南水北調中線某工程段施工導流設計

魯向坤

摘? 要：施工導流是工程施工組織設計的重要組成部分，對整個工程具有重大意義。文章結合工程水地質條件和工程段施工導流目的，確定了適合該工程的導流方案，采用全斷面圍堰法導流方式，輔助導流采用明渠導流。并且按照標準要求，通過計算，獲取了圍堰、明渠斷面設計，以及施工截流和基坑排水具體實施方法。

關鍵詞：施工導流;施工組織;全斷面圍堰法;明渠導流

中圖分類號：TV551.1? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）25-0091-02

Abstract： Construction diversion is an important part of engineering construction organization design and is of great significance to the whole project. In this paper， combined with the engineering water geological conditions， combined with the construction diversion purpose of the engineering section， the diversion scheme suitable for the project is determined， and the full-section cofferdam method is adopted to guide the flow， and the auxiliary diversion is guided by the open channel. According to the standard requirements， through the calculation， the design of the cofferdam and open channel section as well as the concrete implementation method of construction interception and foundation pit drainage are obtained.

Keywords： construction diversion; construction organization; full face cofferdam method; open channel diversion

1 工程概況

該工程段位于河南省中部，屬溫帶季風性氣候，年均降水量為645.5mm，年最低氣溫-0.2℃，年最高氣溫為27.5℃，月最大平均含沙量為4.7kg/m3。工程段總長度為10km，底坡1/25000，渠線處在黃河淮河沖擊平原上，其上分布有河谷和崗地，地勢大致沿渠線呈西高東低、南高北低的趨勢。預測多年最高地下水位為113.17-127.02m，一般高于渠底板，地下水位的變化受降雨等因素影響較大。根據2004年4月中國地震局分析預報中心編制的《南水北調中線工程沿線設計地震動參數區劃報告》，本渠段地震震動峰值加速度為0.10g，相當于地震基本烈度Ⅶ度。 因本工程河道較窄，工期較緊，而且枯水期流量較小，采用全斷面圍堰法導流的方式，輔助導流采用明渠導流的方式。

2 導流建筑物設計

2.1 圍堰設計

圍堰型式的選擇應本著就地取材，簡約經濟的目的，因本工程渠段內可用挖方土料分布廣，厚度大，儲量大，且滿足關于均質壩土料的要求，因此采用均質土圍堰的型式。圍堰高程等于渠道水深加上一定安全超高，渠道水深采用試算法確定，即先假定一系列的渠道水深h0，通過水力計算可得到一系列流量Q，選擇與設計流量相近的水深作為渠道正常水深hz。已知，工程段河流在枯水期的流量為7.2m3/s，圍堰屬4級土石圍堰，對應安全加高為0.5m。通過計算，渠道水深為1.3m時，河流流量為7.3m3/s，與設計流量最為接近，故取渠道水深為1.3m，圍堰高度取值1.8m。根據已有土石圍堰設計經驗，一般土圍堰頂寬≥1.5m，迎水面邊坡不小于1：2，背水面邊坡不小于1：1，本工程取圍堰頂寬為3m，迎水面邊坡取為1：2，背水面邊坡取1：1.5，上下游圍堰尺寸取相同值，圍堰是均質土圍堰，本身防滲性較好，無需再做防滲體。

2.2 明渠斷面設計

根據本工程的渠道資料，渠道沿線至地下5m范圍內地層主要有黃土狀粉質壤土及重粉質壤土構成，允許不沖流速為0.7-1.0m/s，渠道邊坡1.5-2.0，該渠段壤土較多，水力半徑為1.12，故可計算得該渠段不沖允許流速為0.7×1.12a=0.7×1.120.250=0.72m/s，選擇本明渠邊坡為2.0。已知，平均流量為7.2m3/s，渠道水深1.3m，求取過水斷面面積為A=Q/V=7.2/0.72=10m2，斷面平均寬度為 =A/h0=10/13=7.69m。按照明渠邊坡設計，渠道頂寬比的寬多4×1.3=5.2m，則明渠底寬為5.09m，渠道頂寬為10.29m，另外實際請款下為了安全起見，明渠應有一定安全高度，本文設計為0.2m，故明渠高度取值為1.5m。

3 施工截流

本設計采用立堵法截流，即將截流材料從龍口一端向另一端，或從兩端向中間拋投進占，立堵法節流一般適用于大流量，巖基或覆蓋層較薄的巖基河床，對于軟基河床只要護底措施得當。按照截流時間選擇原則，盡可能在較小流量時截流，但必須考慮到其他工程進度的完成，為保證截流以后的基坑工作的及時完成，截流日期應盡量提前，截流時段一般選用枯水期初，所以本工程選在10月-12月。并且采用截流時段10年重現期的月平均流量來確定截流標準定為1.75m3/s。

截流龍口位置設在河床主流部分，方向與主流順直為宜，且龍口寬度盡量窄些，為了提高龍口的抗沖能力需對龍口加以保護，保護措施有護底和裹頭，護底采用拋石的方法，裹頭采用石塊將戧堤保護起來。龍口寬度主要根據水力計算來確定，本工程截流流速較小，可以采用土料進占，根據土料的截流適用流速算出龍口寬度b=Q/（h0×V）=2.25m。

4 基坑排水

為了順利開展基坑的施工作業，就要進行基坑滲水及積水的排除。基坑排水分為基坑開挖前的初期排水和基坑開挖及建筑物施工過程中的經常性排水。

4.1 初期排水

初期排水量一般根據地質情況、工程等級、工期長短及施工條件等要素，參考工程經驗，見式1。本工程初期排水時間定為5天。因為基坑水深為1.3m，基坑長度大約450m（渡槽長400m再加上約50m邊距），基坑寬度為68m（渡槽寬18m加50m邊距），經計算初期排水量為663m3/h，考慮到降水等其他因素的影響，初期排水量應大于670m3/h。

其中：Q：初期排水量;V：基坑排水體積;T：初期排水時間

4.2 經常性排水

經常性排水一般包括滲水，降水和棄水這三部分，由于本工程圍堰為均質土圍堰，滲透系數較小，故不考慮滲水影響。關于降水部分，本工程6-9月為汛期，其他時間為枯水期，枯水期天數n=365-30-30-31-31=243天，枯水時段降雨總量=645.5-420.2=225.3mm，枯水時段的天平均降雨量為225.3÷243=0.93mm（枯水期天數為243天），基坑集雨面積可取為基坑面積的1.5倍取為45900m2，降雨集雨量=45900×0.00093=42.687m3，降雨排水強度Q=42.687÷24=1.778625m3/h，關于施工棄水，施工棄水主要是混凝土養護所用的水量，混凝土養護期是28天，每立方米混凝土養護用水約1m3，根據資料，混凝土澆筑最大強度是17809m3/月，所以施工棄水排水強度Q為26.5m3/h，故經常性排水的排水量=1.78+26.5=28.28m3/h。

4.3 排水布置

基坑的排水布置一般包含排水站、排水管道以及集水坑和集水溝渠的布置。

（1）排水站布置

初期排水時，排水站的布置應根據基坑內水深的多少，可采用固定式排水站或浮動式排水站，當基坑水深大于5m時，應采用多級排水站或浮動式排水站，因為基坑水深較大時浮動式排水站可以隨著基坑水位上下浮動，可以減少設備臺數，降低排水投入。本工程基坑水深大于5m，應采用浮動式排水站。排水站布置要注意盡可能排除基坑最低處的水，盡量縮短排水管道，避免與與基坑交通發生干擾。

（2）排水管道布置

初期排水時宜采用膠管和鋼管，因為這兩種材質重量較輕，特別適合浮動式排水站，能使其更好的適應基坑水位的變化，鑄鐵管多用于經常性排水，因為其使用壽命較長。排水管道的布置應力求管身短，盡可能不影響基坑的交通，并且給其維修與養護提供良好的施工環境。

（3）集水坑和集水溝渠的布置

集水坑與集水溝渠的作用是匯集基坑內的水，將水集中于其中，再由排水站排出基坑以外。因為初期排水時間較短，所以無需布置固定的集水坑，集水坑的布置要求要將基坑內的水盡可能匯集于其中，集水坑的容量要求是保證經常性排水的正常運行。集水坑的高程要求是低至使得基坑內大部分水能匯入其中，基坑局部低洼處的水應用小型水泵抽入集水坑中。

5 結束語

結合本工程設計目的及地址情況，確定導流標準為4級，導流流量為7.2m3，采用明渠輔助導水，明渠高度1.5m，截流部分參照了相關規范，選取立堵雙戧的截流方式，選取了截流時段和截流流量，確定了口位置。基坑排水部分主要進行了基坑初期排水和經常性排水計算，并進行了排水布置和排水設備選取。

參考文獻：

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