徐 明 張龍海
(水利部長江水利委員會陸水樞紐工程局,湖北 赤壁 437300)
當前導流施工技術在水利工程建設施工中已被廣泛應用,其中水利工程壩址選擇、施工方案制定與水電樞紐施工方案制定這三者與導流施工技術有著重要影響。水利工程施工的第一步通常為壩址選擇,在進行壩址選擇時需要施工人員根據水道流向、地理位置等環境因素進行考察,綜合水利工程自身的應用目的,對壩址進行科學合理的選擇,這一步對于導流施工技術的開展有著重要影響。水電樞紐施工方案制定是基于壩址選擇之上的,根據壩址位置制定合理的水電樞紐施工方案。在這一步中,工作人員要選擇合適的施工起點和施工方向,通常采用以導流明渠為開端,逐步對廠房建設進行規劃。制定施工計劃較為復雜,這一步會對整個施工進程以及質量產生影響,合理提高技術人員的設計水平以及施工人員的施工水平會使得整個施工方案得到有利支持。
根據具體形式的不同,又可分為全段圍堰、分段圍堰兩種。在水流不大,非汛期施工的情況下,可以選擇全段圍堰,將河流水全部截斷。在斷面的兩側或其他合適位置,設置泄水渠道,實現分流。但是在一些河床較寬、水流較大的情況下,使用全段圍堰具有一定的危險性,這種情況下必須考慮分段圍堰。其特點是在河床內更改水的流向,而不對水流進行攔截和阻擋,具有更強的環境適應能力,并且在技術難度上也比全段圍堰更低。
運用明渠導流法時,需要先確定水利工程壩基所在位置,然后以壩基作為參照,在上游、下游分別修筑圍堰。然后在河流兩側的岸邊或灘地上,開挖若干條渠道,利用這些渠道,將上游的水導流至下游,從而繞過水利工程,創造了良好的施工環境。明渠導流法通常適用于那些地形比較開闊,且地勢相對平坦的情況,在技術難度上也相對較低。利用該方法時,施工單位應結合前期調查結果,確定渠道布設位置,例如,將明渠沿著河道布置時,應注意在靠近河道的一側采取防沖措施,避免河水上漲后,泥沙在明渠內沉積,影響導流效果。
在一些山區位置的水利工程,由于地表的地形復雜多變,不適合地上導流施工,這種情況下就需要選擇隧道導流。另外,隧道導流法還可以借助于河岸邊存在的水工隧道,進一步降低了施工成本、加快了工程進度。選擇這一導流方法,需要注意的事項有:首先,要確定隧洞導流軸線,結合物探結果,盡量避開一些地下巖石,以降低隧洞掘進的難度。其次,減少隧洞的彎曲度,保證導流效果。如果因為地址等原因,必須要進行轉折,應合理設計轉折角度,原則上來說轉角不得低于120°。最后,如果水流量較大需要開挖兩條或以上的隧洞,還要注意相鄰隧洞之間的巖層厚度。
在一些規模較小的土石壩中,可以選擇涵洞導流法。在工程基坑的上下游,分別修建擋水圍堰,依托涵洞完成導水。涵洞導流的優點在于作業周期短、成本投入低,在一些山區或農村的小型水利工程中應用較為廣泛。選擇該方法,施工時需要注意的要點有:開挖涵洞時,可以依照地形靈活布置涵洞的位置,以減少工程量。但是如果涵洞周邊的圍巖破碎較為嚴重,則需要進行襯砌加固,以保證涵洞的整體結構穩定。也可以選擇將涵洞布置在硬土層上,但是要注意進行受力計算,如果涵洞上部的土體壓力較大,也需要采取加固措施??梢栽诤磧缺?,使用水泥進行抹平。還可以防止落石、落土阻塞涵洞的問題。
水利工程所在地區的地質條件相對復雜,另外根據整個工程的建設要求,還要統籌協調周邊的景觀工程、綠化工程,盡量減少對生態環境的破壞。因此,施工單位無論是出于導流施工方案設計考慮,還是出于生態保護考慮,都需要重視前期調研工作。要成立專門的調查小組,利用各類測繪儀器,對水利工程周邊的水能指標、地形地質、施工條件等做到全方位了解。在此基礎上,科學編制導流施工方案,從施工難易程度、工程成本高低、導流效果優劣等角度,選擇最佳的導流形式,完善方案細節,為下一步作業的開展提供參考。
水利工程及導流施工,不可避免的會對工程周邊的環境產生破壞影響。通過加強生態管理,一來可以將這種破壞影響降到最低,二來也能夠在工程結束后,盡快恢復原有的生態,保證水利工程周邊生態綠化景觀的整體協調性。例如,在本次工程中,施工單位除了加強導流施工技術管理外,還設計了綠化工程、景觀工程,采取了文物保護措施等。
在建設水利工程時,需要通過導流施工,為主體工程的建設創造良好的環境。受到地理位置、地質環境、工程特點等諸多因素的影響,選擇的導流施工方案和需要注意的技術要點存在較大差異,例如明渠導流、隧洞導流等。這就需要施工單位提前做好實地調查,在確定導流施工方式的基礎上,編制詳細的施工方案,為下一步施工作業提供參考。