水利工程施工中明渠導流降水施工研究

趙文成

現代水利工程中，導流施工是必不可少的一環，常見的導流施工技術有涵管法、明渠導流及隧洞導流等，而且隨著現代水利工程科技發展，導流施工技術也在不斷進步。基于此，文章結合某水利工程實例，針對其明渠導流降水施工進行了論述，以期為水利事業發展貢獻一力量。

現階段，國內的水資源短缺問題比較嚴峻，且南北水資源不協調。興建水利工程可以實現對水資源的合理化利用，也可以在一定程度上保護水資源。

為保障水利工程如期保質的完成建設任務，導流降水施工是非常關鍵的一個環節，可以有效減小水流對整個水利工程的影響，方便后續施工。因此，水利工程建設過程中，應結合實際需要選用合適的導流降水施工技術，為整個水利工程高效優質的開展提供保障。

一、工程概況

某水利樞紐工程由船閘、節制閘和跨河交通橋組成，新建節制閘設置在主河道內，為形成干地施工條件，需要將河水進行導流，因主河道右側具有寬闊的灘地，因此選用導流明渠進行導流。導流明渠設置在節制閘右側灘地內，全長2380.46m，設計過流能力為枯水季節20年一遇，設計流量1500m3/s。原始地面高程為72.0m～73.0m，進水口底部高程62.5m，出水口底部高程60.5m，渠底寬30m，邊坡1:2.5，在高程66.5m和71.0m處各設置一道3m平臺，上口寬約94.5m～104.5m。

導流明渠護砌：高程71.0m以上部分的坡面不再護砌；高程71.0m～66.5m之間的坡面，采用模袋砼護砌；高程71.0m、66.5m各設兩個平臺，各設一道混凝土灌砌塊石格梗；進口段渠底采用預制鉸鏈式砼預制塊護砌（厚度不小于150mm）、其余渠底采用砂肋軟體排護砌；進口段66.5m～60.5m以下邊坡采用預制鉸鏈式砼預制塊護砌（厚度不小于150mm）、其余部分采用模袋混凝土護砌。

導流明渠設計開挖土方共161.6萬m3，疏浚方共26.1萬m3，模袋混凝土護坡為1.76萬m2，砂肋軟體排護底1.24萬m2，灌砌塊石格梗0.12萬m3，鉸鏈式混凝土預制塊護坡0.5萬m2。

二、明渠導流降水方案設計

導流明渠全長2380m，渠底坡度為1%，渠底高程為62.5～60.5m，因臨近主河道，地下水位極高，且地質條件均為粉砂，開挖至高程66.5m時已出現明水，必須采取有效的降水措施方能保證導流明渠開挖及護砌施工。按照現場實際情況，將導流明渠劃分為上、中、下游三段，分別采取不同的降水措施。即，在導流明渠上游（樁號K0+000～K1+030）段，因開挖深度小，距河道較遠，只采用管井降水方案；導流明渠中游（樁號K1+030～K1+940）段，充分利用船閘永久防滲體（多頭小直徑深層攪拌樁）進行截滲，采用截滲加管井的組合降水方案；在導流明渠下游（樁號K1+940～K2+380）段，充分考慮工期及造價因素，決定采用12m拉森鋼板樁進行截滲，拉森鋼板樁與船閘永久防滲體連接，在導流明渠開挖范圍內形成半包圍防滲，待導流明渠施工完成后拔除，拉森鋼板樁防滲體軸線長度約為700m，此段采用截滲加管井的組合降水方案。降水井布置情況見表1。

表1 降水井直徑、井深、數量

排水系統：降水井采用2.2kw水泵，抽水管采用50mm硬塑料管與泵連接，井外排水管采用Φ50mm軟塑管，沿導流明渠兩側渠頂布置尺寸為1200*1000（mm）的排水明溝各一道，降水井內地下水經水泵提升至排水溝，排水溝底坡度為1%，經匯流后自然排水進入河道。

三、明渠導流降水施工

1.施工前準備

為保障此次水利工程明渠導流降水施工達到預期效果，施工前的準備工作必須做充足。首先，深入現場針對其地質條件、地下管網分布情況、四周建筑物情況及上方高壓線情況等做詳細全面的調查，并制成相應的勘測報告，在必要位置做醒目標識。其次，結合勘測報告編制明渠導流降水施工計劃方案，明確基礎標高、技術措施、機具及相關規范標準等，并做好技術交底。最后，做好“三通一平”，引測及定位高程點、坐標點及水準點等，以此來保障后續明渠導流降水施工工作順利開展。

2.施工方法

（1）測量定位

具體施工前，依據施工圖紙，測放降水井的中心點。正常情況下，控制降水井位偏差＜0.5m，若有障礙物影響而導致井位偏差過大的情況下，要對不利點的降深進行驗算。同時，也要對每個降水井位置做明顯的標志，若有需要的話，也可將鋼纖打入地下30cm，并灌注石灰粉，以此來做標記。

（2）鉆孔定位

將井位點當做中心、以直徑700mm畫圓，并往下挖開0.5m，以此作為井口。繼續挖到原狀土后為止，且查看確認地下沒有管線或構筑物之后再開始放護筒，安放好護筒后，在其外側填筑粘土，以封隔表層雜填土，避免鉆井沖洗液出現漏失。

（3）樁機就位

待樁機就位后，及時利用水準儀進行找平，以保障樁機鉆進施工中的穩定性及安全性。并且也要保證起落鉆塔足夠的平穩及準確。鉆機就位后，其偏差要嚴控在20mm以內，并控制鉆塔垂直度偏差值要＜1%。

（4）鉆井

鉆井施工過程中，必須實時查看沖洗液的流失及耗損情況，并根據實際情況適當的補充一些水，使得孔內水位始終高于地下水位，可以有效保證孔壁的穩定性。控制沖洗液面到井口距離小于1m，必要的情況下，可以加入一定量的泥土制成泥漿，以防沖洗液漏失，進而避免出現塌孔現象。若鉆井期間出現了塌孔或斜孔問題，必須第一時間進行處理。發生縮孔的時候，要注意提動鉆具來對孔壁進行修擴，嚴控每次的沖擊時間不可太長，以防出現卡鉆現象。采取反循環方式向下進行鉆孔，鉆到設計標準要求的深度并深入0.50m～1m時為止。

（5）換漿

待鉆孔達到設計要求后，將鉆具提升約0.5m，并往孔內注清水，啟動反循環砂石泵進行換漿作業，利用抽筒把鉆孔底部的稠泥抽出去，并加入清水進行稀釋，直至泥漿密度達到1.05g/cm3，粘度達到18～20s，且泥漿不染手后為止。此外，換漿作業過程中要及時把排出的泥漿清理運到指定地點。

（6）下管

該項目中降水井用的井管是無砂混凝土管，開始下管前先對井管進行詳細的檢查，確保沒有殘缺、斷裂和彎曲等后再使用。接著在第一節井管上連接好混凝土托底，再在外側對稱的擺放3根寬度30mm的竹條，并纏繞兩圈鐵絲固定牢固竹條。然后把鋼絲繩一頭固定在井字架上，另一頭套住井管上，慢慢將井管提起就位待穩定后再緩慢下放。井管要放于井孔的正中間，不能傾斜，并固定好。然后開始下放第二節井管，這個過程中要注意輕緩下放及公母接口，并在接頭部位粘貼玻璃絲布，防止井管中進入雜物堵塞管道，且在豎向上使用2～4根寬度30mm的竹條對井管進行固定，避免上下井管錯位。以此類推直到所有井管都安放好，且井管的頂部應高出地表約30mm，以防雨水、泥沙或其他雜物流進井管內。井管的過濾部位要安放到含水層。

（7）填料

所有井管都下好后，要及時順著井孔周圍進行均勻連續的填料，把泥漿擠出井孔。填料過程中要注意：①填入碎石時要少量緩慢填入，避免把井管沖歪，且要選擇粒徑2mm～5mm，含泥量＜5%的碎石，②待填至距井口有1.50m距離的位置后，使用粘土把其封嚴，避免地表水或雨水流入產生不利影響。③填筑濾料的過程中，要實時測量填筑濾料的高度，如果填入量和計算量不相符的時候，要第一時間查明原因進行相應處理。填料施工要用鐵鍬下料，不能用裝載機直接進行填料，避免出現分層不均勻或對井管造成沖擊，且填料施工要一次連續做完。

（8）洗井

降水井完工后，要利用污水泵對井進行反復恢復性抽洗，直到水清砂凈的時候為止。

（9）抽水設備及控制線路安裝

安裝潛水泵之前，要全面細致的檢查水泵質量及其控制系統，確保其電動機、螺栓、潤滑油及電纜接頭等各部位無質量問題，并預運轉3min～5min后依然沒有問題后再使用。每口井利用尼龍繩安設一臺潛水泵，安裝過程中要注意做好水泵、電纜及接頭的絕緣措施，鋪設電纜及電閘箱，并給每臺水泵都配上一個控制開關及漏電保護系統。順著深井排水管路布置主電源線。并就近將排水管和排水渠或下水道相連。抽水設備及控制線路安裝好后，做抽水試驗，試驗各設備均正常且各管路均沒有漏水后，再正式投入使用。

（10）水位觀測

在抽水前及抽水期間，對地下水位進行觀測，抽水初期應每日早7點和晚7點分別觀測1次，待水位穩定之后要每日觀測1次。

（11）封井

做完上述降水工程施工后，及時填入碎石，并澆筑厚度為100mm的C20混凝土，封堵井口。

四、結語

綜上所述，明渠導流降水工程施工作為水利工程建設中的關鍵環節，其質量好壞對整個水利工程有著很大的影響。因此，水利施工單位要重視和加強明渠導流降水工程施工的質量管控，做好前期準備工作，并嚴控施工各環節質量，切實提高施工質量，推動整個水利工程建設高效優質開展。