導流施工技術在水利工程施工中的運用要點分析

賈緒錦

（中國水利水電第四工程局有限公司，西寧 810000）

1 工程概況

某水利工程屬于黃河流域內的水利三期工程，水利工程總面積為1 025 m2，蓄水量約為3.98×106m3，壩頂高程約為389 m，壩頂長91.2 m。該水利工程中的大壩由進水閘廠房、溢流壩等構筑物組成，工程內所有建筑物抗滲等級為S6，主要施工材料為C25混凝土。為有效使用該區域內的水工建筑物，設計人員嘗試通過導流施工技術將河水引向特定位置。目前，該水利工程已如期竣工，導流效果明顯，圍堰施工質量符合水利工程質量標準。

2 導流施工技術相關概述

在我國水利工程建設中，施工作業多集中在河道上，所以，為保證水利工程施工的安全性，需要采用導流施工技術，將隧洞、引渠、圍堰設置在特定位置，幫助施工區域擋水、泄水，從而避免水利工程施工現場水流滲漏問題，改善水利工程施工環境。水利工程中導流施工的主要內容包括布設水電樞紐工程、選擇壩址、編制導流施工方案等內容[1]。

1）水利工程導流施工設計前期，還應結合大壩位置分析水利工程周圍的地質條件、地形環境、工程量、工期要求、水能指標，然后科學選擇壩址，為導流施工打好基礎。

2）確定導流、大壩位置后依據其施工要求，布設水電樞紐工程，規劃導流過程中施工場地、圍堰的平面布置。

3）基于水利工程導流施工技術，選擇導流方式，制訂詳細、可參考、可執行的施工計劃。

3 水利工程導流施工技術綜合條件分析

水利工程所處的環境較為復雜，所以，在導流施工中需全面分析施工條件，合理選用導流施工工藝。

1）重視水利工程地形特征的測量與分析。設計人員、施工人員應結合水利工程周圍的地形，分析不同地形特征下導流效果最大化的施工方式，科學選擇導流方法。比如，對于地勢平坦的平原區域，明渠導流、分期導流的適用性更強，但對于部分位于山區的水利工程，導流方式可選擇隧洞導流。

2）水利工程建設范圍內的水文條件同樣會影響導流施工，所以，在設計水利工程導流方案時，還應提前計算該區域的水流量、測量水流速度、水體含沙量，然后根據實際的水文條件制訂導流施工方案。例如，降雨量大、河床窄的地區，河水流量增加后河水會涌入水利工程的基坑內，若水體含沙量較大，會改變水利工程的基坑高度，因此，導流施工時還應結合水文條件，科學地將圍堰、隧洞等構筑物布設在特定位置，弱化環境因素對工程質量產生的影響，保障水利工程施工期間的導流效果。

4 導流施工技術在水利工程施工中的運用要點

4.1 導流施工方案設計

修建水利工程時，導流施工方案設計主要包括兩部分內容：

1）利用泄水建筑物、圍堰分流水體，具體的導流方法是利用河床上的圍堰及其他泄水建筑物將河流截斷，起到分流的作用。這種導流模式的主要優勢是大面積的圍堰可保證河床兩岸的基礎通行，為水利工程施工建設提供良好的條件，但實際修建時耗時較長，從而影響水利工程主體工程的施工進度。此外，水利導流施工可應用永久性建筑物進行擋水設計，比如，在大壩身增設泄水孔排泄水流量，大壩修建完畢、高程上升后將泄水孔封堵。

2）圍堰設計。圍堰是水利工程導流施工的關鍵流程，在設計導流施工方案時，還應提前篩選圍堰的基本形式。現階段，水利工程導流中土石圍堰、混凝土、鋼板樁格型圍堰較為常見。其中，土石圍堰可詳細劃分為不過水土石圍堰和過水土石圍堰。土石圍堰一般是利用水利工程施工場地內的現有材料鋪筑圍堰，但是對于防滲料較少的區域，修建圍堰時可借助混凝土、黏土、土工膜作為防滲墻。混凝土圍堰則包括重力式、拱形兩種混凝土圍堰。鋼板樁格型圍堰則是將鋼板樁作為混凝土圍堰的主材料。需要注意的是，水利工程導流施工的圍堰應具有較強的穩定性、抗沖性、防滲漏性能，并且能夠滿足水利工程施工時導流的基本要求，使水體平順分流，不會對水利工程地基、其他結構產生影響。

4.2 全段圍堰施工技術

全段圍堰法，即結合河床、河道上水利工程建筑物的施工范圍，全方位地建設圍堰，借此對河道內的水體進行導流，避免水流在水利工程施工中積聚影響施工作業。相較于其他導流施工技術，全段圍堰法適用于地勢平坦、作業面小、河床較窄的施工環境中。明渠導流是全段圍堰施工技術的主要導流工藝，即用渠道引流的方式緩解水利工程施工中的河道水壓。具體來說，全段圍堰施工技術體系中，明渠導流是在河岸上開挖導流渠道，然后將圍堰布設在河道下游，使水流經明渠、河道下游后下泄。為突出水利導流施工技術的優勢，明渠導流時應做好以下工作：

1）分析水利工程的排水能力和地質條件，水流量大、排水能力差的水利工程往往不適用明渠導流。開挖渠道時，施工人員應提前確定渠道的進口、出口、導流軸線、渠道高程等施工參數，同時注意控制河道水流、明渠進口及出口之間的夾角。

2）設計導流線路時，應選擇寬度較大的區域沿線設置導流線路。在此過程中，明渠布設應堅持安全泄水、水流順暢的基本原則，所以，明渠轉彎時的半徑應為明渠底部寬度的5倍。

3）明渠進出口應與河道上游、下游的圍堰保持50～100 m的距離，避免進出口區域的水體對圍堰產生沖擊作用。

4）明渠導流往往應單側布置，且水利工程基坑水面、明渠水面的最短距離應不低于二者的高差，完成明渠導流設計工作后，施工人員可基于明渠導流工藝要求，有序地修建明渠，具體施工流程如圖1所示。

圖1 水利工程明渠導流施工流程圖

4.3 分段圍堰施工技術

分段圍堰施工技術，即在水利工程建設中，在河床施工范圍內圍設多個基坑，多階段地進行導流施工。針對水流量大、河床寬、工程量大的水利工程，此種導流圍堰方式可滿足水利工程施工中對河道通航的基本要求，具體的導流施工方式包括梳齒導流、底孔導流、束窄河床導流等。分段圍堰施工技術的應用要點是按照水利工程建設中的導流要求提前完成泄水建筑的建設工作，預備好導流的底孔、缺口，實際導流施工設計中避免影響河流的徑流路線[2]。

除此之外，基于分段圍堰施工技術，相關人員在具體的導流施工中還應提前計算各區域的最大流速。比如，采用“束窄河床”工藝時，圍堰轉角區域的水流速會快速增加，從而對圍堰底部產生沖刷。所以，還應提前研究分段圍堰時各施工點的最大流速V1，計算公式為：

式中，V0為河床上游的水流的行進流速；hv0為行近流速水頭；Z0為計入行近流速的水頭差；ai為沿縱向圍堰不同部位時產生的壓力差。

4.4 隧洞導流施工技術

隧洞導流施工技術適用于地勢較為特殊的水利工程，對于周圍地形陡峭、山區河流分布復雜的水利工程，隧洞導流可滿足水利工程施工時水體導流的基本要求。在具體應用隧洞導流施工技術時，還應重視以下內容：

1）布置導流隧洞時，隧洞進出口應與水利工程施工時河道的水流平順銜接，河道主流與隧洞的夾角約為30°，且隧洞進出口與上下游圍堰的距離不得小于50 m。

2）開挖導流隧洞時，應該注意區域的地質條件、圍巖特征，針對性地優化導流洞開挖施工方案。比如，某水利水電工程，導流洞設計時的出口、動身大小約為22 m×18 m，進出口漸變段最大面積為25 m×16 m，但周圍的巖石多為砂巖，圍巖結構破碎情況嚴重。因此，在開挖導流洞時，還應提前進行支護作業，增強導流洞開挖時圍巖的穩定性[3]。

3）水利工程隧洞導流技術實踐中，管棚法可進一步提升隧洞開挖的安全性，保障水利工程導流施工的可靠性。為此，相關人員應根據隧洞管棚法的技術優勢，及時完善導流隧洞開挖時的管棚支護設計參數，規范水利工程施工階段的導流施工流程，見表1。

表1 導流隧洞開挖及管棚支護設計參數

4.5 圍堰施工技術要點

水利工程建設中，圍堰的施工質量會影響導流效果，所以，在應用導流施工技術時還應明確圍堰施工的技術要點：

1）正式施工前應與水利部門聯系，提前將水利工程施工區域內的水排干，然后及時清淤、排水并開挖水利工程基坑，確定圍堰的實際位置。通常情況下，水利工程導流時，圍堰位置應根據水利工程施工情況決定，施工過程中河道出水點、泵站主體分布點均會影響圍堰實際位置。確定圍堰位置后，應及時標識該位置，同時依據水利工程中的主體結構，明確圍堰坡腳的施工點，通常情況下，圍堰坡腳位置與主體結構的距離約為20 m。

2）正式施工時，應根據上游圍堰、下游圍堰的施工設計方案，逐一修建圍堰。上游圍堰施工時可直接用施工范圍內的土進行填筑，填筑土壤到達指定位置后用推土機推平，整平、壓實后再修正圍堰，圍堰各層填筑厚度不得超過30 cm。上游圍堰修筑完畢后，抽排河道水，重復以上施工流程，砌筑下游的圍堰。圍堰施工完畢后，正式進行導流，輔助水利工程的施工作業，有效控制水利工程施工階段的水體沖擊力。

5 結語

綜上所述，導流施工技術是水利工程建設的基礎工藝，影響著水利工程的整體建設質量。但不同地質條件、水文條件下的水利工程的導流施工設計會有明顯的差異性，相關人員應科學選擇導流方式。同時，應用導流施工技術時，應抓住明渠導流、隧洞導流、圍堰導流等施工活動的技術要點，發揮水利工程導流施工的根本優勢，提升我國水利工程的建設水平，保障水利工程整體施工質量。