浅析水利水电工程施工中导流及围堰技术

浅析水利水电工程施工中导流及围堰技术

张涛

山东省济宁市任城区水务局

摘要：近些年，随着我国水利水电项目的不断完善，技术人员掌握了更多水利水电项目技术，为后续的工程建造提供了巨大的帮助。按照目前施工技术的特点，在对围堰技术进行升级后，我国突破了传统技术的壁垒，按照现代化技术手段和施工要求，对围堰技术进行升级，同时进行施工导流，确保在最短时间内完成预定的工期任务，并严格把控水利水电项目质量，降低成本支出，使人员利用效率更高。基于此，本文对水利水电工程施工中导流及围堰技术进行分析，仅供参考。

关键词：水利水电工程；施工；导流；围堰技术

引言

在水利工程施工中的导流施工时，必须依据现场的情况，充分考虑导流截流落差与下游水位之间的关系，有针对性地控制导流施工。结合以往对于此方面的研究中，主要依靠堵头施工进行，但并未结合相关的应力分析，因此，在实际应用中的控制效果远不如预期，造成控制轴力低的问题。水利工程施工中的导流施工是水库投入运行的一个重要阶段，导流施工工作成功与否，事关全局，所以导流施工工作既是一项非常重要的工程，也是一项非常慎重的工作，必须髙度重视，确保安全顺利地完成导流施工任务。

一、围堰技术概述

水利工程施工建设是一项复杂的工作，要全面设计好流程，才能保证质量与安全。在水利工程建设前，要依据实际情况，做好现场调研，拿出科学的设计方案，通过方案分析与认定，全面确定工程技术标准与等级，水利工程方案包括水利工程的整体性结构、成本投资与造价、工程进度内容等，通过全面的方案设计，进一步明确水利工程主要内容，使水利工程顺利推进。水利工程建设离不开施工准备、施工技术、施工管理等过程，要把握好各个环节，保证水利工程全面发展。围堰工程是前期的准备工程，作为水利工程重要的临时性围护结构，围堰要保证稳定，这样才能起到避免水土进入施工区域的作用，为水利工程建设提供稳定的施工条件，该技术包括内部基坑挖掘、排水设施建设、相关建筑结构修建等。可以说，围堰工程是水利工程施工建设必不可少的基本环节。

二、施工导流

在水利水电工程施工阶段，相关单位应指派专人对施工现场的环境进行勘查，并模拟出河水引入特定方向的具体施工方案，然后分析不同区域的水体存储能力，根据实际状况进行大坝修筑。利用专业的导流技术完成水体引流，最终提高水利水电施工的工作效率，使其达到预期的蓄水效果。提前完成导流方案的制定，能够使后续施工过程更加顺利。在遇到突发事件时，参照提前制定的方案进行解决可以免对整体施工工序造成影响。施工导流分为以下3个阶段：前期确定围堰的水流阻挡效果，然后根据水体流速完成相关水坝的施工；中期按照导流程序对坝体的高度和汛期河水深度进行测量，利用专业的防洪抗洪办法，将水体引入指定范围，消除洪涝风险；后期根据已经执行的水体导流方法，完成最终的大坝修筑任务。

三、施工导流与围堰技术现状

随着现代科学技术和工程技术的不断进步和发展，从长远来看，我国全体人民的财产和生活水平都有了很大的提高，而我国大型水利水电建设工程主体施工体系建设也取得了一定的技术成果。特别是各种施工新技术、新施工设备的广泛应用，大大提高了我国水利水电建设工程主体建筑的实用性、性能和安全性。各工程的施工管理技术和设备施工技术逐渐成熟并趋于完善。如黄山水利水电站建设中，为有效避免河流水流对建筑物整体外观的不利影响采用了导流截流技术，为有效拦截和控制主要河流的水流采用了河道围堰拦截技术。这些先进技术的广泛应用，在很大程度上提高了我国水利水电工程的建设效率，保证了水利水电工程的运行质量。但是，既然有优点就肯定也有缺点。水利水电系统工程的施工技术表面上看起来简单，但在实际工程建设中还需要面对巨大的技术挑战。施工导流及围堰技术，由于需要有效克服室内施工水环境恶劣的问题，并对室内水资源的收集位置进行频繁的自动调整。对于水利水电防洪工程的设计，为了顺利完成施工，必须深入分析施工设备导流和水利围堰引水技术在水电工程实际中的应用，不断优化工程导流技术和设备。只有这样，水利水电综合工程建设才能为城乡人民提供帮助，为提升现代城乡经济社会建设的水平提供帮助。

四、水利水电工程施工中导流技术

4.1隧洞导流施工

对一些山区中的水利工程，可以利用隧洞予以导流处理。因为山区中水利工程项目多处于河谷狭窄且地形陡峻区域，构建明渠或者是其它导流设施的难度相对较大，因此可以在该区域合理设置隧洞，以此完成导流任务。为了更好形成理想的隧洞应用效果，技术人员往往需要高效运用永久隧洞条件，以降低工程建设难度。当然，因为隧洞自身的局限性，其往往很难形成较大的导流流量，应该结合河流实际状况予以恰当选用和设置。基于隧洞构建的条件来看，往往需要确保相应区域的地质条件比较理想，能够有效确保隧洞的稳定性，如果相应地质条件较为恶劣，极容易出现坍塌或者是变形风险，则往往需要采取其它方式，避免随意设置隧洞。在隧洞轴线设置中，应尽量采取直线方式，以解决因为弯道存在产生的较大冲击力，进而维系隧洞结构的整体稳定性和耐久性。如果在隧洞构建中必须要设置转弯区域，则需要严格控制好角度，尽量将其控制在60度以内。在隧洞导流施工技术应用中，为了形成理想的应用实效，往往还需要重点考虑到该区域既有永久建筑物，保障其间距较为适宜合理，以此规避相互影响和干扰，确保隧洞可以持续发挥理想作用。

4.2明渠提前截流

为了确保水利工程施工的顺利实施，提出在导流施工前期的明渠截流行为。在对此种工作研究的过程中,发现明渠截流属于--项任务量大、施工技术较复杂的系统性行为。此项行为中,水文地质勘察工作是此项工作的前提条件,也是确保明渠截流的保障性行为。结合水利工程的施工需求,应先获取明渠提前截流相关条件,包括:水流流向(以正北方向为参照标准)水流流速(单位为m/)、截流行为发生的边界条件、截流周边环境(包括地质环境、水文环境等)。在完成对水文水利动态化要素获取的前提下，监测不同动态化条件的变化趋势",并根据上游雨情变化,对水文信息进行针对性获取,使用GPS定位水文异常发生点,根据水流的交汇口,对水利工程多断面进行同步监测(此过程可辅助使用无人立尺技术)。在以上基础上,使用无人机与无人游艇搭载ADCP,进行明渠提前截流断面图像的绘制,按照1:500的比例尺,对截流断面进行处理,以此解决水流流速与流向对水利工程实施造成的影响,实现并完成对水流中淤泥的提前截流处理。

五、水利水电工程施工中围堰技术

5.1混凝土围堰

混凝土在水利工程建设中也是主要的材料，特别是在围堰施工中，要全面用好混凝土材料，通过混凝土自身的防水性提高围堰工程强度与防水性。混凝土自身有着良好的防水性能，凝固后的抗水流冲刷力更强，能达到良好的效果。进行实际建设时，施工简便，工程量适中，在水利工程围堰工程中利用率较高。周边的环境能够与砼建筑保持长期密切衔接，保证了强度与硬度。

5.2钢板桩格型围堰

钢管弧形网架与钢板弧形桩相结合的综合围堰工程，采用钢管主网架与弧形断面相结合的方式施工。通过实木门窗的锁紧和入口的连接，内外墙填充各种透水性、硬化性好的材料，如透水砂砾石、岩渣等，钢管弧形网架与钢板弧形桩相结合的综合围堰工程，采用钢管主网架与弧形断面相结合的方式施工。钢板桩格模板施工：开挖模板安装定位施工→开挖模板开孔，铺设剩余模板桩柱→开挖模板安装就位→剩余钢板模板桩开挖安装→剩余模板和其他支架的开挖和拆除→开挖和填充剩余材料和出渣，直到模板达到所需的模板高度。如果围护隧洞基坑的建筑面积过大，将直接增加隧道排水处理装置和排水设备的总容量。如果太小，甚至可能严重阻碍主楼工程的前期施工，影响主楼的设计周期，导致大量的水和空气在土方开挖过程中不顺利释放，冲刷隧道围堰和建筑地基，影响主体建筑工程安全。在导流布置过程中，还应认真检查研究主轮廓结构特点、导流布置方案和主围堰结构形式。上游围堰和下游围堰的主要基坑竖向坡距和主围堰周围建筑物内部轮廓的竖直长度不应小于３０ｍ。

5.3冲泥管袋围堰施工技术

从原理上看，冲泥管袋围堰需要通过泥浆泵把河床下方的泥砂适量抽出，放入土工袋，土工袋出口会涌出泥水，最终在土工袋里沉积的部分投入围堰施工使用。从优点上看，土工冲泥管袋具备较大的自重和体积，向水中抛入后不会轻易受到水流的冲刷而坍塌，确保了围堰的牢固性。具体施工时，所有沙袋都应在特定部位防治，尤其在围堰没有正式出水前，若位置稍有偏差，将会导致围堰空隙大，无法有效发挥断水功能，严重时还会出现围堰塌方的情况。开展围堰施工作业的过程中，应将一岸事先围起来，随后进行另一岸的围堰施工。开始施工后，应先对其它部位的河砂进行抽取，通过高压泥浆泵把砂冲刷到指定的河床面部位，让河床面的砂铺满一整层，其厚度为30厘米左右，从而避免因河底淤泥而导致出现砂袋移动、滑动的现象，再将砂袋的底部封好，对整个河床断面进行抛填施工，使用砂袋将底部封好。要想使所有砂袋都可以在特定位置安放，通常需要借助一艘较大的船只进行定位，从上游抛砂袋，随后其它船只从下游不断接近定位船只，由定位船只对抛砂工作进行指挥，完成一个定位点的抛砂后，借助定位船只具备的钢丝绳牵引到后一定位点继续抛砂.

六、水利水电工程施工中导流及围堰技术应用策略

6.1明确应用条件

由于不同水利工程项目对环境的要求不同，因此，围堰结构强度、抗渗性也存在不同，对于水流较小的区域，不需要使用围堰技术，可以直接进行施工建设，但对于必须要进行水流控制的地方，要全面设计好围堰技术，进一步明确实施的条件，合理设计好施工技术方案。为了保证施工的顺利进行，一是合理选择围堰结构，要保证形式合理科学，通过结构上的设计，全面提高挡水和排水效果，充分发挥出技术的作用。二是考虑经济性，一般来讲，水利工程都是公益项目，投入不多，要想提高经济效益，则需要对不同围堰技术消耗的成本做好分析，通过合理的比较，拿出最为合理的方案，全面在保证质量的前提下，满足成本要求。三是满足现场条件。水利工程建设是重要的工程，要充分把握好水利情况，通过对现场的分析，全面提高整体效果，土石围堰适合应用水深不超过1.5m且水流速度不超过0.5m/s的区域，堆石土围堰适合应用于水流速度在2.0-3.0m/s之间的区域。

6.2优选导流方案

在水利工程项目导流施工技术应用中，如果相应导流施工方案选择不当，很容易造成较为严重的施工隐患，不仅仅干扰后续施工作业效果，还容易增加项目运行风险。因此，水利工程导流方案的优化选择极为必要。如在小清河防洪综合治理工程（济南段）施工3标中，采用了明渠导流施工。综合分析小清河流域济南段属于华北暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明，温差变化较大。流域内较大的暴雨洪水多发生在7、8月份，根据流域实测降水资料统计分析，降雨主要集中在（6~9月），多年平均降雨量为650.7mm，汛期最大风速27.5m/s等相关因素，结合水利工程项目所处河道位置，在桩号36+900与桩号39+997之间，同时考虑到河流常年流水运行状态，不能一次阻断，要做分期导流，围绕着项目的施工建设以及后续运行要求，进而采取最为适宜合理明渠导流方案。当然，为了更好提升相应导流方案的适应性和可行性效果，还需要从经济层面以及时间层面进行综合评估。

6.3对导流围堰施工做好相关的控制

水利水电监管部门在工程开展的同时，还应指派专业团队完成现场管理和监督，并在保证安全的前提下，对围堰导流整体流程进行优化和改善。参照以往的施工结果和施工问题，对后续施工过程做进一步管理。专业技术人员要保证按照标准化操作方法开展围堰导流工作，机关人员也要及时获知相关数据信息，了解整体施工进度，控制施工质量，保证施工安全，按照施工计划对后续的施工工程进行分析。水利水电工程技术重点为围堰导流技术，在相关技术不断成熟的同时，围堰导流的施工质量直接决定整体施工效果。所以，建造人员要更多的完成围堰技术的钻研和升级，并按照目前围堰技术的引流方法和标准，对整体施工工序进行完善，保证施工质量，提高资源利用率，降低成本投入，获得更高的经济价值。

6.4规范技术操作

导流施工技术的应用还需要重点关注操作过程，确保相应技术操作较为规范可靠，规避因为技术操作不当带来的质量隐患，进而影响导流成效。因为导流施工技术的复杂性较为突出，施工要求也相对苛刻，要求相关人员必须具备较高的综合素质和施工能力，严禁出现滥竽充数问题，规避人为因素带来的不利影响。在技术交底环节，除了重点促使各个施工人员掌握相应技术操作要点外，往往还需要施工人员提高质量意识，基于精细化理念进行导流施工处理。

结束语：

总而言之，研究围堰施工技术意义重大。水利施工人员应了解当前水利工程施工的概况，充分把握围堰施工技术在水利工程施工中的应用特点，熟悉围堰施工的平面布置要求，能够通过混凝土板土石围堰施工技术、混凝土围堰施工技术、围堰拆除施工技术、围堰防护施工技术等施工技术的运用，使水利工程围堰保质保量完成，有效提高围堰工程的安全性与施工质量，促进水利事业的发展。

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