導流明渠在水利工程中的應用*

張 磊，邵洪澤，張立鋒，王小明

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

在水利工程施工中，常需進行施工導流[1]。導流建筑物是完成施工導流的重要臨時建筑物，其設計直接關系到水利工程建設安全性[2]。工程采取何種施工導流方式及導流建筑物應根據地質水文條件、主體工程特征及施工因素等多方面綜合確定。在河谷岸坡較緩，有較寬闊灘地或有溪溝、老河道等可利用的地形，且導流流量較大時，可選擇明渠導流的施工導流方式，如桐子林、三峽、安谷、旬陽等水電站，均采用明渠導流的施工導流方式[3-8]。

北支江綜合整治下游水閘、船閘工程導流需求較大，工程地質條件滿足導流明渠地形及地質要求，因此，在本工程中選擇明渠導流的施工導流方式。依托北支江綜合整治下游水閘、船閘工程，形成導流明渠在水利工程中的設計施工方案，對類似水利工程建設有一定參考價值。

1 工程概況

北支江綜合整治下游水閘、船閘工程位于周浦港大橋下游1.2km處，其工程等級為Ⅲ等，水閘為2級建筑物，船閘上、下閘首和閘室為3級建筑物。水閘洪水標準采用20年一遇設計，50年一遇校核。

水閘布置在主河床，共設置3個閘室段，每孔凈寬暫定55.0m，采用縫墩結構，每個閘墩寬7.5m，閘室總寬210.0m，沿水流方向長30m。水閘閘頂高程6.000m，正常蓄水位為5.400m。船閘布置在水閘的右側，為一線單級船閘，閘室有效尺寸暫定40.0m×16.0m×2.2m(有效長度×有效寬度×檻上水深)，船閘主要建筑物包括上下閘首、閘室和上下游引航道5部分，船閘主體建筑物及上下游引航道總長346.0m，閘室底板頂高程0.900m。水閘與船閘均采用底軸驅動式翻板閘門。

2 導流明渠布置

導流明渠布置于水閘右岸東洲島下游段，連接北支江與富春江，進口底高程取2.500m，出口底高程2.000m，底寬15.0m，堰頂高程9.500m，頂寬3.0m，兩側坡比均為1∶3.5，明渠長542.60m。過水面依次設無紡土工布、20cm厚碎石墊層(明渠底部)和30cm厚雷諾護墊。渠道兩側現狀地面高程約為7.000m，不能滿足擋水要求，因此在明渠兩側開挖線外3.0m處利用渠道開挖土料填筑形成明渠擋水堰。

3 導流明渠施工

3.1 降水井布置

明渠溝槽兩側各設置1排降水井，降水井間距為14.8m，根據開挖降水前情況，可適當調整管井數量及平面位置，降水井直徑為800mm、深9m，共布置控制性降水井60口，降水井布置如圖1所示。

圖1 導流明渠降水井布置示意(單位：m)

3.2 土方開挖

3.2.1開挖方案

根據明渠基坑施工工期及結構特點，基坑土方分5層開挖。第1層為表層土剝離，第2～4層開挖至相應高程，第5層開挖至設計底高程，每層開挖厚度≤2m。為縮短工期，開挖方向為從明渠中間縱向往進出口端開挖(見圖2)。

圖2 導流明渠開挖分段

1)基坑表層土剝離 原地面高程為6.500～7.000m(出口-進口)，表土剝離厚度為0.50m，剝離后高程為6.000～6.500m，表土剝離后運至堆土區作為復墾土壤使用。

2)第2層開挖 層頂高程為6.000～6.500m，向下開挖1.5m至4.500～5.000m高程，養魚塘處開挖前，首先對塘泥采用水力沖挖，排至右岸晾曬場，固化后再運至導流明渠堆土場。開挖出的土方堆砌于明渠兩側，用于黏土填筑原料。若開挖土方量不足以滿足黏土填筑量，則用第3次開挖出的土方繼續填筑；若開挖的土方量多于黏土填筑量，則將多余土方運至導流明渠堆土場。

3)第3層開挖 層頂高程為4.500～5.000m，向下開挖1.5m至3.000～3.500m高程。

4)第4層開挖 層頂高程為3.000～3.500m，向下開挖1.2m至1.800～2.300m高程。

5)第5層開挖 層頂高程為1.800～2.300m，坑底30cm采用人工開挖，此外測量人員根據進口段2.000m高程、出口段1.500m高程的圖紙要求，每點高程可等比例推算，并要求每隔20m做一高程標記，便于施工。

3.2.2土方開挖

1)在土方開挖前對基坑四周場地進行整平，并保證場地標高滿足設計標高要求。

2)第1層可采取通長開挖方式，以下土體開挖均分層、分段對稱進行。

3)明渠縱向應從中間往進出口的方向開挖，保證開挖路線合理，從上到下分層、分段依次進行，并形成1∶2.5坡度。

4)基坑開挖應嚴格按設計要求進行放坡，首先應放好基坑上口開挖邊線，并做標志線，邊挖邊檢查坑底寬和坡比，及時修整。

5)基坑開挖面應設置臨時排水溝，基坑頂外側邊緣設置截排水溝。

6)開挖邊坡須修砌階梯，便于施工人員上下。

3.3 土工布施工

1)儲存、運輸 運輸過程須避免土工布卷遭到破壞。若土工布接觸到化學試劑，則不能再用。

2)土工布鋪設 鋪設方式為人工滾鋪。鋪設時保證布面平整，并適當留有變形余量。土工布采用縫接。

3)基本要求 ①接縫需相交于坡面線，并與坡腳平衡，對于可能存在應力的位置，水平接縫距離≥1.5m；②在坡面上，將土工布的一端進行固定，然后將卷材沿坡面放下，以確保土工布始終處于拉緊狀態；③將全部土工布用砂袋壓牢。

4)工藝要求 ①為保證基層平整、堅實，應對基層進行檢查，排查異物并妥當處理；②根據現場情況選擇土工布規格尺寸，在精確裁剪后進行試鋪；③確認寬度是否合適，搭接處須平整，控制合適的松緊程度；④搭接部位縫合時，縫合線保持平直；⑤縫合后需要檢查土工布的鋪設狀態，同時留意是否有缺陷；⑥若出現不符合要求的現象，應及時采取相應措施。

3.4 碎石鋪設

碎石質量須均達到設計要求和規范規定。碎石鋪設厚度為20cm，采用15t運輸車運至施工現場，用挖掘機推開攤鋪，人工配合。

3.5 雷諾護墊施工

雷諾護墊是指將經過特殊防腐處理的低碳鋼絲通過機器編織成鋼絲網，并按工程設計要求做成的網箱結構，如圖3所示。

圖3 雷諾護墊

3.5.1翻邊要求

雷諾護墊結構最薄弱處為網面裁剪后末端與邊端鋼絲相連接處。只有將網面鋼絲纏繞在邊端鋼絲上≥2.5圈才能保證二者之間的連接強度。

3.5.2絞邊要求

類似于網面鋼絲的材質，選擇單圈、雙圈交替絞合的絞邊方式，間隔一般為10～15cm。

3.5.3組裝工藝

1)選擇堅實、平整的場地開始作業。

2)首先將折疊好的網面展開，通過一端一人的輔助牽引，一人的腳向前和向下步進，對彎曲部分進行矯正，然后沿折痕方向依次逐步進行。

3)若底部無機械折痕，踩在隔板兩側，然后豎立隔板。

4)將前、后側板折疊，用15cm長鋼絲扭絞擋板與側板，并將側板與側板連接。

3.5.4擺放及連接

1)雷諾護墊的輪廓應排列整齊、緊密。

2)首先要檢查坡率是否符合設計要求，然后放線確定雷諾護墊的放置位置。

3)當放置隔板并使用雷諾護墊進行護坡時，方向應與水流方向平行；若使用其進行護底時，方向與水流方向垂直。

4)在施工時需安裝木樁或鋼管固定。

3.5.5石料裝填

石料填筑應密實，且應有足夠硬度、難風化與水解、不易碎，不得小于網孔尺寸。

3.5.6閉合蓋板作業

1)所有邊都需絞到位，且全部絞邊都應是一條直線，并使絞合點處的幾根邊緣線靠攏在一起。

2)在封蓋前，應將裝填過程中發生彎曲的隔板校正，并將裝填的石塊調平。

3)蓋板與邊板、端板及隔板上緣用絞合鋼絲連接，并采用單圈-雙圈-單圈的方式，間隔一般為10～15cm。

4)護墊面層高差≤3cm。

5)為避免護墊被踩變形，施工過程中應下放木板，同時禁止人員在上面直接行走。

3.6 黏土回填

1)施工工藝流程 原土層清理→分層攤鋪、夯實→修整找平。

2)施工要求 ①回填施工前，先將基底表面的樹根、垃圾等雜物清除干凈；②回填黏土時，應分層鋪設，分層夯實，每層接縫應做成斜坡形，每層鋪設厚約50cm；③碾壓時應交叉重疊0.5～1m，上、下層錯縫距離≥1m，相互搭接，防止漏壓或漏夯。

3.7 混凝土路面施工

路面采用15cm厚C20混凝土進行硬化，路寬3m，路基為15cm厚碎石，待混凝土硬化后，道路兩側設置鋼管防護欄桿，防止出現安全事故。

3.7.1碎石墊層施工

碎石墊層驗收前不得進行混凝土路面施工，檢查內容包括縱斷面標高、中線偏差、平整度等。如有積水應盡早采取措施，整個墊層部分應重新壓縮。礫石墊層厚度為15cm，比混凝土路面兩側各寬30～50cm。

3.7.2路面施工

1)模板施工 模板高度須與混凝土厚度一致，模板頂面標高為混凝土路面設計標高，模板內邊緣應與路面設計中線和邊線重合，支撐準確穩定，接縫嚴密平整，不得有縫隙和高度不一的情況。模板接頭及模板與墊層接觸處嚴禁漏漿。模板經監理人員檢驗合格后方可澆筑混凝土。

2)混凝土攤鋪 路面混凝土澆筑選用全幅施工方法，鋪料采取挖掘機入倉攤平、人工輔助方式。

3)振搗 針對邊角處，先后采用插入式振搗器和平板振搗器振搗。

4)養護 混凝土路面澆筑完成后，立即覆蓋塑料薄膜，3～4h后加水保持7d，避免混凝土表面開裂。

4 結語

本文系統地介紹了導流明渠在北支江綜合整治下游水閘、船閘工程中的應用情況。首先，根據工程特點確定導流明渠的布置方案；然后介紹導流明渠施工技術，包括降水井降水、土方開挖、土工布鋪設、碎石鋪設、雷諾護墊施工、黏土回填、混凝土路面施工等。該導流明渠設計施工方案在北支江綜合整治下游水閘、船閘工程中的應用效果較好，取得了良好的工程效益，可廣泛應用于水利工程建設。