水利工程施工导流探讨_水利工程施工导流方案课程设计

　　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，假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，假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，假如有转弯，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。
　　
　　参考文献
　　[1] 张立. 煤层综采面底板岩石深孔松动爆破技术研究[D]. 安徽理工大学，2008年.
　　[2] 赵芹. 紫坪铺水利枢纽导流洞堵头及围岩稳定性三维有限元计算分析[D].四川大学，2002年.
　　[3] 杨月平. 非电起爆网路可靠性研究及其计算评价软件开发[D]. 中南大学，2005年.
　　
　　（作者单位：广西桂邕建设工程有限公司广西南宁530028）

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