施工導流的目的就是為水下工程施工創(chuàng)造一個能排除外水干擾的良好條件。它是水工建筑物助工前必需做好的重要準備工作之一。在水下工程的施工期內(nèi),采用圍堰把施工地段保護起來,然后用明渠、隧洞、油管或渡槽等把外來水導引到下游。導流工程包括圍堰和導流設(shè)施兩個部分。在遭遇一定防洪標準的外水考驗時,能給施工足夠的安全保護,出現(xiàn)持殊情況時,也有條件采取必要的應急手段,減少可能造成的損失。
1施工導流標準
鑒于我國的水文氣象都普遍具有比較明顯的枯水、豐水和中水期。在一般情況下,不同時期的流量有幾倍甚至上百倍的差別。小型水工建筑物只要抓住時機,力爭把受外水影響較大的部位。在一個枯水期內(nèi)完成,這樣導流工程只需要滿足枯水期導流標難,施工難度和工程數(shù)量將大大減少,資金、人力也可以節(jié)約。但有的工程如水庫,從清基到主體工程完成,其施工工期較長,其間大壩要經(jīng)受汛期洪水的考驗,就必需從不同的施工階段的實際出發(fā),同時考慮導流失敗可能造成的損失利后果,從而選取相應的導流標準。對于小型水庫清基和地基處理階段、如圍堰失事,不會給工程本身或下游造成損失,其導流安全標準可降低至5~10年一遇標準。根據(jù)導流標準的流量,結(jié)合當?shù)貧庀、水文的實際情況,經(jīng)過方案比較,確定技術(shù)可行,經(jīng)濟合理并留有余地的導流措施。
2截流時段的有效選取
截流時段是水利水電工程施工期的一個重要參數(shù),直接關(guān)系到各項工程的施工進度安排。截流時段一經(jīng)確定,各項工程都必須以它為控制點,在規(guī)定時期內(nèi)達到預定的面貌才能保證按時截流。尤其是對于電站截流時段的選擇,首先要求導流洞必須在截流前竣工,具備過水條件;其次,要求河道中流量較小且穩(wěn)定以便能順利分流與截流;再次要求截流后有足夠的時間使高水圍堰在汛前搶至防洪高程。為滿足這些要求,還必須完成由施工工序決定的主體工程和配套輔助工程。這些工程,量大時間短,甚至互相牽制、交叉,使截流時段的選擇十分困難。根據(jù)水利樞紐的導流程序,對于每個水利工程的施工導流來說,其可以劃分為兩個階段。
1)引導水流離開建筑物的基坑,以便一次或采取分期修筑河床上的建筑物。在這一階段的特點是水利工程施工結(jié)束時,水利樞紐的各個建筑物已基本上完成。全部或部分已經(jīng)修到不受河水影響的高程以上。此時河道流量還是按施工流量要求宣泄到下游,樞紐工程尚不能交付使用,此階段為水利工程修建階段。
2)封堵臨時泄水建筑物或完成由于施工導流需要,尚未完成的永久性建筑物部分(如壩上過水缺口、底泄水孔等),這一個階段的特點是在水利工程結(jié)束時,水利樞紐的各個建筑物已經(jīng)全部完成,河中流量已經(jīng)按照運用要求宣泄到下游,此時,樞紐工程一般可以交付使用。把這一階段稱為完建階段。如果在一個枯水期或者某一定時期內(nèi),建筑物不可能筑出洪水位時,當洪水歷時短暫,常常使用洪水流量溢過圍堰堰頂和基坑的方法。當洪水淹沒基坑時,為了不中斷主體的進行,以防止延誤施工工期,可以轉(zhuǎn)向兩岸不受洪水影響的壩段或者其他建筑物上進行施工。
3施工導流方式的選取
1)泄水建筑物。導流工程中保護基坑的圍堰和有一定過水能力的泄水建筑物,相互配合,共同完成導流任務(wù)。由于施工現(xiàn)場的實際情況有很大差別,渲泄上游來水的方法也不盡相同。常用的導流方式有以下幾種,可因地制宜地采用。
a.先在河流的一側(cè)筑圍堰,包圍基坑。然后利用地基較完好,清基任務(wù)不重的另一側(cè)河床導流。以后再進行二次圍堰,交錯施工。如條件有利,地基完好,可以先選在另一側(cè)基坑開挖范圍以外的部位,經(jīng)過加寬加深作為導流設(shè)施。采取一次圍堰,把清基等水下工程一次完成。
b.利用枯水季節(jié),結(jié)臺永久性工程,如排水涵洞、排水閘利導流隧洞等,然后修筑圍堰,把水流導入已建成的建筑物,再進行地基施工。
c.如工期較長,施工過程中需要漢汛的工程,汛期內(nèi)短歷時洪水流量較大,如采用加高圍堰或增加導流建筑物的過水能力,經(jīng)濟上不合算,安全上也無法保證,基坑短期浸水對施工影響不大,就可以考慮在圍堰的適當?shù)囟瘟羧笨诨蚪ㄔ爝^水圍堰,短時間內(nèi)允許洪水進入基坑。待洪水后經(jīng)過排水再恢復施工。
d.修建堰壩涵閘,可以把建筑物布置在河彎取直部分的灘地上,參照規(guī)定的防洪標準,田圖堰保護基坑。利用原河道導流,待建筑物完成,新河道開通后,再將原河道封堵。
e.對于小型水庫土石壩,可先按照規(guī)定標準完成上下游壩體的一部分,以此作為圍堰,利用放水涵洞或隧洞或壩頭留出缺口導流,待壩體達到規(guī)范要求的渡汛高度,放水建筑物完成后再堵口截流,繼續(xù)加高大壩。
2)圍堰。一般圍堰使用期較短,主體工程完成后,還需要清除。因此在修建圍堰時,首先要滿足導流需要的高度和防滲、穩(wěn)定條件,其次是考慮充分利用當?shù)貤l件和當?shù)夭牧媳阌谑┕,最后要做到完工后便于拆除。上面所介紹的僅僅是常用的導流方式,在實際工程中,一個工程的施工導流措施,通常由幾種方式所組成,很少見到一個工程從開工到完工僅采用一種導流方式進行施工。通常都是采用幾種方式同時導流,或者初期采用一種方式導流,在工程中后期過渡到其他方式導流。
4施工導流實踐啟示
對于大中型水利水電工程圍堰斷流,隧洞導流的方式中,導流、分流和截流是不可分割的有機組成部份。導流是前提,分流是關(guān)鍵,截流是目標。只有導流工程達到和滿足過水要求后,才能進行巖埂爆破實現(xiàn)分流,在分流量達到設(shè)計要求后,才能為順利截流創(chuàng)造水力條件,進行截流。因此,導流、分流和截流組成了導截流工程的三部曲,它應該是一曲和諧的樂章。在工程實施中,應該在通盤合理安排的前提下,有節(jié)奏地進行。對于河床底部高程的抬高,相對降低了泄水建筑物進水口底板高程,因而減少了截流過程中的龍口流量和落差。因此在截流時,當隧洞進水口前圍堰及巖埂爆除后,河床基本斷流。這是設(shè)計中事先未預見到而實際發(fā)生的情況,它給人們以啟示,對于山區(qū)河流,若事先有意識地抬高天然河床高程,那自然就會改善截流難度。
5結(jié)語
一個工程的施工導流方案常常影響到工程施工的全局,它不僅直接關(guān)系到工程造價、施工進度、現(xiàn)場布置和安全施工、而且與水利樞紐的布置也有密切的關(guān)系。因此。在進行水利樞紐設(shè)計的時候,常須同時考慮并提出各個施工階段的導流方案作為設(shè)計論證的內(nèi)容。文章通過對水利工程的施工導流進行探討,旨在能為同行提供參考借鑒。
發(fā)表咨詢文秘咨詢