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摘要：在我国国民经济的发展过程中，水利水电工程发挥了极大的作用，促进了我国农业产业的发展，缓解了我国的用电压力。对于水利工程来说，围堰和导流工程是整个工程的核心部分，关系到整个工程施工的工期、质量、投资和安全渡汛等。但就我国目前的情况来看，施工导流和围堰技术的应用还存在着不少的问题，为了确保整个工程能够实现资源优化和效益最大化，在进行施工设计时应该确保施工导流和围岩技术的合理性和完善性。文章对施工导流和围堰技术在水利工程施工过程中存在的问题进行了深入的分析，并提出了相应的解决对策。
关键词：施工导流；围堰技术；水利工程；应用分析
引言
水利水电的施工建设，不仅是为所处地区人民群众正常生产生活提供安全可靠环境的工程项目，还是保证进行现代化经济建设成果的重要基础设施。然而，因现代化经济建设水平的不断提升，水利水电工程的建设规模与所处的施工建设环境日趋扩大和复杂，这就大幅增加了工程施工技术运用的难度与不可控性。为解决此问题，水利水电施工建设者应将施工导流与临时性围堰建筑作为突破口，以提升工程建设使用的质量效果，进而避免其受到不稳定因素的影响。即在做好前期施工准备工作与设计方案确定科学合理性的情况下，提升施工导流与围堰技术运用的科学有效性。如此，水利水电的施工质量就跟上了所处地区进行经济发展所带来的变化进程，成功以安全可靠的作用状态优化了人们的生产生活环境。
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1施工导流和围堰技术在水利水电施工中的应用现状
就目前情况来看，科学技术的不断发展与进步，使我国水利工程施工建设取得了一定的成绩，不仅提升了各项施工的技术水平，而且很大程度上优化了其施工工艺。例如，施工导流技术在实际应用的过程中，通过积极引导河道水流，可以在很大程度上解决河道蓄水的问题和泄水的问题，避免了水流不稳定情况的出现。而围堰技术在实际应用过程中可以有效阻挡水流对河道的冲刷作用，可以在一定程度上提高水利工程的质量，同时也面临着严峻的施工环境及频繁的水资源位置调整问题。要想使水利工程的建设能够在激烈的竞争中占据有利位置，不受自然环境因素的影响，应对施工导流与围堰技术在水利水电施工建设过程中的应用进行合理化分析，对应用过程中存在的问题进行及时的控制和优化，以此来提高水利水电施工技术的应用水平。
2水利水电工程施工导流及围堰技术概述
2.1施工导流概述
在水利水电的施工中，由于其特殊的环境条件，为了创设良好的施工环境，就需要对施工河道复杂环境进行有效的改善，将河水通过有效的引流，使其绕过施工的现场，避免对工程的正常施工造成影响，特别是在进行水利工程大坝的修建中，对于施工导流技术的应用十分重视。在导流施工阶段，需要根据水利工程实际情况的需求和施工现场的实时勘察数据，来进行导流方案的选择与确定，从而采用合理的导流方案，若基坑总施工量较大，则说明于河流的截流后枯水期内是不能完成的，这就要对其导流期限合理进行设计，那些未完成施工的部分需要按照实际导流的情况进行事故防治相关措施的制定，保证坝体安全，若基坑的施工量并不是很大，于一枯水期内可以完成，为了避免特殊情况发生，也要根据实际的情况进行导流方案的选择。施工导流可分成前期导流的计划、中期导流及后期导流三阶段，共同来实现对良好施工条件的创设。
2.2围堰技术概述
围堰技术是一种水坝工程类型，围堰是水利水电工程施工中进行构建的临时性建筑物，其具有着临时性及特殊性的特征，在水利水电工程的施工中发挥着重要的作用，主要的目的就是实现对施工基坑的维护，保证施工环境在干地状态中进行，在施工任务结束后，若围堰并不是工程建筑一部分，就需要进行拆除。在水利水电工程施工中，一般都需要进行围堰设施的建设，其面积也是根据实际的情况而定，对于一些大型水利工程的建设，在围堰的设计中还需要进行有效的检测，往往通过设置模型进行检测。对于围堰施工来说，需要围堰的立面能够有效地防止水流对其河道产生冲刷，来缓解泄水的困难及减少设备的运输费。
3施工导流常见方案
3.1缺口导流
对于缺口导流来说，其一般适用于混凝土类型的坝体施工，主要是基于导流设计的规定高程及部位要求，按照水利水电工程实际的状况，进行适当缺口的确定和设计，当河流处在洪水期时，就能够有效的发挥临时导流目的。在缺口实现其辅助导流功能后，一般将根据实际的工程设计方案将其设置为永久性的建筑物部分，其主要在洪水阶段发挥作用，在洪水期，河流是从导流的底孔或导流的隧道等一些建筑导流中进行通过，如果需要增加其导流的建筑物，则势必会增加其工程成本的投入，因此，这时候就在导流建筑建设中设置相应的缺口，一般其缺口的设置是按河流的枯水期相关标准进行设计，处在河流洪水阶段，通过预留的缺口，和其它导流的建筑进行配合，实现对洪峰流量的宣泄，在枯水期阶段，把缺口上升于与其它坝体相似高程位置，则缺口导流可以有效降低其导流的底孔以及导流的隧洞等建筑尺寸，实现对工程投资的降低。
3.2隧洞导流
对于隧洞导流来说，其是水利水电工程导流施工中比较常用的一种方式，是将上下游进行围堰，对河床基坑进行一次性的拦断，实现其主体的建筑物能够在干地展开施工的目的，使得全部的河道水通过导流的隧洞进行宣泄。这种隧洞导流方式，其适用的条件也有着严格的要求，一般是对那些导流的流量不是很大、坝址的河床比较狭窄、两岸的地形比较陡峻等一岸或者两岸的地质条件比较好的地方使用。在导流隧洞布置中，要求隧洞轴线具有眼线地质相关条件比较好，才能够保证其隧洞的施工具有良好的安全性，其隧洞的轴线适合按照直线进行布置，在进行转弯时，其转弯的半径不能小于洞径的5倍，且转角也不能超过60°，对弯道的首尾还要设置一定的直线段，其长度不能小于洞径的4倍，另外，进出口的引渠轴线和河流主流的方向具有的夹角也要低于30°。
3.3涵管导流
水利水电工程的施工建设中，一般在进行土坝及堆石坝的修筑中，会使用到涵管导流的方式，这种导流方式能够有效提升水利水电工程性能。对于涵管导流来说，其一般为钢筋混凝土结构，则在进行涵管的施工中，一定要严格把握好钢筋混凝土具有的特性，才能够有效避免钢筋混凝土出现质量问题。一般在建筑物的基岩内进行沟槽的开挖，必要情况下进行衬砌，后在封上相应的混凝土进行顶盖，从而形成相应的涵管，涵管导流具有着良好的经济可靠性，但是涵管具有的泄水功能是比较有限的，则其往往用在导流的流量要求比较小河床中，还可以用在枯水期阶段的导流中，另外，为了避免涵管的外壁及坝体的防渗结构间出现渗流，一般在涵管的外壁中每隔相应距离就进行节流环的设置，来进行其渗流量的延长，降低其渗流的坡度，从而降低渗流破坏能力。
4围堰技术类型
4.1土袋围堰
水利水电工程的围堰中，一般比较常用土围堰和土袋围堰的方式，土围堰和土袋围堰施工的材料一般选择使用黏性土，缺少黏性土的话还可以选择使用砂土类型填充物。在进行砂土类型材质的填筑中，其堰身渗流的长度需要进行适当的加宽，其堰身还要和砂土颗粒不断的增大而进行适当的加厚，其围堰断面的土质情况直接就对渗水的程度与水压作用稳定性产生了影响。对于土围堰来说，其广泛的使用在1.6m以下的水深及水流速度在0.4m/s下的水利工程内，且其河床不适合应用渗水性比较高土质类型，而土袋围堰技术则适用在4.0m以下的水深及水流速度在1.6m/s下的水利工程内，其河床也不适合渗水性比较高土质类型。
4.2混凝土围堰
混凝土围堰主要是利用混凝土当做围堰的材料，其所具有的围堰结构有很不错的防水及抗冲击能力，且其工程量也比较小，能够促进混凝土与建筑物有效连接，河水即使流过其堰顶，对围堰的结构也不会产生影响，其应用的范围也比较广泛。
4.3钢板桩围堰
对于钢板桩的围堰方式，其主要是把钢板设置并打入河床内，借助填土来对其进行固定，从而形成相应的钢板围堰，此围堰结构一般使用锁口方式进行连接，其内部的材料也具有非常好的防水性能，如砂石及卵石等。钢板桩围堰施工，先要进行支柱的设置，再设置其钢板桩，并填充相应防水材料，后把支柱进行取出，并持续进行材料填充，直到满足其施工的要求为止。由于此围堰结构具有自身的特性，会对部分河床的面积进行占用，也会受到强烈的水流冲击力，在围堰设计中，其工程的主体建筑要根据围堰平面进行布局，其工程的主体轮廓要和基坑保持20~30m的距离，其主体的建筑物也要和基坑的坡趾保持20~30m的距离。钢板桩围堰具有着很强的操作性及广泛应用的范围，适合应用于较大的水流流速或者较深的水流河床类型中，并且在进行围堰的施工完成后，还可以拔出其钢板重复进行使用，还具有不错的经济性。
4.4木桩土围
堰木桩土围堰方式在水利水电工程中也比较常设计与施工用，其一般通过于河床中修建相应的木桩土进行围堰，先把木桩打入到河床中，后把竹笆在其木桩里侧进行设置，进而再把土围堰在桩和桩间进行设置，这种围堰方式的应用，一般在河床水深5~6m及水流的速度超过1.6m/s的情况下，才可有效地发挥其围堰作用。
5施工导流及围堰技术在水利水电工程施工中的应用要点
5.1测量放线
在正式施工前，需要先进行测量放线工作，相关人员要对其实际的地质条件与具体控制点实施精确全面的测量，从而来保证地段施工中具有良好的参照准确性，必要的时候还要进行施工标志的确定。在进行岩体轴线的有效确定后，相关人员还要对其进行科学合理的计算与分析，保证其具有良好的集中管理结构形式，同时还能对堰体实际的施工方向及砌筑的范围进行掌控，这对施工中运用落实准确的数据参考，有利于提高工程质量。
5.2设置护坡
木桩如果围堰底部淤泥的深度比较深，想要有效的避免其堰体位置出现移动情况，就需要在堰体的两端进行护脚木桩的设置，来进行堰体的保护，一般木桩间距、直径、长度等标准的设置要根据实际的工程情况而定，如果施工中木桩的入土深度不够，还需要通过人工方式进行木桩向淤泥内更深的打入。
5.3人工装袋和堆码黏土
如果工程施工的现场具有充足的黏土量，就可以通过使用现场黏土，如果黏土量和质量欠佳，就需要从外部进行购买。在进行黏土的采购后，用卡车把其运输至施工现场，后组织人员把黏土装袋，其每袋黏土装入的量要求是编织袋的1/2或2/3的容量要求，并使用铁丝或细麻绳进行编织袋的缝合。砌筑中要保证土袋平放，并错缝堆码整齐。水中的土袋使用带勾的木杆将其送到位，层层进行堆码，直到达到预先制定的高度。
5.4钢板桩支护的设置在堰体内部坡脚处，需要进行一排具有10cm长度间隔的钢板桩设置，设置的长度控制在6m，对其淤泥与水深情况都要预先进行测定，钢板桩入土的深度要设置在5m，对于钢板桩与堰体间可使用土袋填充，来防止围堰过程中出现移动及滑落情况等，提高堰体稳定性。在钢板桩支护的设置中，要先抽干水，进行淤泥的清理，从而整理出供挖掘机行驶的道路，后再进行钢板桩具体的打孔作业。
5.5清除淤泥在围堰施工结束后，就需要对其进行有效的排水，往往进行井子沟挖掘的方式实现，在排水一定时间后，再进行淤泥的清理，对淤泥的清理可以通过人工与机械结合的方式进行，后再借助货车把淤泥进行运离。在围堰中一定要按照预定的方案及实际现场的情况开展施工，在施工中还要注意围堰的顶部比水流的表面要至少高有0.5m，若发现其围堰存在漏渗的现象，就要采取有效的措施进行及时的处理，在水中进行作业中，相关人员还要做好有效的防护工作，保证安全帽和劳保器械的佩戴满足要求。在进行淤泥的清理中，要和机械保持有超过10m的距离，还要保证其作业具有良好的平稳性，在淤泥的清理前，一定要对淤泥的深度进行有效的探测，不能对淤泥的深度情况不了解的情况下盲目进行淤泥作业，防止作业人员出现安全事故，也避免机械在淤泥中出现难以作业的情况
6加强施工导流技术在水利水电施工应用过程中有效对策
导流工序可分成三个阶段：首先，确定围堰需要抵挡的水流量，在实施截流时确保水坝的高度；其次，导流时要根据坝体高度和汛期河流深度增大库存水量，保证和提高抗洪水平；最后，施工导流时要使注入的活水达到大坝的设计高度。
6.1做好前期施工准备工作
水利工程项目的图纸设计和实际建设都是非常复杂的过程。在水利工程建设的初期，水利水电施工单位和建设人员一定要对水利工程整体的安全系数进行科学合理的评估。所以，水利水电施工单位为了确保工程进度不被拖延，实现安全建设，就应该建立健全对应的各个管理部门，明确责任分工，以保证建设施工工作能够有条不紊地进行。另外，对于已经制定出的工期计划和施工任务，水利水电施工单位要认真地进行多次审核，并严格按照所计划的内容执行各项任务。在第一阶段的水利水电施工过程中，要以坝体的高度和该地区汛期的流水情况为依据，利用围堰挡住河道流域中的水流，进一步严格控制了工程施工过程中的注水量。为了更好的加快施工的进度，还要对河床进行控制，在大坝工程达到标准的情况下，采用截流控制的方法，避免河道水流对水利工程造成严重的影响。在第二阶段，要将坝体的高度、河水的深度作为改善抗洪能力的依据。第三阶段，有关技术人员要对导流活水流动的情况进行认真分析，根据分析结果采用有效的方法来对大坝的高度进行设计、控制。总的来说，施工准备工作的质量直接决定着技术应用的效果。
6.2优选施工导流方案
施工队伍对于施工导流方案的选取主要是由施工场地的实际环境所决定的，如施工所处的地理环境、水文条件等。建设人员通过对相关因素环境进行综合性的分析来控制施工的强度、造价的成本、技术运用的实际情况。在正常情况下，水利工经营管理程在施工的过程中都会把地址选在束窄的地方，以便于修建围堰。由于围堰需要建造在河道的附近，而河道周边松软的地质条件阻碍了围堰的建设，因此，在施工队伍建造围堰的过程当中，要对地基结构进行处理，利用能够经受水流冲刷的浆砌石材质的材料对地基进行夯实、加固。在运行条件良好的情况下，也可以使用红黏土材料对其进行加固。除此之外，建设人员还要在导流前，通过分析河流的水流情况对其进行合理计算，不仅可以提升水流的速度，还可以保障流程的准确性。在实施导流方案时，相关工作人员要及时排查汛期河流泄水的差异性，根据其存在的差异性严格控制施工的进度，避免影响水利工程的建设。
6.3施工导流技术优化控制
在水利工程建设过程中通常会应用到导流技术。与国外的导流技术相比，我国的截导流技术还存在一定的差距。为此，水利水电施工单位在考虑到导流方式时，要合理参考和引进国外的导流技术经验。依据长期截流经验来看，导流技术在还未实施以前，施工技术人员一定要根据导流所处的河流特征对相关的数据进行认真准确的分析并选取合适的测量方法，以此来提高水利工程的质量，根据河流的季节性变化的特征，划分施工导流的时段，以便达到提高控制施工效果的目的。除此之外，还要对工程建设过程中的复杂程度进行分析，通过应用模型的优势来不断提升方案的运用效果，从而为施工队伍提供有效的依据。第一，在施工过程中一定要备足备料，由于施工场地所处的位置土质比较松散，长期施工会导致河床下沉、发生移位，使预算的用料量与实际用料量存在一定的差异。因此，要备足备料以便能够及时提供用料。第二，积极做好河床的护底工作，避免水闸工程的质量不达标。第三，对于水流泄水流量问题，相关的技术人员要对突发情况采取有效的方式进行处理和控制，可以使施工导流方案更加完善。
7加强围堰技术在水利水电施工应用过程中有效对策
7.1明确围堰技术运用价值
围堰是水利水电工程施工导流时筑建在地面的临时挡水建筑。修建围堰的目的是保护基坑，保障施工现场环境的干燥。然而，在修建围堰时一定会占据部分河床的面积，缩小了河床可以通过水流的面积，使流量增大、流速增快，这样一来水流对围堰的冲击就会使压力也相应增大，所以施工时更要重视围堰的稳定性和安全性，应在施工中充分利用现代科学技术，使围堰的防渗性能和抗冲击性能增强。多年的实践研究表明，在水利工程的施工建设过程中，都需要对围堰设施进行修筑，以此来提高水坝建设的质量。在修筑过程中最为重要的一个环节就是要占据部分河床，在极少的情况下，会对整个河床进行拦截。由于水利工程在建设的过过程中会对所处的水文环境造成严重的影响，为了避免该现象的发生，在建设的过程中，研究人员通过预前设置模型，可以在一定程度上加强对其进行检测的效果。这样可以严格控制水流对河道造成的影响，其水利工程项目在施工的过程中不仅可以减少机械设备的运行费用，还可以有效减轻泄水工作开展过程中所带来的压力和困难。在实际修建的过程中，围堰横街平面由于水流的冲刷，会随之逐渐缩小；围堰建筑会根据水流的速度，加剧冲击的力度，在水利水电施工的过程中，围堰技术人员一定要充分认识到围堰建设质量的重要性，顺应时代发展的潮流，将先进的科学技术合理的应用在建设过程中，为实现现代化建设环境创造有利的条件。
7.2围堰设计方案
确定当前，在水利工程施工建设中，围堰有很多种，根据其所使用材料的不同，可以分为以下几种类型：草土型围堰、土石围堰、钢板桩格型围堰、混凝土围堰等；根据水流和围堰建造的相对位置，可以把围堰划分为纵向围堰和横向围堰；按照在导流期间基坑的淹没情况可以分为不过水围堰和过水围堰。过水围堰除了要求满足一般普通围堰的基本建造要求之外，还必须要满足围堰顶部过水的这一特殊建造要求。在对水利水电施工围堰设计方案进行确定的时候，一定要按照水利工程项目发展的形式及目前所处的环境情况，对围堰平面的大小进行合理的设计。在设计围堰横断面的时候，通常情况下会受到大坝或水闸枢纽设备的影响，在少部分情况下会受到导流通道大小的影响，所以，在处于安装稳定的状态下，还要保证在开挖的过程中，不会影响施工后期的质量。要想在一定程度上实现控制设计方案的目标，就需要从多个方面进行考虑，并采用有效的方式对其进行处理。不管是对道路工程进行建设，还是对排水蓄水进行建设，都要完全符合前期经营管理设计的要求和标准。简单来讲，就是要先计算好围堰的稳定性能，再对围堰抗震的强度设计在合理的范围之内，一般情况下会将其设置在8级，还可以进一步提高该结构的性能。另外，在材料上，方案设计人员一定要具有对市场的洞察能力，在选择材料时一定要对市场进行认真的考察和分析，确保材料要符合当前施工预期的实际要求。
7.3导流围堰设计
对于施工工期的安排，相关人员应根据水利水电工程施工现场的实际情况进行导流的开挖与围堰的设计。此过程，围堰材料的设计确定，应具备防渗透能力的粘土性材料，并在填筑作业阶段掺入一些石料，来提高围堰建筑的安全稳定性。对于围堰顶端高度的确定，需根据河道上下游水流导流的情况进行土石围堰的设置，即将墙体高度设置在静水位0.6m以下。如图1所示。
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图1围堰导流设计方案
此过程，由于防渗建筑顶部结构的复杂状况，设计计算人员应根据上下水位的整体高度进行综合测量与评估工作。对于发现的水流进入导流洞口的情况，且对洞口造成的冲击力较大，设计技术人员应对围堰设计高度进行下调，并采用特殊的防护设备进行处理，以强化水利水电工程施工建设的安全稳定效果。
围堰顶高的设计和施工取决于工程导流设计的流量和围堰工作地点的具体情况。上游围堰顶高公式为：Hu=hd+z+ha+δ，下游围堰顶高公式为：Hu=hd+ha+δ，同时，我们必须知道，当围堰对一部分水流进行拦截时，围堰顶高的计算就应进行相应的调整，可以通过调洪来进行确定。在进行纵向围堰的顶高程计算时，要确保和束窄河段宣泄导流的设计与流量的水面曲线相适应，所以，在实际的围堰施工建造过程中，纵向围堰的顶面往往被设计建造成阶梯型或是倾斜型，而且，其下游和上游分别和下游与上游围堰顶高一致。
7.4加强施工技术人员的技术水平
施工技术人员在水利水电施工过程中起着决定性的作用，所以要提高施工技术人员的综合素质及技术水平。首先，设立专门的培训机构，对施工技术人员进行专业知识的培训和指导，将有关围堰设计的内容、实际操作方法等不断渗透其中，并结合时代发展的潮流，加强对施工技术人员的分类指导，扎实推动施工建设工作的深入开展。其次，可以加大资金的投入，组建一个施工队伍管理小组，通过管理小组对水利水电施工的进度进行实时监督与管理。管理小组还可以根据水利工程施工的复杂性来安排部门，实行专人负责制，做到各负其责，并积极端正他们的工作行为，对突发状况进行及时的处理。最后，制定激励机制和考核机制，定期对技术人员进行考核，并根据考核成绩给予相应的奖惩，可以提高技术人员的技术水平和工作效率，也可以有效降低安全事故的发生率，避免造成人员伤亡和经济损失。
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图1 成本控制流程图 图2 水利施工企业安全成本核算科目设置体系图
结束语
在开展水利水电工程施工作业时，为促进施工质量的有效提升，确保达到更高的社会效益及经济效益，大量施工单位都会在施工阶段应用施工导流技术把水流引至下游。围堰技术是和施工导流技术密切对应的施工技术，在水利水电的施工阶段，采用围堰技术的核心目的同样也是为了促进工程施工质量的提升。文章主要对水利水电工程导流及围堰施工技术的应用进行了分析，针对当前导流及围堰施工技术的种类、特点、应用等进行了分析，并提出了一些合理的施工建议和措施。只有重视水利工程导流及围堰技术的研究，使用科学的方法进行建造，才能更好地保证水利工程的质量，进而推动我国水利水电工程行业稳定、可持续的发展，造福于社会和人民。
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论文作者:石明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/25
标签：围堰论文; 水利水电论文; 水流论文; 技术论文; 过程中论文; 河床论文; 水利工程论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;