導流及圍堰技術在水利工程中的應用實踐

摘" 要：水利工程建設需要應用到類型多樣的工藝技術，導流及圍堰技術作為其中至關重要的技術形式之一，通過對導流及圍堰技術的合理應用，可有效提升施工效率，保證施工質量，從而實現社會和經濟效益2方面的最大化。但在實際工程施工應用中，二者的實際應用和規范標準有所差異，導致施工質量缺失。為此，以某縣水廠一期水利工程為例，對案例工程的導流方式選擇和圍堰設計進行詳細介紹，闡述導流及圍堰技術的施工流程，應用結果顯示導流及圍堰技術在案例工程中獲得良好的效果。最后，從3個方面對導流圍堰技術的優化路徑進行闡述，以期為導流及圍堰技術的發展提供借鑒。

關鍵詞：水利工程；導流技術；圍堰技術；應用實踐；施工質量

中國分類號：TV551.1 文獻識別碼：A " " 文章編號：2095-2945（2023）15-0189-04

Abstract： The construction of water conservancy projects requires the application of various types of technology. As one of the most important technology forms， diversion and cofferdam technology can effectively improve the construction efficiency and ensure the construction quality through the rational application of diversion and cofferdam technology， so as to maximize social and economic benefits. However， in the actual engineering construction application， the actual application and specification standards of the two are different， thus resulting in the lack of construction quality. Therefore， taking the first phase water conservancy project of a county water plant as an example， the selection of diversion mode and cofferdam design of the case project are introduced in detail， and the construction process of diversion and cofferdam technology is described. The application results show that the diversion and cofferdam technology has achieved good results in the case project. Finally， the optimization path of diversion cofferdam technology is described from three aspects， in order to provide reference for the development of diversion and cofferdam technology.

Keywords： hydraulic engineering; diversion technology; cofferdam technology; application practice; construction quality

水利工程中防護施工占據著十分重要的地位，會直接影響水利工程整體的施工質量，施工中選用導流及圍堰技術可通過對圍堰的修筑，使水利工程的建設質量得到提升。導流及圍堰技術的應用重點應放在實際項目施工中，明確導流及圍堰技術的應用要點，嚴格依照技術應用原則強化施工技術[1]。導流圍堰技術標準是施工合理性的必要保障，在關注基本改造原則的前提下，持續強化導流及圍堰施工技術，并對其在水利工程中的應用實踐情況進行深入分析，結合多種因素對實際施工造成的影響進行綜合考慮，選擇出最適合水利工程項目的圍堰類型，明確技術施工流程，以此為水利工程施工提供更有利的施工條件，提高施工效率，保證施工質量。

1" 施工導流及圍堰技術概述

水利水電工程施工中會面臨較為復雜的河道環境，可利用引流的方式來使得河水繞過施工區域，這樣，水利水電工程才能夠得到順利施工，即為施工導流。在修剪大壩時會用到這一技術，在水利水電施工中，施工導流需要提前設計方案，這樣才能夠保證施工安全。施工導流主要包括以下幾個部分，首先是在河床中通過圍堰來擋水，為水壩建設提供良好條件，同時要根據汛期河水高度及壩的高度來對庫存注水量進行明確，使得大壩抗洪能力得到提升。另外要結合導流活水設計來進行大壩的建設。在大壩建設中，圍堰技術是非常重要的組成部分，圍堰設施在所有的水利水電工程建設中都會涉及到，所以要對圍堰設計引起足夠的重視，從大型水利水電工程的角度來看，圍堰技術需要應用到模型，確保這項工程能夠順利開展。圍堰設計主要發揮著避免水流沖刷河道的功能，從而降低設備運輸費用，使泄水困難情況得到緩解。

2" 施工導流方案分析

首先是缺口導流，主要被應用在混凝土壩體施工當中，在導流設計規定的部位和高程上，結合水利水電工程的具體情況進行缺口設計，當處于洪水期時，能夠發揮出臨時導流的效果。缺口達到了輔助導流的效果，會結合實際方案來將其設置為永久建筑，并在洪水階段發揮作用，在洪水期河流從導流隧道或者底孔通過，增加導流會增加工程成本，所以會在導流建筑當中設置缺口，缺口設置根據河流枯水期來設計，洪水階段則是通過預留缺口來和其他導流建筑進行配合，從而實現對洪峰流量的宣泄，通過缺口導流能夠有效減小導流底孔和隧道尺寸，從而降低工程投資成本。

其次是隧洞導流，這是水利水電工程導流施工中的常見方式，攔斷河床基坑讓主體建筑能夠順利的展開施工，讓河道水能夠通過導流隧洞來宣泄。利用隧洞導流時也有著相關要求，通常對于那些河床狹窄且流量不到的地質條件適合應用這種導流方式。在布置導流隧洞時，要求地質條件較好才能夠保證隧洞施工的安全，并且應該按照直線來布置隧洞，轉彎半徑不應小于洞徑5倍。

最后是涵管導流，在水利水電工程施工中會進行堆石壩和土壩的修筑，這時就會用到涵管導流，這種方式能夠有效提升水利水電工程性能，涵管導流一般應用的是鋼筋混凝土結構，在涵管施工中應該嚴格把握鋼筋混凝土的質量，避免鋼筋混凝土發生質量問題。通常會在建筑基巖內開挖溝槽，如果需要則進行襯砌，然后封上混凝土頂蓋，從而形成涵管，具備較強的可靠性和經濟性。但涵管的泄水能力有限，一般會應用在流量較小的河床中，在枯水期導流中也可以進行應用。為了避免涵管外壁防滲結構發生滲流問題，可以在外壁設置節流環，降低滲流坡度。

3" 工程概況

案例選擇某縣水廠的一期水利工程項目，該縣水廠的總規模為10×104 m3/d，一期水利工程的總建設規模為5×104 m3/d。案例水利工程以LJ水庫為主要水源，取水口設置在水庫主壩右岸的放空管附近。案例水利工程規劃用地面積約為6.78 hm2，工程需對輸水管線進行鋪設，采用PCCP鋼筋混凝土管沿路進行鋪設，采用的鋼筋混凝土管全場33.2 km，管徑為DN1200。

案例水利工程施工現場地段道路通暢，交通條件相對較好，設備、人員及材料等施工資源能順利進場。施工所需的土料資源可就近解決，同時結合實際工程需求對外采購鋼材、木材、塊石、卵石和管材等相關材料。在該工程項目的施工期間，施工用水可就近提取，施工地水源水質和水量均與工程施工標準相符合。

4" 導流方式與圍堰設計

4.1" 導流方式選擇

本案例中的導流及圍堰技術施工應用的主要目的是為水庫取水口施工設置及原水管道過河安裝工作的開展提供便利，避免水流流進施工現場，從而保證工程中的建筑項目能夠根據施工要求順利完成。原水管道過河安裝施工采用的是土石圍堰方式，利用黏土材料對施工水面進行鋪蓋。施工中選用黏土材料進行圍堰，黏土材料的類型可結合實際工程情況選擇，在案例工程中一部分為就近開挖的黏性土，另一部分為外購黃黏土料。黏土材料準備完畢后進行裝袋處理，使用鐵絲和細麻對袋口進行縫合。在砌筑過程中平放土袋，并結合互相錯縫的基本原則整齊碼放，利用木桿等輔助工具確保將土袋放置在指定位置之上。通過層層堆疊使土袋高度達到導流圍堰的標高要求[2]。為避免在施工過程中因堰體出現滲水導致工程施工出現安全質量事故，采用式（1）對導流水量進行準確計算，并對導流及圍堰技術的施工細節進行嚴格把控[3]。

4.2" 圍堰設計

案例工程在原水管道過河安裝施工過程中對圍堰結構的設計，本工程在原水管道過河安裝中進行圍堰施工設計，必須在滿足水利工程施工設計的前提下，基于工程量最小目標對圍堰堰體的軸線位置進行確定。并且在圍堰設計過程中盡量控制圍堰施工的造價，確保設計的堰體結構滿足施工便利性要求。在符合圍堰設計要求基礎上，結合案例水利工程的實際情況，設置圍堰兩側頂寬為2 m，兩側邊坡為1∶1；在圍堰的迎水面利用土工膜做防護處理，同時將2 m的寬黏土鋪蓋在土工膜表面，從而保證水流能夠平順流過，避免因水流的過度沖刷而造成圍堰出現變形情況[4]。

5" 導流及圍堰技術施工流程

對案例工程中采用的土石圍堰的施工流程進行闡述，整個施工流程包括測量放線、設護坡木樁、鋪設彩條布、鋼板樁支護、淤泥清除和圍堰拆除。

5.1" 測量放線

測量放線作為施工準備工作中的重要內容，主要內容包括建立測量控制點及施工標志，對施工方向、堰體砌筑范圍及其結構軸線進行確定。此外，在整個施工過程中還需實時測量堰體斷面砌筑的尺寸和高度，確保堰體斷面的參數與設計標準相符，保證施工準確度。

5.2" 設護坡木樁

考慮到圍堰底部具有較深的污泥，為避免圍堰的堰體發生滑移，有必要在堰體的兩側坡腳位置設置木樁護腳。選用直徑0.2 m，長度6 m的木樁以0.5 m的間距由人工將木樁打進堰體兩側的淤泥中[5]。

5.3" 堆碼袋裝黏土

案例工程使用的黏土材料一部分為就近開挖的黏性土，另一部分為外購黃黏土料，用卡車將其運輸至現場的指定位置，由施工人員進行裝袋處理。在圍堰砌筑前，還需利用推土機對圍堰的基礎表層進行清理。堰體水上部分采用分層填筑碾壓的施工方式，控制填筑厚度為0.5 m，并且保證每層均碾壓4～6遍。而堰體水下部分則采用自然壓實結合進占填筑的施工方式。同時需注意對每袋裝填黏土的量進行嚴格控制，每袋裝填的土量應保持在2/3～3/4的范圍內最佳，堆砌過程應交錯放置土袋避免通縫的出現。采用分段施工方式進行圍堰的堆砌，施工過程中應將堰體內側邊緣和基坑外側邊緣的間距控制在1 m。考慮到案例工程導流圍堰結構外形要滿足水流排泄的需求，盡量避免水流對堰體的過度沖刷，從而防止因壅水過高對堰體結構帶來的安全隱患。此外，為保證導流圍堰能夠發揮出其真正作用，要保證堰體結構與水利工程的施工要求相符，嚴格依照施工方案進行把控，確保1∶1的兩側邊坡坡度，圍堰頂高應高于流水面0.5 m，確保圍堰斷面的強度和穩定性，避免在基坑挖掘工作完成后出現堰體的滑動、傾斜或破裂的情況。

5.4" 鋪設彩條布

在堰體堆砌完成后，于圍堰的迎水面鋪設彩條布，并放置土袋壓腳，從而起到擋水作用，避免水流滲透到堰體之中。

5.5" 鋼板樁支護

于圍堰內側坡腳位置打入一排鋼板樁，鋼板樁的長度設置為6 m，各樁間距控制在0.1 m。根據工程實際測量結果顯示，水深0.6～1 m，淤泥的深度為1.2 ～1.5 m，為此應保證鋼板樁打入5 m左右[6]。并且利用土袋對堰體和鋼板樁之間的縫隙進行填充，提高堰體穩定性，避免滑移現象的出現。施工順序為抽水，清理淤泥，清出通道后開展鋼板樁施工作業。

5.6" 排水及清除淤泥

考慮到案例工程的基坑較小，施工時段較短，且工期處在枯水期，為此導流圍堰因雨水和滲水導致的經常性排水量相對較小，因此選擇初期排水。根據工程排水強度標準、尺寸重量規格，選用2臺排水泵進行基坑抽水，排出的水借由管道直接跨過圍堰進入水庫之中。此過程中對于排水泵坑的布設應保證基礎牢固、揚程低，且不妨礙基坑開挖及運輸等其他施工環節的正常施工。在圍堰施工完成后，借助人工開挖井字溝的方式進行施工后排水，并于1周后對淤泥進行清除，采用機械配合人工的方式，并利用卡車及時運出淤泥。在水下施工作業時，施工人員必須穿膠鞋，佩戴安全帽。抽水作業的同時不允許進行基坑施工，避免安全事故的發生。同時，利用機械清除淤泥的過程中，應保證有10 m的安全距離，淤泥清除前必須先測量實際深度，嚴禁直接進入其中，避免機械陷入淤泥之中，確保施工的順利開展。此外，還需在圍堰兩側和基坑周圍設置一定的防護措施，以預防溺水和墜落事故的發生。

5.7" 圍堰拆除

水利工程中導流圍堰施工屬于臨時工程，需要結合水利工程的實際情況在不需要圍堰后對其進行拆除。拆除圍堰前應先對圍堰保護區進行全面的清理工作，清除施工垃圾和雜物。與此同時針對擋水位以下分項工程進行嚴格驗收。在拆除過程中應本著“自上而下、先中間后兩端、先內后外”的原則，利用分層后退開挖的方式借助PC-200反鏟拆除堰體，并將拆除后得到的拆料運輸至指定位置。

6" 圍堰技術應用效果分析

在案例工程中所選擇的導流及圍堰技術發揮出良好的效果，因施工期處在枯水期，并且施工時段相對較短的影響，導致圍堰受到的水流沖刷并不嚴重。但從我國目前的水利工程導流及圍堰技術施工現狀來看，土石圍堰的應用具有一定限制，只有在水流速度不大于0.4 m/s，水深不超過1.6 m時才能充分發揮作用[7]。為此，在實際工程施工中土石圍堰多與鋼筋混凝土圍堰、木樁圍堰和鋼板樁圍堰等方式結合使用。在本案例工程中則是與鋼板樁圍堰方式相結合共同發揮作用。對于其他水利工程導流及圍堰技術應用而言，可結合實際需求情況對最合適的導流圍堰技術進行選擇。為進一步探究導流圍堰技術的應用效果，以木樁圍堰和鋼筋混凝土圍堰為例進行相應分析。

6.1" 木樁圍堰

木樁圍堰在水利工程中的應用十分常見，技術圖如圖1所示，可劃分為單層木樁圍堰和雙層木樁圍堰。實際施工中，將準備好的木樁夯入合創之中，并在多個木樁間構建笆籬結構，以此形成穩定的堰體結構。適用木樁圍堰的水流速度和水深與土石圍堰相近，一般情況下與土石圍堰補充使用。施工中木樁的直徑、長度及間距應分別控制在0.2、7 及0.5 m左右。

6.2" 鋼筋混凝土圍堰

鋼筋混凝土圍堰主要是以鋼筋混凝土套箱結構作為堰體結構，具有較強的穩定性和承載性，技術圖如圖2所示。針對不同施工現場的環境，鋼筋混凝土圍堰所發揮出的效果也不盡相同，但從總體效果來看，鋼筋混凝土圍堰結構具有更穩定的力學性質，應用價值較強。但為確保圍堰充分發揮作用，必須在施工設計時結合實際工程情況展開綜合分析，從拱形式、重力式等多種圍堰形式中做出最合適的選擇。

7" 導流及圍堰技術的應用

7.1" 應用新型技術

隨著經濟和科技的飛速發展，對水利工程施工的質量要求也相繼提高，在新時期背景下水利工程導流及圍堰技術的應用也應更具發展力。為此在實際施工中應積極采用新型先進技術保證施工的科學性，可借助BIM技術對施工中的相關環境進行模擬，通過精準測算得出應怎樣開展更科學的圍堰施工。此外，在積極引進新型技術的同時需對現有技術進行整合，以實際水利工程情況為核心探索出適用性更高的導流圍堰施工方案。

7.2" 把控連接施工的穩定

導流圍堰施工與水利工程技術施工具有緊密的關聯，在導流圍堰實際施工過程中應與水利工程技術施工做好對接工作，全面剖析存在的問題并及時向上級部門匯報，構建統一協調的發展機制，以此提升導流圍堰施工的穩定性和科學性。

8" 結束語

綜上所述，導流及圍堰技術應用直接影響水利工程的整體建設質量。為此在施工過程中，必須結合實際工程情況對施工方案進行合理地選擇，并加強對各項施工技術要點的把控。案例工程的導流圍堰施工在部分因素的影響下獲取到良好的效果。但目前導流及圍堰施工類型眾多，適用場景各不相同，為此有必要依照實際情況進行科學的施工技術選擇，以保證應用效果。

參考文獻：

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[6] 戚俠光，劉敏.水利水電工程施工導流和圍堰技術的應用探討[J].工程建設與設計，2020（9）：132-134.

[7] 周濤，胡玉.施工導流圍堰技術在水利水電施工中的應用[J].水利技術監督，2020（1）：254-257.

第一作者簡介：呂國青（1989-），女，助理工程師。研究方向為工程監理。