張 瀟

（濰坊濰臨水利建筑基礎處理有限公司，山東 濰坊 262600）

0 引言

水利工程在施工中存在難度大、周期長等特點，工程建設時，易受到外界的影響，在施工過程中對施工的周期、施工的成本等進行控制，以達到提升工程質量的目的[1]?，F階段，隨著水利施工技術的優(yōu)化和完善，很多施工技術被合理應用到水利工程建設過程中，為進一步開展水平工程施工，營造良好的施工環(huán)境等奠定了堅實的基礎。

1 水利工程施工導流技術的運用

結合當前水利工程施工的情況，其主要采用的導流施工技術包括明渠導流、基坑導流、圍堰導流、隧洞導流等，如圖1所示。

圖1 水利工程施工導流技術圖

1.1 隧洞導流施工技術

地形相對陡峭的山谷或者水利工程流程較小時，可以應用這一技術。但是這一技術在應用時，費用相對較高，對處于汛期的施工，可以采用基坑方法進行輔助。在采用隧洞導流施工技術時，通過在施工現場進行有效勘察，結合當前實際情況以設計隧洞導流技術方案。施工完成之后，可以根據水流的方向調整轉折的角度和長度，根據隧洞的實際情況改變水流的方向。

1.2 明渠導流和圍堰導流

明渠導流與隧洞導流不同，其適用于河谷岸坡較緩，寬闊的灘地、老河道等地形，導流流量較大的情況下。該技術使用造價較低，可直接用于水利施工。

1.2.1 導流模式的選擇

導流模式在選擇時，可以根據建筑實際的情況或者壩址地形，選擇出符合的模式，如表1所示，分別介紹了不同導流模式的優(yōu)勢，通過綜合選擇和對比，以讓人們認識到明渠導流的優(yōu)勢。

表1 導流模式對比和分析

1.2.2 導流基本的準則

對2級建筑物等級，土石類導流建筑其洪水標準一般為10a～20a一遇，而為了能夠使建筑更具穩(wěn)定性，可以采用10a～50a一遇的洪水標準，由于不同的施工階段，其特點也各不相同，因此不同的施工其要求也各不相同，各階段的導流設計標準如下：1）導流在選擇時主要采用明確圍堰施工。最佳的施工時間為11月到來年的2月，并將洪峰流量能夠控制在合理的范圍之內。2）河床上下游之間采用圍堰施工。其最佳的時間為9月份到來年的3月份，在施工時相關的人員應該嚴格遵守其設計標準和原則，提升施工的效果和質量。3）明渠壩段的改造。導流標準為10a一遇，加強對洪峰流量的有效控制和嚴格管理。

1.2.3 導流建筑物的整體設計和施工準備

1.2.3.1 明渠導流的水力計算

導流明確過流設計過程中，應嚴格遵循相關設計標準和規(guī)范，當遇到洪峰流量期，結合實際情況做出相關規(guī)定，通過利用水位推算的方法，充分認識到明渠上游水位和流量之間的關系，在繪制出相關的曲線圖后，為后期的施工提供數據上的參考[2]。

1.2.3.2 制定導流明渠施工的方案

導流明渠的長度為387m，進口高程設置為35.3m，實際工程建設過程中，由于明渠各個區(qū)域內流速具有較大差異性，相關施工人員需要對不同區(qū)域流速等做出相應固定，如：明確上游階段，其流速效應小于4m/s，下游區(qū)域流速效應則大于4m/s，明渠邊坡的區(qū)域，需要設置石籠進行補砌，目的就是增強建筑物的穩(wěn)定性。

1.2.4 河床上游部位和下游的部位等設置圍堰施工方案

在河床施工過程中需要進行2次填筑，目的是提升填筑的質量和效果。施工過程中，保證進出口的夾角與河道主流夾角控制在30°，保證上下游的水流相互對應。另外，導流線應位于較寬的臺地沿岸，保持與明確軸線的距離約75m，明渠的軸線在選擇和布置時，保證明渠長度和深度等在控制范圍內，其轉彎半徑應超過寬度的5倍，這樣做的目的就是能夠使水流更加通暢[3]。

2 水利工程施工圍堰技術的應用

圍堰技術是水利施工過程中為了增強建筑物的質量，通過修建臨時性圍護結構，對基坑進行維護[4]。其中，新型圍堰技術也包括以下技術類型。

2.1 膠凝砂礫石（CSG）圍堰

CSG筑壩技術是將水和膠凝材料加入河床砂礫石、開挖廢棄料等巖基材料中，通過攪拌形成一種筑壩材料，該材料的性能與堆石壩材料、碾壓混凝土材料等相符。

骨料選擇：采用基坑河床開挖的天然砂礫石混合骨料，檢測過程中會對這一骨料的密度、含泥量、含水量、砂率、顆粒級配等指標進行檢測，結合最終檢測的結果，得出粗骨料中粒徑＞250mm的顆粒含量相對較多且達到39%。為了達到設計標準，施工之前相關人員需要開展分揀，選擇符合標準骨料；現場取料過程中還應該對細骨料開展精細的挑選，對超過3.8%細骨料泥沙量，不予使用。

其他原材的使用。結合當前技術標準和相關要求，主要采用普通硅酸鹽水泥、采用2級粉煤灰、選用JM-Ⅱ型緩凝高效減水劑、運用系統(tǒng)水作為施工用水。

配合比設計。選用天然砂礫石混合骨料，在對大于250mm顆粒的砂礫石進行剔除之后，進行配合比試驗，將膠凝材料控制在100kg/m3，開展擊實試驗和VC值試驗、水灰比與強度關系試驗，在開展這3種試驗時主要按照以下2種情況進行試驗，如摻30%粉煤灰的情況下進行地試驗，不摻粉煤灰情況下進行地試驗。通過試驗確定CSG材料地最佳含水率和最大干容重，結合當前的技術標準和要求等，對CSG初選配合比進行明確。

配合比試驗。在選定配合比之后，進行CSG拌和物性能地試驗，同時，還需要進行強度試驗、不同尺寸實驗強度對比試驗和抗?jié)B性試驗。

攤鋪和碾壓。某大壩上游圍堰CSG煤層的平倉厚度達到66cm～88cm，應用25t振動碾，其碾壓遍數為2+6，即先振動2遍之后再振動6遍。碾壓條帶間的搭接寬度為40cm～60cm，壓實度需要控制在≧93%，端頭搭接的寬度保障在180cm～240cm。大壩上游圍堰CSG布置在下游的坡面，運用混凝土面板、防滲墻等開展有效防滲。

CSG模板和施工。為了進一步增強CSG抗沖刷的能力，可以運用預制混凝土塊作為CSG下游面模板，現場施工過程中，以?130mm高頻振搗棒進行振搗，當遇到砂礫石粒徑過大的情況后，可以應用抽槽進行注漿。

抗壓強度。施工過程中施工人員通過現場取樣，開展室內的養(yǎng)護工作，進行28天的抗壓強度檢測工作，現場取樣共57組，其檢測的結果見表2。膠凝砂礫石（CSG）圍堰技術的應用優(yōu)勢：（1）能夠就地取材，有效解決了當前河床開挖中廢料難以有效處理的不足，節(jié)省了圍堰施工的整體成本。在施工中不需要使用過量膠凝材料，總量控制在100kg/m3，不需要應用拌和系統(tǒng)，這也在一定程度上降低了相應成本。大壩上游圍堰CSG總量控制在8.5萬m3，單價共122.36m3，其使用的造價成本為1040萬元。如果在施工中使用鋼筋籠進行防護，其下游圍堰鋼筋籠單價共305.05元/m3，造價相對較高。如果在施工中應用混凝土面板開展防護，其造價將會大大提升。（2）可以進行現場的拌和，施工較為便捷，縮短工期。如果利用鋼筋籠防護的方案，其防護高程發(fā)生了變化，即防護高程從1212.0m到高程1244.0m轉變，高度也達到了32.0m，施工的難度相對較大，如果無法抵抗水流的沖刷，其厚度也會大大增加，施工工期將無法得到有效保障。如果采用混凝土防護的方案，其施工道路布置更加困難。

表2 CSG抗壓強度檢測結果

2.2 新型貧膠硬填料圍堰技術

新型貧膠硬填料筑壩技術作為一種新型碾壓式混凝土筑壩技術，其相對CSG筑壩技術其更是一種新型的工藝。

2.2.1 積極開展硬填料圍堰的施工

該工藝在施工時，須做好以下幾個方面的工作：其一，按照以下的施工順序開展施工。即：積極開展石渣開挖—剔除和挑除超粒徑骨料—做好石料的拌和、配級—積極開展石料的運輸—做好鋪攤和碾壓等工作—做好后期的養(yǎng)護工作。其二，該施工時，主要采用的方法：對石渣中超經的石塊等進行挑除后進行拌和，并將這些石渣能夠堆積成一個形狀，該形狀的長度和寬保證在7m左右，高在2m左右。然后施工人員運用皮尺開展有效丈量，計算出松散的石渣體積。同時，在計算時還需要對使用的水、水泥、人工砂等開展計算，通過將這些砂漿運輸到指定的位置后，通過攤鋪和碾壓施工等，以發(fā)揮出這些材料的作用。其中，分層鋪攤的厚度保證在60cm左右，靜壓次數為2遍，持續(xù)振動7遍，保證碾壓速度在1.5km/h～3km/h。

2.2.2 圍堰強度的檢測

圍堰施工現場在拌和后，其經過檢測試樣28天抗壓強度控制在2.9MPa～3.4 MPa，90天抗壓強度控制在3.7MPa～5.9MPa，這就能夠充分地說明，這一施工方法能夠滿足圍堰強度設計要求，通過現場的取芯，以保證混凝土強度達到標準值。

2.3 橡膠壩與土石圍堰組合圍堰技術

這種新型圍堰主要是指土石過水圍堰堰頂之上通過加設橡膠壩子堰，形成一種組合圍堰。新型組合圍堰可以應用于水電站上游圍堰工程，通過使用該方案，該電站多發(fā)電量為1.02億kW·h，發(fā)電收入達到2600萬元，具有較高的經濟效益。這就可以充分看出，新型組合圍堰施工技術將會得到廣泛的應用和推廣。

2.3.1 過水土石圍堰設計

過水土石圍堰建成的基礎是截流戧堤的基礎上，通過對相關結構增厚、防滲、防沖過程進行圍建，堰頂的高程控制在73.50m，頂部的寬度控制在18m，上游的迎水面坡度為1∶3∶4，下游背水面坡度從上到下控制在1∶8、1∶3.5、1∶1.5。其圍堰的總長度控制在157.8m，高度為34.5m。

2.3.2 圍堰防滲

過水土石圍堰主要采用黏土斜墻防滲，自上到下，防滲體系在布置時其主要為反濾土工編織布、黏土斜墻、復合土工膜、人工砂、碎石、塊石、截流戧堤[4]。

2.3.3 圍堰過水防護結構

圍堰表面在設置護面時，主要按照過水圍堰要求進行設置，過水圍堰主要進行的試驗包括斷面水工模型試驗、整體水工模型試驗，過水試驗流量分別為5060m3/s、6000m3/s、7500m3/s、8500m3/s、12700m3/s，根據這些試驗結果發(fā)現，圍堰體形應該滿足其過水的要求，表面最大流速主要出現在8500m3/s工況，在對所有工況進行綜合考慮后，主要采用不同防沖結構，以對圍堰表面開展分區(qū)保護。

2.3.4 橡膠壩的設計

橡膠壩的位于圍堰堰頂，底板頂的高程為73.50m，厚度在1.5m，寬度為18m。在上下游的部位各設置1m深的齒墻。設計檔水位78.0m。橡膠壩主要采用充水斜坡式，設計內外壓比為1.2。橡膠壩壩袋主要采用上下游雙錨固的方式。其中，壩袋的型號可以選擇型號為JBD5.0-300-3，膠布型號J300300-3，在計算壩袋強度安全系數時，其名義上的強度需要扣除15%～25%的膠布強度損失。經過計算，壩袋強度安全系數應該為8.36，符合當前《橡膠壩技術規(guī)范》中對壩袋強度要求[5]。應用穿孔式螺栓壓板開展有效錨固，間距為0.2 m，根據正常的工期計算來看，螺栓直徑在29mm左右，選用內徑為32mm的M36螺栓。

2.3.5 供排水的系統(tǒng)

橡膠壩主要是面向各壩袋進行一一供水。為了使壩袋超壓得到正常運行，應在每一個壩袋設置好2個進水口和超壓溢出口。同時，橡膠壩底板可以選擇自排的方式，通過將其位于下游的水位后，保障壩內沖水量、壩袋的高度等與規(guī)范標準相統(tǒng)一，如：沖水量為5900m2。排水的時間控制在3h左右。

2.3.6 橡膠壩在運行過程中應做好升壩工作

如：上游河道數量減少至5060m3/s，應在汛期洪水過后進行升壩。同時，還應該注重坍壩工作。當上游河道的來水量已經超過6000m3/s，則代表施工人員應積極做好度汛的方案。即施工人員結合來水的情況，將水量控制在Q=5200m3/s，對這一過程為坍壩的過程。當上游的水位進行回落后，即回落到77m，應停止發(fā)動機，啟動橡膠壩坍壩。最后，在水位上升后，水泵房撤離原來的位置，上游的來水量超過12700m3/s，必須將閥門進行關閉，并安排好人員撤離后，將吊物空密閉門也要關閉。

2.4 堆石混凝土圍堰技術

這一技術為堆石混凝土最重要的構成，其流動性、穩(wěn)定性、密實性都有較大優(yōu)勢。塌落度控制在180mm～200mm；不同種類的摻合料和摻和量，按照體積比其主要采取0.8～1.15；自密實混凝土單位體積漿體量控制在0.32m3～0.40m3。在選擇原材時，膠凝材料總量控制在500kg/m3；根據標準規(guī)范，其砂率控制在45%，粗骨料最大粒徑控制在20.0mm。

堆石混凝土的工藝流程為鋪設碎石墊層。碎石粒徑可以控制在10mm～100mm，厚度為300mm。在堆石之前需要在碎石上鋪設1層的砂漿，目的是更能夠黏結好墻體和圍堰，防止混凝土澆筑過程中出現漏漿等情況。砌筑漿砌石墻，寬度控制在50.0cm，高度為1.0m。分縫處主要應用油浸木絲板進行隔開，使用塊石能夠將分縫板夾在中間進行固定[6]。

優(yōu)勢：堆石混凝土方量在125/m3，人工需要投入8人，使用的機械為長臂挖機、拋石船、平板舶、攪拌機和吊罐。用時在9.5h。相比于漿砌石墻，其用時20h，在時間和機械投放上都有較大優(yōu)勢，能夠提升作業(yè)效率。另外，胸墻結構變得更加密實，其質量得到不斷提升。

3 總結

由此可見，該文針對水利工程施工中所運用的導流技術和圍堰技術進行詳細分析，針對這2項技術工藝和流程等進行探討，為更好地開展水利施工提供了技術上的支持和參考。在水利工程施工中需要導流技術方案和圍堰技術方案，結合實際的施工情況，選用適合的技術，從而提高施工的質量和效率。