水利水電工程施工中導(dǎo)流問題及技術(shù)分析

鮑立華

導(dǎo)流可避免水流破壞水利水電工程，營(yíng)造安全、適宜的施工環(huán)境，是水利水電工程施工需要解決的重要問題。本文分析水利水電工程導(dǎo)流施工中的影響因素，對(duì)相關(guān)導(dǎo)流技術(shù)進(jìn)行分析，為其應(yīng)用提供參考。

水利水電工程是我國(guó)的基礎(chǔ)工程，在調(diào)配水資源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展上扮演著重要角色，因此，國(guó)家職能部門在水利水電工程建設(shè)上的投入不斷增加。水利水電工程建設(shè)涉及較多施工環(huán)節(jié)，其中導(dǎo)流是水利水電工程施工的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，應(yīng)結(jié)合水利水電工程具體實(shí)際，應(yīng)用合理的導(dǎo)流技術(shù)。

一、導(dǎo)流問題研究

水利水電工程施工中，影響導(dǎo)流效果的因素較多，包括地形條件、水文條件、地質(zhì)條件等。眾所周知，地形高低影響水流方向，導(dǎo)流過程中應(yīng)借助原有地形條件，應(yīng)用合理導(dǎo)流技術(shù)，減少導(dǎo)流施工量的同時(shí)，保證導(dǎo)流效果。

水利水電工程導(dǎo)流時(shí)，水文因素應(yīng)重點(diǎn)考慮。如導(dǎo)流時(shí)盲目作業(yè)，對(duì)工程所處的水文條件了解不深入、不全面，會(huì)影響導(dǎo)流工作的順利開展，例如，水位突然增加，如圍堰高度不足，會(huì)減弱導(dǎo)流效果，甚至引發(fā)危險(xiǎn)。如水位長(zhǎng)時(shí)間處于低水位狀態(tài)，圍堰過高會(huì)增加施工量及施工成本。

水利水電工程導(dǎo)流時(shí)，地質(zhì)條件不僅影響導(dǎo)流效果，而且影響導(dǎo)流技術(shù)的選擇。導(dǎo)流作業(yè)前認(rèn)真勘查水利水電工程地質(zhì)條件，充分掌握水利水電地質(zhì)構(gòu)造，選擇合理的導(dǎo)流技術(shù)，確定最佳的導(dǎo)流方案，不僅降低導(dǎo)流施工難度，而且能獲得較好的導(dǎo)流效果。

二、導(dǎo)流技術(shù)分析

從大的方面看，水利水電工程導(dǎo)流方法分為全圍堰法導(dǎo)流、分段圍堰法導(dǎo)流，其中全圍堰法導(dǎo)流進(jìn)一步細(xì)分為：隧洞導(dǎo)流、明渠導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流，不同的導(dǎo)流方法，施工要求不同。

1.全圍堰法導(dǎo)流

（1）隧洞導(dǎo)流

隧洞導(dǎo)流指在河岸中開挖隧洞，在基坑的上下游位置修建圍堰，河水經(jīng)隧洞下泄。該導(dǎo)流技術(shù)適合應(yīng)用在兩岸地形陡峭、山巖條件良好、河床狹窄、流量小的河流施工中。為保證導(dǎo)流效果，一方面，布置隧洞時(shí)應(yīng)保證洞軸線沿線具有較好的地質(zhì)條件，且洞線為直線。另一方面，綜合考慮施工條件、地質(zhì)條件設(shè)計(jì)合理的斷面形式，包括方圓形、馬蹄形、圓形，如地質(zhì)條件差，可設(shè)計(jì)成馬蹄形。另外，確定合理的槽率。一般爆破不襯砌時(shí)槽率范圍為0.035～0.044；光面爆破不襯砌時(shí)，槽率范圍為0.025～0.032；混凝土襯砌時(shí)的槽率范圍為0.014～0.017。

（2）明渠導(dǎo)流

明渠導(dǎo)流指在河岸中開挖渠道，在基坑上下游修建圍堰，河水通過明渠下泄。該導(dǎo)流方法適合應(yīng)用在工期緊、施工期有過木、通航要求、地質(zhì)條件差無法采用隧洞導(dǎo)流、流量大的工程中。應(yīng)用該導(dǎo)流方法時(shí)，首先，應(yīng)將明渠布設(shè)在臺(tái)地較寬位置，渠身軸線應(yīng)伸出上下游圍堰外坡腳，并且水平距離應(yīng)滿足圍堰防沖要求，尤其防止深開挖，適當(dāng)將軸線長(zhǎng)度縮短。其次，確定合理的進(jìn)出口位置與高程，即，進(jìn)出口位置應(yīng)不回流、不淤、不沖，高程符合截流設(shè)計(jì)要求。另外，為減少水下開挖量，應(yīng)適當(dāng)增加進(jìn)出口高程。最后，設(shè)計(jì)斷面時(shí)應(yīng)根據(jù)水流量，確定合理的斷面尺寸及斷面形式（復(fù)合梯形、矩形、梯形）。確定槽率應(yīng)作水工試驗(yàn)、查閱手冊(cè)，保證槽率設(shè)計(jì)的合理性。

（3）涵管導(dǎo)流

涵管導(dǎo)流指在巖基中進(jìn)行溝槽的開挖，而后使用鋼筋混凝土進(jìn)行密封形成涵管，水流經(jīng)過涵管下泄。該種技術(shù)在堆石壩、土壩水利工程中應(yīng)用廣泛。為保證施工質(zhì)量，一方面，為避免壩身和涵管外壁形成接觸滲流，應(yīng)在涵管外壁每隔一段距離設(shè)置截流環(huán)，將滲徑半徑延長(zhǎng)，將滲透坡降低，減輕滲流破壞。另一方面，認(rèn)真修筑涵管管身沉陷縫、溫度縫止水。

2.分段圍堰法導(dǎo)流

分段圍堰法導(dǎo)流指使用圍堰將水工建筑物分段分期圍護(hù)進(jìn)行導(dǎo)流，分為底孔導(dǎo)流、壩體缺口導(dǎo)流、明槽導(dǎo)流。

（1）底孔導(dǎo)流

底孔導(dǎo)流指在土壩中修建永久或臨時(shí)底孔，使水流通過底孔下泄到下游，避免水位過高影響水利水電工程施工工作的順利進(jìn)行。應(yīng)用該方法時(shí)應(yīng)通過計(jì)算水力，確定底孔的布置位置、布置數(shù)目、布置尺寸。另外，為保證枯水期正常泄水，地坎高程應(yīng)設(shè)置在庫(kù)水位以下。底孔斷面可設(shè)置為圓角矩形或矩形，尺寸應(yīng)盡量小。

（2）壩體缺口導(dǎo)流

如為混凝土壩且河流汛期較短，可考慮采用壩體缺口方式導(dǎo)流，即，汛期河水漲落較嚴(yán)重，采用其他導(dǎo)流構(gòu)筑物無法滿足導(dǎo)流要求時(shí)，為降低給水利水電工程施工造成的影響，應(yīng)在壩體上預(yù)留缺口，與其他導(dǎo)流構(gòu)筑物一起導(dǎo)流洪峰，當(dāng)上游水位回落后再進(jìn)行缺口的修筑。

（3）明槽導(dǎo)流

當(dāng)河水覆蓋層較厚，河水深度較深時(shí)，修筑縱向圍堰難度較大，河床一側(cè)岸坡穩(wěn)定性好，河灘基巖較高時(shí)，可考慮采用明槽導(dǎo)流方式。采用明槽方式導(dǎo)流時(shí)，完成第一期圍堰后進(jìn)行明槽的修筑，河水通過束窄的河床下泄。第二期工程施工時(shí)，河水便可通過導(dǎo)流明槽完成下泄。

另外，分段圍堰法導(dǎo)流時(shí)，保證導(dǎo)流時(shí)段的合理劃分尤為關(guān)鍵。劃分導(dǎo)流時(shí)段時(shí)應(yīng)綜合分析施工進(jìn)度、導(dǎo)流方案、河流水文特征等。劃分導(dǎo)流時(shí)段時(shí)應(yīng)注意考慮以下內(nèi)容：當(dāng)水利水電工程施工工期長(zhǎng)、不允許過水，洪水來臨前無法完成建設(shè)任務(wù)時(shí)，應(yīng)考慮以全年作為劃分導(dǎo)流時(shí)段的標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)洪水來臨前施工內(nèi)容可發(fā)揮攔洪作用，則將洪水來臨前的施工時(shí)段作為導(dǎo)流時(shí)段；當(dāng)使用分段圍堰法施工，中后期的導(dǎo)流借助底孔進(jìn)行導(dǎo)流時(shí)，應(yīng)劃分成三個(gè)導(dǎo)流時(shí)段。將河水經(jīng)束窄河流下泄，第一期基坑工程施工劃分成第一時(shí)段。將河水從導(dǎo)流底孔下泄，第二期基坑工程施工作為第二時(shí)段；壩體全部上升，河水由導(dǎo)流底孔下泄。封堵底孔后，河水下泄通過永久泄水建筑物，完全或部分?jǐn)r蓄在水庫(kù)中，直到水利水電工程施工完成，作為第三時(shí)段。

三、導(dǎo)流流量設(shè)計(jì)

水利水電工程施工中，設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)流流量，有助于實(shí)現(xiàn)預(yù)期的導(dǎo)流目標(biāo)。導(dǎo)流流量設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、洪水重現(xiàn)期與風(fēng)險(xiǎn)度。

1.導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的確定需嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，在明確導(dǎo)流構(gòu)筑物劃分級(jí)別的基礎(chǔ)上，參考下表內(nèi)容，確定洪水標(biāo)準(zhǔn)。

導(dǎo)流構(gòu)筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)表

2.洪水重現(xiàn)期與風(fēng)險(xiǎn)度

為保證導(dǎo)流構(gòu)筑物安全性，充分發(fā)揮導(dǎo)流作用，導(dǎo)流施工中應(yīng)注重考慮洪水重現(xiàn)期以及風(fēng)險(xiǎn)度。其中洪水重現(xiàn)期指洪水在任何一年發(fā)生的機(jī)率。風(fēng)險(xiǎn)度指洪水在導(dǎo)流年限中發(fā)生的機(jī)率，計(jì)算公式為：

R=1-（1-1/T）L

其中T、L分別表示洪水重現(xiàn)期，年、導(dǎo)流構(gòu)筑物使用年限，年。

T數(shù)值越大，R值越小，導(dǎo)流構(gòu)筑物的造價(jià)越高，反之，導(dǎo)流構(gòu)筑物造價(jià)越?。粚?dǎo)流構(gòu)筑物使用時(shí)間越長(zhǎng)久，風(fēng)險(xiǎn)度越大。最佳的洪水重現(xiàn)期應(yīng)保證風(fēng)險(xiǎn)損失費(fèi)用和導(dǎo)流構(gòu)筑物造價(jià)越小。

四、結(jié)語

水利水電工程施工時(shí)，做好導(dǎo)流工作尤為重要，可為水利水電工程施工工作的順利完成奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文通過研究得出以下結(jié)論：

1.水利水電工程導(dǎo)流施工的專業(yè)性強(qiáng)，需綜合考慮諸多內(nèi)容，要求施工單位做好施工前的地質(zhì)勘查，充分掌握地形條件、水文條件、地質(zhì)條件等。

2.當(dāng)前水利水電工程導(dǎo)流施工技術(shù)較多，包括全圍堰法導(dǎo)流、分段圍堰法導(dǎo)流，應(yīng)結(jié)合水利水電工程實(shí)際情況，做好充分的論證分析，以應(yīng)用合理的導(dǎo)流技術(shù)。

3.水利水電工程導(dǎo)流施工時(shí)，應(yīng)從導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、洪水重現(xiàn)期與風(fēng)險(xiǎn)度方面入手，確定合理的導(dǎo)流流量。