水利工程施工导流

施工导流是水利水电枢纽总体设计的重要组成部分,其工作的效率直接决定着水利工程中各个阶段的工作进度,包括永久建筑物型式、选定枢纽布置、施工程序和施工总进度等,是水利工程设计和施工的重要因素.文章将就水利工程施工导流的相关内容进行探讨.

在水利工程中,施工导流贯穿于工程施工的全程,导流设计要必须要正确处理从初期导流到后期导流,包括坝体临时挡水、围堰挡水、封堵导流泄水建筑物和水库蓄水等施工全过程中的挡、泄水问题,这样才能确保在干地施工和施工期不影响,或者尽可能少影响水资源的合理使用.

一般来说,水利施工过程中导流设计的主要任务是：精确周密地分析研究水文、地质、水文地质、枢纽布置及施工条件等基本资料；选定导流方案及导流建筑物的型式,确定导流建筑物的布置、构造及尺寸；在确保满足上述要求的基础上,进一步选定导流标准,合理的划分导流时段,准确的确定导流设计流量；拟定导流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截断河床水流、拦洪度汛及基坑排水的措施等.在河床上修建水利水电工程时,为了能够实现在干地施工的目标,常常需要用围堰围护基坑,同时把河水引向预定的泄水建筑物泄向下游,而这就是我们所说的施工导流.

施工导流的方法主要有两类：一类是全段围堰法导流,也就是河床外导流；一类是分段围堰法导流,也就是河床内导流.下文主要就全段围堰法导流展开探讨.

所谓的全段围堰法导流,就是要在河床主体工程的上下游,各建一道拦河围堰,以便能够保证上游来水通过预先修筑的临时,或者如明渠、隧洞等永久泄水建筑物泄向下游,保证主体建筑物的施工能够在排干的基坑中进行,在完成主体工程建成,或者接近建成时,再封堵临时泄水道.这种方法的优点：工作面大,河床内的建筑物在一次性围堰的围护下建造,检测如能够利用水利枢纽中的永久泄水建筑物导流,那就能够有效的节约工程投资.一般来说,我们可以把全段围堰法按泄水建筑物的类型分为明渠导流、隧洞导流、涵管导流等.

1.明渠导流

明渠导流指的是上下游围堰一次拦断河床形成基坑,保护主体建筑物干地施工,天然河道水流经河岸或滩地上开挖的导流明渠泄向下游的导流方式.

1.1明渠导流的适用条件

在施工中遇到河床覆盖层很深或者坝址河床较窄,分期导流困难,同时具备下列条件之一者,就可以考虑采用明渠导流.

（1）河床一岸有较宽的台地、垭口或古河道.

（2）导流流量大,地质条件不适于开挖导流隧洞.

（3）施工期有通航、排冰、过木要求.

（4）总工期紧,不具备洞挖经验和设备.

大量的工程实践证明,在进行导流方案的比较中,检测如明渠导流和隧洞导流都符合工程施工,能够采用时,往往是倾向于明渠导流.这是是由于明渠开挖可采用大型设备,能够加快施工进度,这就对主体工程提前开工创造了有利的条件.如果是在施工期间河道有通航、过木和排冰要求时,明渠导流的优势就更突出了.

1.2导流明渠布置

导流明渠布置分在岸坡上和在滩地上两种布置形式.

（1）导流明渠轴线的布置.应该把导流明渠布置在较宽台地、垭口或古河道一岸；为保证水流畅通,明渠转弯半径至少是5倍渠底宽；渠身轴线要伸出上下游围堰外坡脚,水平距离要满足防冲要求,一般要求控制在50一l00m之间；明渠轴线布置必须要尽量的缩短明渠长度和避免深挖方；要保证明渠进出口与上下游水流相衔接,与河道主流的交角控制在30°以内.

（2）明渠进出口位置和高程的确定.在确定明渠进出口时,应该按照不冲、不淤和不产生回流的标准进行,一般需要利用水力学模型试验调整进出口形状和位置；进出口高程和渠道水流流态,都能必须符合施工期通航、过木和排冰要求；按截流设计选择进口高程,一般由下游游能控制出口高程为准；在满足上述条件下,尽可能抬高进出口高程,以减小水下开挖量.

1.3导流明渠断面设计

（1）明渠断面尺寸的确定.由设计导流流量控制明渠断面尺寸,同时也要根据地形地质和允许抗冲流速影响来决定,所以需要按不同的明渠断面尺寸与围堰的组合,再通过综合分析后再行确定.

（2）明渠断面形式的选择.一般吧明渠断面设计成梯形,如果遇到渠底为坚硬基岩时,那就可考虑设计成矩形.当然,有时为满足截流和通航的不同目的,也可根据实际需要,考虑设计成复式梯形断面.

（3）明渠糙率的确定.明渠糙率大小直接影响到明渠的泄水能力.衬砌的材料、开挖的方法、渠底的平整度等是影响糙率大小的因素,一般需要根据具体情况查阅有关手册确定.对大型明渠工程,应通过模型试验选取糙率.

1.4明渠封堵

在进行导游明渠结构的布置过程中,需要考虑后期封堵要求.如果明渠较宽、施工期有通航、过木和排冰任务时,就应该考虑在明渠内预设闸门墩,这样才便于后期封堵.如果施工期有五通航、过木和排冰任务,那就需要在明渠通水前,把明渠坝段施工到适当高程,同时需要设置导流底孔和坝面口使二者联合泄流.

2.隧洞导流

隧洞导流指的是上下游围堰一次拦断河床形成基坑,保护主体建筑物干地施工,天然河道水流全部由导流隧洞宣泄的导流方式.

2.1隧洞导流的适用条件

如果在坝址河床狭窄,导流流量不大,两岸地形陡峻,如一岸或两岸地形、地质条件良好的情况下,通常可以考虑采用隧洞导流.

2.2导流隧洞的布置

一般来说,导流隧洞的布置应满足以下要求：1）隧洞轴线沿线地质条件良好,完全能够保证隧洞施工和运行的安全.2）隧洞轴线应该尽量的按直线布置,检测如有转弯,那应该注意转弯半径不能小于5倍洞径（或洞宽）,而转角控制在60°以内,弯道首尾需要按照相关要求设直线段,长度要控制在3～5倍洞径（或洞宽）之间；进出口引渠轴线与河流主流方向夹角要准确的控制在30°以内.3） 隧洞与永久建筑物间距、隧洞间净距、洞脸与洞顶围岩厚度,都必须要符合结构和应力要求.4）隧洞进出口位置必须要保证水力学条件良好,同时还需要伸出堰外坡脚一定距离,通常其距离要控制在50m以上,以便能够满足围堰防冲要求.进口高程一般是由截流控制,出口高程由下游消能控制,洞底按需要设计成缓坡或急坡,避免成反坡.

2.3导流隧洞断面设计

隧洞断面尺寸的大小取决于设计流量、地质和施工条件,洞径应控制在施工技术和结构安全允许范围内.目前,国内单洞断面尺寸多在200以下,单洞泄量不超过2000～2500m³,/s.

隧洞断面形式取决于地质条件、隧洞工作状况（有压或无压）及施工条件.常用断面形式有圆形、马蹄形、方圆形.圆形多用于高水头处,马蹄形多用于地质条件不良处,方圆形有利于截流和施工.国内外导流隧洞多采用方圆形.

导流隧洞设计应考虑后期封堵要求,布置封堵闸门门槽及启闭平台设施.有条件者,导流隧洞应与永久隧洞结合,以利节省投资（如小浪底工程的三条导流隧洞后期将改建为三条孔板消能泄洪洞）.一般高水头枢纽,导流隧洞只可能与永久隧洞部分相结合,中低水头则有可能全部相结合.

3.涵管导流

常来说在修筑土坝、堆石坝工程中会采用涵管导流通.一般来说,会把涵管布置在河岸岩滩上,其位置必须要在枯水位以上,只有这样才有可能在枯水期不修围堰,或者只修一小围堰而先将涵管筑好,接着再修上下游全段围堰,把河水引经涵管下泄.涵管大都是钢筋混凝土结构.如果遇到修建隧洞有困难,或者有永久涵管可以利用时,选择涵管导流是较为合理的.当然,在某些情况下,也可以考虑在建筑物基岩中开挖沟槽,如果工程需要,也可以考虑衬砌,最后再封上混凝土或钢筋混凝土顶盖,形成涵管.通过这种涵管导流一般是可以获得较好的效果的.因为涵管的泄水能力不高,因此,常常会用在导流流量较小的河流上,或者只用来担负枯水期的导流任务.当然,为了避免涵管外壁与坝身防渗体之间的渗流,一般需要在涵管外壁每隔一定距离设置截流环,以便能够延长渗径,进而有效的降低渗透坡降,并且能够减少渗流的破坏作用.另外,一定要严格控制涵管外壁防渗体的压实质量.涵管管身的温度缝或沉陷缝中的止水必须认真施工.

4.结语

总之,在水利工程施工中,导流工程是最重要,也是最关键的一部分,在整个水利工程项目中不可缺少.为了保证施工的顺利完成,保证导流的成功,需要相关设计和施工人员遵守相关的原则,在科学的设计和施工方法指引下,进行有效的施工.