水利水电施工中施工导流和围堰技术的应用

施工导流贯穿水利水电工程施工全过程，是水利水电工程设计中的重要组成部份，施工导流是要妥善解决好水利水电施工全过程中的挡、泄水问题，施工围堰是水利水电工程施工中的临时挡水建筑物，用来围护永久水工建筑物的施工，在基坑排水后，形成干地施工条件，以保证永久水工建筑物施工顺利进行。因此，施工导流和围堰技术的合理应用，对有效保证水利水电工程施工质量和施工安全、加快施工进度、节约工程成本有着十分重大的意义。

　　施工导流和围堰是水利水电工程项目建设中的重要一环，特别是修建闸坝工程所特有的一项十分重要的工程措施。施工导流和围堰施工质量的好坏，关系到整个工程施工的工期、质量、造价和安全渡汛。施工导流与围堰技术应用必?结合当前水利水电工程项目建设区域的实际情况，进行系统分析，全面规划，统筹安排，运用风险分析的方法，处理好洪枯季节过水与施工的矛盾。本文就是对水利水电施工中施工导流与围堰技术应用进行分析，希望对相关人员有所启示。 　

　1施工导流及围堰

　　1.1施工导流
施工导流按导流程序分为分期导流和一次拦断导流。分期束窄河床修建围堰，保护主体建筑物进行干地施工的导流方式称为分期导流。一次拦断导流是用围堰一次拦断整个河床，让河水通过河床外的导流泄水建筑物导向下游。分期导流适用于下列情况：（1）导流流量大、河床宽，有条件布置纵向围堰。工程工期较长的情况，易满足通航、过木、排冰等要求。（2）河床中永久建筑物便于布置导流泄水建筑物。（3）河床覆盖层厚。一次拦断导流多用于河床狭窄，基坑工作面不大，水深流急、覆盖层较厚难于修建纵向围堰，难于实现分期导流的工程。
施工导流按泄水建筑物类型分，有明渠导流、隧洞导流，以及涵洞、坝体底孔、梳齿和缺口过流、涵管导流等导流方式。涵洞导流一般用于中小型水闸、土石坝等工程。底孔导流用于混凝土坝施工，水流全部或部分通过坝体内设置的临时或永久泄水孔导向下游。梳齿导流则是在混凝土坝施工时预留梳齿状缺口过水，随坝体升高，分级轮换封堵缺口。涵管导流是一种利用涵管进行导流的施工方法，适用于导流量较小的河流或只用来担负枯水期的的导流。一般在修筑土坝、堆石坝等工程中采用。由于涵管过多对坝身不利，且使大坝施工受到干扰，故此坝下埋管不宜过多，单管尺寸不宜过大，涵管在干地施工，易布置在河滩上，滩地高程在枯水位以上。
导流方式的选择，一般须考虑：①水文条件。河流流量大小、过程线特征、洪水和枯水情况、水位变幅、流冰等均直接影响方案选择。如水位变幅大的河流，有时宜采用过水围堰，围堰挡水高度及导流泄水建筑物只考虑枯水期流量。②地形条件。如河床宽阔，施工期有通航要求，可采用分期导流：如河道较窄，宜根据地形地质条件采用明渠或隧洞导流。③有条件时，要尽量利用永久水工建筑物的泄水建筑物，结合进行施工导流。如导流洞可与泄洪洞结合，围堰可与土石坝坝体结合。④满足施工期间的通航、过木、给水、灌溉等综合利用要求。
1.2施工同堰
围堰是水利水电工程施工中的临时挡水建筑物，用来围护永久水工建筑物的施工，在基坑排水后，形成千地施工条件，以保证永久水工建筑物施工顺利进行。
施工围堰的形式有土石围堰、混凝土围堰、钢板桩格型围堰、草土围堰、木（竹）笼围堰、竹笼围堰。
土石围堰是用当地材料填筑而成的围堰，不仅可以就地取材和充分利用开挖弃料作围堰填料，而且构造简单、施工方便、易于拆除、工程造价较低，这种围堰形式被广泛应用。混凝土围堰具有抗冲能力大、防渗性能好，断面尺寸小，易于同永久建筑物结合，并允许过水等优点，故虽造价较高，国内外也广泛应用。
混凝土围堰一般要求修建在岩基上，并同基岩良好连接。三门峡、丹江口、潘家口等工程均采用了混凝土围堰。
钢板桩格型围堰断面尺寸小、抗冲能力强、可以修建在岩基上或非岩基上，堰顶浇筑混凝土盖板后也可以作为过水围堰。修建时可进行干地施工或不下施工，钢板桩可回收。葛州坝工程曾采用圆筒形钢板桩格型围堰作为纵向围堰的一部分。
草土围堰是一种草土混合结构，施工简单，可就地取材，造价低，易于拆除，一般适用于施工水深不大于6m，流速3m/s以下的情况。
木（竹）笼围堰是由框格木（竹）结构，内填块石组成的围堰型式，具有断面小和抗冲能力强的特点，但木（竹）料消耗较多施工要求高、精度高、造价高，现已不常采用。

　　2施工导流技术在水利水电工程项目中的应用

　　施工导流方案选择应慎重、综合性的考虑，不能盲目性的依据以往水利水电工程项目施工经验确定施工导流方案。设计人员需要对当前水利水电工程项目建设施工区域的气候条件、地理环境、水文条件等众多因素进行分析，同时还需要了解施工导流方案的经济性、技术应用可行性，以及现场施工技术人员综合素质是否可以满足施工导流技术应用时机需求。对施工导流技术应用周期也应严格规范，分析施工技术应用阶段对施工技术应用成效可能造成不良影响的众多因素。施工导流技术应用前要对当前河流通道水流情况进行科学性的计算，明确掌握水体流动速度以及流程情况，对建筑施工尺寸也要合理化控制。如果水利水电工程项目建设规模较大，施工难度性较强，要利用工程项目建设参数进行三维模型塑造，对技术应用进行模拟化分析，最终确定技术应用的最佳方案。
施工导流技术方案不仅要具备良好的经济性，同时也要具备较强的可行性特征。注重导流时段的有效划分，水流会出现从上游向下游泄水的不良情况，突破情况出现也会携带一定的危险因素，洪峰也会在自然因素影响下出现波动，如果洪峰值增加会对水利水电工程造成较大程度的破坏，这一过程也是人与自然力量进行抗衡的过程。工作人员一定要严格保障施工导流技术应用方案的合理性和完善性，针对技术应用中可能出现的突发情况提前制定紧急预案，保证不良事故发生后可以在第一时间采取措施进行处理。

　　3围堰技术在水利水电工程项目中的应用 　　

        围堰技术应用可以概括性的分为三种类型，一是不过水土石围堰，应用最为广泛，特点在于经济性较为良好，同时技术应用较为便捷，对现场施工技术人员综合素质并没有较高的要求。可充分利用施工现场的土石材料，围堰结构特征与土石坝有着很大的相似性，施工阶段以及后续拆除处理也较为容易。两者相比较围堰技术应用施工量较大，同时对围堰结构要做好防渗处理。二是过水土石围堰，要注重抵抗过水水流对围堰结构表面的冲刷力，围堰结构建设中做好相应的防护措施，避免围堰结构在过水水流影响下出现深层滑移情况。三是混凝土围堰，混凝土围堰结构强度性能较为良好，但是该种围堰与上述两种围堰技术进行比较，成本投入相对较高。混凝土围堰技术塑造的围堰结构不仅抗冲刷以及防渗性能较为良好，但要注重上部结构的防水处理，从而避免出现结构下沉以及滑移问题。
围堰施工应从多方面人手，综合性的考虑，做好土石方综合平衡。围堰结构横断面设计受很多因素的影响，如水坝枢纽设备以及导流通道截面大小的影响，在满足结构稳定性、安全性要求的基础上，保证基坑开挖可以满足后续施工阶段对大坝结构的硬性要求。例如：施工区域道路设置以及排水蓄水设计都要满足水利水电工程项目前期设计要求。
围堰结构高程设计也是围堰关键控制内容，这一内容是由导流设计流量以及水利水电工程项目建设施工现场实际情况所决定的。如果围堰结构需要承担个别水流的拦截工作，那么在围堰结构设计过程中工作人员需要适当增加其高程，避免调洪功能受到不良影响。特别是纵向方向围堰结构高程设置要格外注意，要结合荷载束狭段暴露导流设计流量时出现的水面曲线进行设计，将围堰堰顶形状设计成阶梯形，其目的也是为了保证上游围堰高度与下游围堰高度保持良好的一致性。

　　4水利水电工程施工导流与围堰技术施工的注意事项

　　在对围堰平面进行布置的过程中，一定要对当前水利水电工程建筑物的造型特点、施工现场交通运输环境、排水体系，注重施工材料放置位置以及模板质量。通常情况下，水利水电工程建筑物轮廓与基坑横向坡趾之间的距离需要控制在20m以上，水利水电工程建筑物轮廓与基坑纵向坡趾之间的距离需要控制在2m以上。围堰技术应用平面布置过程中，如果技术人员没有严格依据相关规范和标准进行操作，对水电水电应用安全会造成严重威胁。例如：围堰结构围护基坑面积如果设置过小，那么很有可能会导致水流宣泄存在问题，从而降低围堰结构应用的稳定性。在围堰平面布置过程中，定要对施工导流方案进行综合分析，明确掌握建筑物轮廓的特点以及围堰技术类型进行科学化布置，避免围堰技术应用中出现不良问题，从而将技术应用优势充分发挥出来。
如果在水利水电工程项目建设施工阶段采取的是粘土心墙防渗式土石围堰来满足施工导流中围堰建筑建设需求。设计中工作人员需要控制以下内容，结合《施工组织设计规范》，在静水位水平高度0.6米位置处进行心墙防渗体结构建设，以此满足围堰结构保护需要。在施工阶段要考虑到水位变化、围堰主体结构沉降以及围堰结构顶部防护厚度等因素的影响，一定要结合施工现场实际情况针对性开展设计和施工。
想要做好水利水电工程项目建设施工中施工导流与围堰技术应用，将技术优势充分发挥出来，在施工工作开展前需要做好技术人员培训工作。对施工技术人员进行技术交底，使得现场每一位施工技术人员对施工导流、围堰技术??用控制原则以及关键控制点有深入了解，在施工中可以良好应对众多突发情况，避免不良事故问题出现。施工技术实际应用阶段坚持边施工边进行质量检验的原则，避免施工技术应用问题被后续施工操作所覆盖，从而对后续水利水电工程项目建设施工造成不良影响。水利水电工程项目建设施工现场管理人员一定要承担起自身的责任和义务，不能只是停留在管理层面，而应深入到工程项目建设施工现场，和监理工作人员一同对施工导流与围堰技术应用进行监控。如果发现现场技术人员存在违规行操作，或者当前施工导流与围堰技术应用与预期设想存在差距，一定要及时性的调整，了解技术人员违规行操作可能造成的不良影响，并对施工技术人员进行通报批评，对其他施工技术人员给予警示。施工技术人员综合素质会直接影响施工导流与围堰技术应用成效，所以一定要做好技术交底、施工技术人员培训以及现场施工管理工作，并且结合以往工程案例明确施工导流与围堰技术应用细节控制，从而将技术优势充分发挥出来，加强水利水电工程项目建设施工质量控制。

　　5碾盘山水利水电枢纽工程施工导流及围堰的应用

　　5.1工程概况
碾盘山枢纽位于汉江中下游干流，上距丹江口水利枢纽坝址261 km，下距钟祥市区10 km，是汉江中下游规划开发梯级中的倒数第二级。碾盘山水利水电枢纽的开发任务为以发电、航运为主，兼顾灌溉、供水。正常蓄水位采用50.72m，死水位50.32m，装机180MW，年平均发电量6.16亿千瓦时。碾盘山水利水电枢纽工程为Ⅱ等工程，工程施工总工期为52个月。
5.2.施工导流方案选择
工程坝区建筑物由22孔开敞式泄水闸、电站厂房、船闸等组成，所在河段汛期流量大、主河床左岸至汉江干堤之间分布有高滩地、河床覆盖层深，河谷形状系数（坝顶长/最大坝高）大于10，施工期导流除保护永久建筑物大基坑内干地施工外，同时还需满足以下要求，（1）施工期坝址水位水位超过汉江干堤加固后的挡水水位，否则汛期上游将产生很大的临时淹没，甚至溃堤风险。（2）汉江在该区段内长年可通航300t级的船队、汛期可通航500级的船队、施工期需满足河床的通航要求。
根据上述条件，选用了河床内分期导流方式，一期先围右岸船闸、电站厂房、全问22孔泄水闸，左岸开挖明渠导流，明渠轴线全长2338.1m，河道底宽250，采用钢筋石笼护坡、抛石固脚的方式护砌；二期利用已建的泄水闸导流，封堵导流明渠，进行左岸土石坝施工。导流明渠级别为4级，施工导流洪水标准为10年一遇。
5.3.施工围堰
工程区土石料丰富、并可充分利用明渠开挖弃料作围堰填料，因此围堰选用了土石围堰，迎水坡坡面采用1m厚钢筋石笼护坡，背水坡铺设30cm干砌石护坡。围堰防渗采用塑性混凝土防渗墙上接土工膜斜墙，防渗墙厚0.6m，入岩1m。围堰迎水面考虑抛投石料护底，堰顶作为施工道路，铺设30cm厚块石路基和20cm厚泥结碎石路面。
水利水电工程具备施工难度性大、建设周期性较长的特点，关系到整个工程施工的工期、质量、造价和安全渡汛。应根据工程结构及现场实际合理的选择与采用。