万勇军
中国水利水电第五工程局有限公司 四川成都 610066
摘要：在经济快速发展的新形势下,有效的带动了水利水电工程项目的发展。当前水利水电工程项目无论是数量还是规模都有了较大程度的提升中,这有一定程度上促进了水利水电工程施工技术的提高。在当前水利水电工程施工过程中,施工导流和围堰是施工中非常重要的环节,其质量直接关系到整体工程项目的质量,因此需要在实际施工中掌握施工导流和围堰施工的要点,确保水利水电整体工程项目的施工质量。文中从水利水电工程施工的特点入手,分别对施工导流及围堰施工技术的应用进行了具体的阐述。
关键词：水利水电工程；导流；围堰；应用
引言
在我国经济、科技蓬勃发展的背景下，政府高度重视基础设施建设，水资源的保护、开发与利用，已列入国家与各级政府发展经济的基本纲要。因此，良好的建设水利水电工程就显得尤为必要，能够满足农业灌溉、电力发电、防洪抢险、环境保护等方面的需求［1］。当然，要想实现这一目的，需要在具体进行水利水电工程建设之中，高度重视施工导流和围堰技术的应用，根据工程实际情况，合理的采用断流、分流措施，有效解决水问题，为高质高效的建成水利水电工程创造条件。由此看来，水利水电工程建设之中，施工导流和围堰技术的合理应用至关重要。
一、施工导流以及与围堰技术的定义
1.1施工导流技术
施工导流技术主要应用在水利水电工程中，并且需要根据施工场地的实际情况与现场基坑内部的项目量来进行合理的设计，从而保证导流的流量。在导流技术的应用过程中，一般会选择在河道的枯水期这一阶段来进行施工，而且要尽量对河道里的主体建筑物进行抢修，来使得这些主题建筑物的拦洪高度能够得到有效的增加。在拦洪高度无法满足设计标准的情况下，就需要进行土石坝的构造来保证整个工程的安全进行。在施工导流技术的应用过程中主要分为了三个阶段：前期的施工导流应用是在河床出就开始进行截流，并借此来确保围堰能够拦住水流，这样才能够为水坝的顺利施工打下一个良好的基础；在中期主要是对坝体的高度以及河水汛期的水深情况进行深入的分析，并且根据分析的结果来决定是否需要通过向水坝中注水来提升更水坝的抗洪能力；在进行后期的施工时，应当根据导流的具体情况来进行大坝高度的合理设计。而只有充分的完成这三个阶段的施工，才能称得上完成了施工导流项目。
1.2围堰技术
围堰技术是所有水利水电系统能够正常运作的基础，并且有着临时性与特别性等特点，而围堰工程的施工好坏往往也直接决定了整个水利水电工程的成败。因此在进行围堰技术的应用过程中，需要根据施工所在地的实际情况来进行围堰技术的选择，有的只是在河床的上方进行施工，而有的却需要对整个河床进行全面的拦截。通常在进行大型水利水电活动的围堰技术应用过程中。必须要有着检验环节，并且通过事先对整个围堰技术进行预演来确定整个围堰技术的设计是否合理。而在围堰方案的设计环节中，必须要加强对于围堰平面的设计，来确保整个围堰平面能够有效的阻拦水流对于河道的冲刷。围堰技术的应用能够有效的减少整个水利水电工程的施工成本，并且能够有效的缓解整个水利工程的泄水困难问题，但是因为河流中的水流速度是不固定的，这也就导致了整个围堰的截面积的冲刷强度也不能确定，因此在进行围堰技术的设计时，必须充分的结合施工现场的实际环境，尽量选择出一种能够充分发挥自身作用的围堰技术。
二、水利水电工程中对施工导流技术的应用
2.1施工导流技术的划分原则
在进行整个水利水电系统的施工导流划分时，必须充分的遵守两个原则：当基坑中的工程量比较大时，施工人员无法在河流截流后的一个枯水期内就完成正项施工导流工作，这就需要对还未完成的坝体采取一系列的应对措施，并且将导流的期限来进行全年的规范设计，来确保未完成的坝体不会溢流，基坑内也不会出现过水等情况。而当基坑内的工作量较少时，施工导流工程就可以在规定的期限内竣工，这时施工人员就应当根据该河流枯水期的河水流量来进行施工导流方案的设计工作，并且要对围堰技术的利用充分加强。
2.2施工导流方案的选择标准
在进行水利水电工程中的施工导流方案选择时，为了能够确保导流方案的合理性，就需要设计人员对施工现场进行实地的勘察，来充分的了解施工现场的地形、地质与水文条件等种种因素。在此基础上将施工成本、施工强度与施工设备等诸多因素结合在一起进行深入的分析，来进行整个施工导流方案的设计。而进行施工导流工程的施工之前，施工人员也需要对河流的水流状况进行详细的了解，并且根据水流的流速以及导流工程的具体施工规模来进行合理的设计。并且在进行规模较大的导流工程时，应当在施工之前就建立好整个施工导流工程的施工模型，并且借助模型的演练来确保整个工程的合理性。而在进行规模较小的施工导流工程时，施工人员就可以依据以往的施工经验来进行整个工程的设计。而在实际的施工过程中，各个河流的汛期与泄水状况都不相同，这就要求设计人员必须对这些实际情况来进行综合的分析考虑，并在此基础上进行施工导流方案的拟定，从而有效的加强整个施工进度的把握程度，并且避免在进行施工导流的工程时，能够有效的避免外界的干扰。
2.3施工导流的有效控制
不同河流的汛期与泄水情况等特性都存在着较大的差异，因此设计人员在进行河流各项数据的测量工作时，应当充分结合河流自身的特点，来确保所测量的参数的全面性，而在施工导流方案的选择过程中，应当尽量选择比较经济、适用的施工方案。因为不同河流的汛期时间都有所差别，所以在河水的导流阶段就必须对各个施工环节进行有效的区分，来全面的掌控整个施工导流的工程进度。在对河水导流时，如果水流的流速过大，就会导致水流从上游到下游的泄水时会出现一些突发的状况，从而造成洪水灾害的出现，有的突发状况也会对水利水电设施造成一些损坏。因此施工单位在进行施工导流的施工设计时要充分考虑到各种突发因素与状况，并尽力加强对整个导流设计方案的完善，并进行突发应急方案的制定，来及时的消除各种潜在的隐患。
三、围堰技术在水利水电工程中的应用
3.1围堰技术的分类
（1）不过水土石围堰
不过水土石围堰是水利水电工程中被应用的最多的围堰技术，并且具有经济、方便等诸多特点，而且施工人员在施工过程中还能够充分的利用到施工现场的土石材料。围堰结构在施工与拆除时比较便利，但是土石围堰的施工量一般都比较大，因此对于围堰的顶部应当做好防水处理，以防止在汛期来临时造成的沉陷。
（2）过水土石围堰
过水土石围堰在施工过程中要注意克服过水时水流对于围堰表层的冲刷力，并在施工过程中尽量的做好防护措施，来保证围堰的顶部能够有效的承受水流的压力，而且不会出现深层滑移等现象。
（3）混凝土围堰
混凝土围堰一般比较坚固，并且有着很好的抗冲能力与防渗能力，而且工程量相对于土石围堰来说也较小。在进行混泥土围堰的施工过程中可以利用一些施工机械来达到工程施工。而混凝土围堰的顶部一般都有着较强的防水能力，因此可以有效的解决因为过水而出现的下沉或者滑移等问题。
3.2围堰的平面布置与高层设计
（1）围堰的平面布置
在进行围堰的平面布置时，设计人员应当从设计需求、整体结构等诸多方面来进行考虑。在开挖基坑的时候，应当对施工现场的地质条件进行详细的勘察，并根据勘察出来的因素来决定围堰边坡的大小以及施工排水设施的建设等工作，并且在基坑位置预留出一些空余，从而保证整个围堰施工的顺利进行。
（2）围堰高层设计
围堰高层的设计在整个水利水电过程中都有着十分重要的作用，并需要依据导流的设计流量与施工的现场条件来进行决定。如果在进行围堰的设计时需要对个别水流进行拦截，就需要适当的增加围堰的高度，来确保整个水库的调洪功能能够正常运行。在进行纵向围堰的堰顶高度设计时，应当依据河道的束狭段的导流流量以及水面曲线进行设计，并尽量将堰顶设计成阶梯形状，来保证上游的围堰高度与下游一致。
四、水利水电施工中施工导流和围堰技术在实际工程中的应用
4.1工程概况
（1）水库概况
某水库坝址以上集雨面积1.86km2，是一座以供水为主的小型水库，总库容44万m3，调节库容32万m3，城镇年供水量56万m3，水库正常蓄水位831.00m，死水位807.5m。枢纽建筑物主要包括混凝土砌石重力坝、坝内引水管及供水管线等。
（2）导流标准
本工程等别为IV等，工程规模为小（2）型，工程施工导流保护对象主要建筑物级别为5级。相应的导流标准为：采用土石围堰时，导流建筑物洪水标准采用10~5年一遇洪水，根据工程使用年限短、围堰低及失事后损失小等因素，导流设计洪水标准为5年一遇。
（3）围堰布置方式
上游横向围堰：根据现场情况，拟坝纵0~031段上采用M7.5片石混凝土挡墙一次拦断河床。下游横向围堰采用土夹砂卵石回填坝。导流建筑物设计流量为Q=5.1m3/s，通过埋设1m2的导流管；经计算，Q=5.87m3/S，满足导流设计标准。
4.2围堰设计
（1）围堰设计标准
经计算枯期5年一遇Q20%=5.1m3/s通过导流钢管下泄时，对应上游高水位805m，上游围堰顶部高程为805.5m，采用浆砌片石围堰，顶宽1m，长度20m，最大堰高3.5m。
（2）设计洪水标准
围堰按合同文件以5年一遇洪水流量、水位情况要求进行围堰设计。围堰为枯水期挡水围堰，按照枯水期五年一遇水位设计，并考虑河床雍高等情况，确定围堰堰顶高程上游为▽805m，下游为▽799m。
（3）围堰稳定计算设计
上游围堰为加快施工进度，上游经现场踏堪，在距离坝址处31m的位置采用刚性围堰。下游横向围堰用土石围堰用砂卵石回填，与临时施工便道形成整体作施工临时用地。堰顶高程为799m，河床高程798.5m。
根据现场实际情况，确定围堰计算简图如图1。
图1 计算简图
设计计算的主要参数为：
验算数据取围堰高度H＝7.0m左右，设计过水位2m，加上开挖河床深度3.5m，水位按高5.5m计，建基面绝大部分为基岩。取堰体断面形式为：迎水面坡比为n=0.01，背水面坡比i=0.1，顶宽b=1m。取1m单宽堰体，作用于围堰上的荷载包括：自重、水压力（最大作用水头5.5m）、基底扬压力（按照围堰地基进行灌浆防渗处理后计算），按照有关公式进行如下计算：
1）抗剪强度计算
5级临时建筑物的稳定安全系数Ks≥1.05（SDJ338-89水利水电工程施工组织设计规范）。
式中：Ks-按抗剪强度计算的抗滑稳定系数，基本荷载组合的Ks值不得低于1.05；ΣN-法向力之和，为堰体自重N=316.8kN。ΣU-扬压力之和，U=107.1kN。ΣV-水平剪力之和，V=80kN；f-摩察系数，查参考资料，混凝土面之间摩擦系数f=0.5～0.7，考虑堰体与护坦混凝土不考虑凿毛处理，摩擦系数折减按0.4计算，施工时必须保证混凝土基面清理干净。代入上述公式，得出结论：围堰抗剪切稳定安全系数Ks=1.072＞1.05，满足抗剪切稳定安全要求。
2)堰体强度计算
只要围堰基础应力能满足要求，堰体强度计算只需对围堰底部上、下边缘垂直正应力进行验算：
σy=N/A±6M/W
式中：σy-垂直正应力；σy=9.98/2.2=4.54MPA（不考虑出现弯矩）。
由于围堰底部采用C25常态混凝土垫层，其上、下边缘垂直正应力σy以不超过C25混凝土容许抗压强度13.5MPa和容许抗拉强度0.9MPa为准则。
以上计算式中，容重取值按照γ水=1.0t/m3，γ混凝土=2.1t/m3。设计断面各项计算强度指标满足堰体抗滑稳定要求。
4.3围堰施工技术
（1）基础开挖清基
在围堰砌筑过程中，首先用挖掘机把底部的鹅卵石及强风化岩清理干净，并把清基出来的卵石及强风化岩堆放在围堰边线的内侧。
（2）填筑围堰
可利用现有河床使用挖掘机开挖砂砾料，分层填筑围堰，并用18t压路机分层进行碾压，分层回填后挖掘机削坡并进行坡面夯实，迎水面削坡至河底基岩30cm处，然后在迎水面铺设土工膜，底部土工膜伸入导流渠底50cm下，并向渠中延伸1m，围堰顶土工膜延伸到外边缘处，并覆盖将砂土袋压紧。
（3）围堰可能发生的紧急情况及对应的应急措施
1）可能存在的集中渗漏原因分析及处理措施
原因分析：
由于填筑土料的质量存在问题，填筑的防渗土料的抗渗指标未达到要求，未能起到很好的防渗效果，可能大面积渗水现象。导流围堰与两岸坡的相接处产生较大渗漏。
处理措施：
第一种情况的处理措施：选用符合质量的土料，继续在原铺设材料上填筑，减小渗漏。
第二种情况的处理措施：主要原因在于岸坡上渣土未清除干净，或与边坡未能较好的结合，处理方式是对岸坡渣土进行进一步处理，并填筑防渗粘土。
当围堰发生集中渗漏情况，首先在围堰迎水侧找出渗流进水口，及时堵塞，截断渗水来源。同时，在背水侧渗流出口采用反滤料压填，降低水流流速，延缓围堰土料的流失，防止险情扩大。
2）超标洪水时的应急处理措施
当围堰上游出现超标设计水位洪水，必须发布紧急撤离通知，对在围堰及基坑内施工的所有人员及设备进行紧急转移。
（4）围堰拆除
围堰拆除时先拆除下游围堰，再拆除上游围堰。围堰拆除采用1m3挖掘机开挖，8t自卸汽车运输，部分合格土料用于橡胶坝回填，其余弃置弃土区。人工清除杂物，确保主河槽上下游河床平顺。围堰应拆除至原河床高程，采取水上和水下两部分进行拆除，水上部分开挖至水面以上50cm，采取后退法开挖，围堰拆除与修筑方向相反。
五、结束语
施工导流和围堰技术在现代水利水电工程施工中一项基础性技术，并且有着广泛的应用。在具体应用过程中，需要明确技术的内涵，并且要依据工程的具体情况，对技术方案进行适当改正，通过实地调研和勘察工作，掌握工程的详细情况，然后选择最佳的施工方案， 对工程具体施工中涉及到的各项细节内容加以注意，并且对施工技术进行适当优化，使其在水利水电工程中作用能够得到充分发挥，提高工程质量。
参考文献：
[1]江冬建.施工导流与围堰技术在水利水电施工中的应用探究[J].江西建材,2016(24):128+131.
[2]任洪梅.水利水电施工项目中施工导流和围堰技术的运用实践微探[J].绿色环保建材,2016(12):202.
[3]贾世锋.浅谈导流和围堰技术在水利工程施工中的应用[J].江西建材,2016(23):127.
[4]汪小伟.水利水电工程施工中施工导流及围堰技术分析[J].时代农机,2016,43(11):157+159.
[5]张慧慧.施工导流及围堰技术在水利水电工程施工中的标准应用[J].中国标准化,2016(15):147-148.
[6]陈美华.探析水利水电工程施工中施工导流及围堰技术的应用[J].科技风,2016(21):131.
[7]李兆海.施工导流和围堰技术在水利水电施工中的应用[J].工程技术研究,2016(07):27-28.
[8]蒋维.施工导流和围堰技术在水利水电施工中的应用探讨[J].建材与装饰,2016(40):256-257.
[9]杨洋.水利水电施工中施工导流和围堰技术的应用研究[J].黑龙江科技信息,2016(26):227.
论文作者:万勇军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/16
标签：围堰论文; 技术论文; 水利水电论文; 工程论文; 河床论文; 过程中论文; 水流论文; 《防护工程》2018年第30期论文;