的型式。圍堰高程等于渠道水深加上一定安全超高，渠道水深采用試算法確定，即先假定一系列的渠道水深h0，通過(guò)水力計(jì)算可得到一系列流量Q，選擇與設(shè)計(jì)流量相近的水深作為渠道正常水深hz。已知，工程段河流在枯水期的流量為7.2m3/s，圍堰屬4級(jí)土石圍堰，對(duì)應(yīng)安全加高為0.5m。通過(guò)計(jì)算，渠道水深為1.3m時(shí)，河流流量為7.3m3/s，與設(shè)計(jì)流量最為接近，故取渠道水深為1.3m，圍堰高度取值1.8m。根據(jù)已有土石圍堰設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般土圍堰頂寬≥1.5m，迎水面邊坡不小于1：2，背水面邊坡不小于1：1，本工程取圍堰頂寬為3m，迎水面邊坡取為1：2，背水面邊坡取1：1.5，上下游圍堰尺寸取相同值，圍堰是均質(zhì)土圍堰，本身防滲性較好，無(wú)需再做防滲體。

2.2 明渠斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程的渠道資料，渠道沿線至地下5m范圍內(nèi)地層主要有黃土狀粉質(zhì)壤土及重粉質(zhì)壤土構(gòu)成，允許不沖流速為0.7-1.0m/s，渠道邊坡1.5-2.0，該渠段壤土較多，水力半徑為1.12，故可計(jì)算得該渠段不沖允許流速為0.7×1.12a=0.7×1.120.250=0.72m/s，選擇本明渠邊坡為2.0。已知，平均流量為7.2m3/s，渠道水深1.3m，求取過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為A=Q/V=7.2/0.72=10m2，斷面平均寬度為 =A/h0=10/13=7.69m。按照明渠邊坡設(shè)計(jì)，渠道頂寬比的寬多4×1.3=5.2m，則明渠底寬為5.09m，渠道頂寬為10.29m，另外實(shí)際請(qǐng)款下為了安全起見(jiàn)，明渠應(yīng)有一定安全高度，本文設(shè)計(jì)為0.2m，故明渠高度取值為1.5m。

3 施工截流

本設(shè)計(jì)采用立堵法截流，即將截流材料從龍口一端向另一端，或從兩端向中間拋投進(jìn)占，立堵法節(jié)流一般適用于大流量，巖基或覆蓋層較薄的巖基河床，對(duì)于軟基河床只要護(hù)底措施得當(dāng)。按照截流時(shí)間選擇原則，盡可能在較小流量時(shí)截流，但必須考慮到其他工程進(jìn)度的完成，為保證截流以后的基坑工作的及時(shí)完成，截流日期應(yīng)盡量提前，截流時(shí)段一般選用枯水期初，所以本工程選在10月-12月。并且采用截流時(shí)段10年重現(xiàn)期的月平均流量來(lái)確定截流標(biāo)準(zhǔn)定為1.75m3/s。

截流龍口位置設(shè)在河床主流部分，方向與主流順直為宜，且龍口寬度盡量窄些，為了提高龍口的抗沖能力需對(duì)龍口加以保護(hù)，保護(hù)措施有護(hù)底和裹頭，護(hù)底采用拋石的方法，裹頭采用石塊將戧堤保護(hù)起來(lái)。龍口寬度主要根據(jù)水力計(jì)算來(lái)確定，本工程截流流速較小，可以采用土料進(jìn)占，根據(jù)土料的截流適用流速算出龍口寬度b=Q/（h0×V）=2.25m。

4 基坑排水

為了順利開展基坑的施工作業(yè)，就要進(jìn)行基坑滲水及積水的排除。基坑排水分為基坑開挖前的初期排水和基坑開挖及建筑物施工過(guò)程中的經(jīng)常性排水。

4.1 初期排水

初期排水量一般根據(jù)地質(zhì)情況、工程等級(jí)、工期長(zhǎng)短及施工條件等要素，參考工程經(jīng)驗(yàn)，見(jiàn)式1。本工程初期排水時(shí)間定為5天。因?yàn)榛铀顬?.3m，基坑長(zhǎng)度大約450m（渡槽長(zhǎng)400m再加上約50m邊距），基坑寬度為68m（渡槽寬18m加50m邊距），經(jīng)計(jì)算初期排水量為663m3/h，考慮到降水等其他因素的影響，初期排水量應(yīng)大于670m3/h。

其中：Q：初期排水量;V：基坑排水體積;T：初期排水時(shí)間

4.2 經(jīng)常性排水

經(jīng)常性排水一般包括滲水，降水和棄水這三部分，由于本工程圍堰為均質(zhì)土圍堰，滲透系數(shù)較小，故不考慮滲水影響。關(guān)于降水部分，本工程6-9月為汛期，其他時(shí)間為枯水期，枯水期天數(shù)n=365-30-30-31-31=243天，枯水時(shí)段降雨總量=645.5-420.2=225.3mm，枯水時(shí)段的天平均降雨量為225.3÷243=0.93mm（枯水期天數(shù)為243天），基坑集雨面積可取為基坑面積的1.5倍取為45900m2，降雨集雨量=45900×0.00093=42.687m3，降雨排水強(qiáng)度Q=42.687÷24=1.778625m3/h，關(guān)于施工棄水，施工棄水主要是混凝土養(yǎng)護(hù)所用的水量，混凝土養(yǎng)護(hù)期是28天，每立方米混凝土養(yǎng)護(hù)用水約1m3，根據(jù)資料，混凝土澆筑最大強(qiáng)度是17809m3/月，所以施工棄水排水強(qiáng)度Q為26.5m3/h，故經(jīng)常性排水的排水量=1.78+26.5=28.28m3/h。

4.3 排水布置

基坑的排水布置一般包含排水站、排水管道以及集水坑和集水溝渠的布置。

（1）排水站布置

初期排水時(shí)，排水站的布置應(yīng)根據(jù)基坑內(nèi)水深的多少，可采用固定式排水站或浮動(dòng)式排水站，當(dāng)基坑水深大于5m時(shí)，應(yīng)采用多級(jí)排水站或浮動(dòng)式排水站，因?yàn)榛铀钶^大時(shí)浮動(dòng)式排水站可以隨著基坑水位上下浮動(dòng)，可以減少設(shè)備臺(tái)數(shù)，降低排水投入。本工程基坑水深大于5m，應(yīng)采用浮動(dòng)式排水站。排水站布置要注意盡可能排除基坑最低處的水，盡量縮短排水管道，避免與與基坑交通發(fā)生干擾。

（2）排水管道布置

初期排水時(shí)宜采用膠管和鋼管，因?yàn)檫@兩種材質(zhì)重量較輕，特別適合浮動(dòng)式排水站，能使其更好的適應(yīng)基坑水位的變化，鑄鐵管多用于經(jīng)常性排水，因?yàn)槠涫褂脡勖^長(zhǎng)。排水管道的布置應(yīng)力求管身短，盡可能不影響基坑的交通，并且給其維修與養(yǎng)護(hù)提供良好的施工環(huán)境。

（3）集水坑和集水溝渠的布置

集水坑與集水溝渠的作用是匯集基坑內(nèi)的水，將水集中于其中，再由排水站排出基坑以外。因?yàn)槌跗谂潘畷r(shí)間較短，所以無(wú)需布置固定的集水坑，集水坑的布置要求要將基坑內(nèi)的水盡可能匯集于其中，集水坑的容量要求是保證經(jīng)常性排水的正常運(yùn)行。集水坑的高程要求是低至使得基坑內(nèi)大部分水能匯入其中，基坑局部低洼處的水應(yīng)用小型水泵抽入集水坑中。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合本工程設(shè)計(jì)目的及地址情況，確定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為4級(jí)，導(dǎo)流流量為7.2m3，采用明渠輔助導(dǎo)水，明渠高度1.5m，截流部分參照了相關(guān)規(guī)范，選取立堵雙戧的截流方式，選取了截流時(shí)段和截流流量，確定了口位置。基坑排水部分主要進(jìn)行了基坑初期排水和經(jīng)常性排水計(jì)算，并進(jìn)行了排水布置和排水設(shè)備選取。

參考文獻(xiàn)：

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