胡樂飛

（東阿縣欣源水利工程有限公司，山東東阿 252200）

0.引言

水利水電工程是我國基本的民生工程之一，它不僅保障了我國居民的生產(chǎn)生活，更起到了平衡水資源分布、調(diào)節(jié)洪澇災害的作用，切實提升我國水利水電工程的建筑質(zhì)量，對我國未來長期的建設與發(fā)展是至關重要的大事，所以掌握水利水電施工中施工導流和圍堰技術操作要點，才能實現(xiàn)良好的施工效果。

1.水利水電施工導流中的圍堰技術常見施工方法

1.1 分段圍堰法

分段圍堰法應用范圍較為廣泛，又被稱為“分期圍堰”，主要是通過設置圍堰，將目標水工建筑物分段、分期“圍起來”，以防水工建筑物受到水流侵襲[1]。分段圍堰法應用時，所劃分的段數(shù)越多圍堰相關工程量便越大，施工復雜度也隨之提升。多適用于寬闊程度較大，輕易不允許斷航的河道?，F(xiàn)階段，分段圍堰的具體方式包括兩段兩期形式、三段兩期形式、三段三期形式。如圖1 所示，為這些圍堰形式的示意圖。

圖 1 不同分段圍堰形式示意圖

采用分段圍堰法進行導流時，在工程前期，一般借助比較狹窄、具有較強約束力的原有河道發(fā)揮導流作用；進入工程后期之后，將導流方式渠道從原有河道向新修建的泄水道轉(zhuǎn)化[2]。具體的方式分為底孔導流、壩體缺口導流、明槽導流三種類型。受篇幅所限，本文僅選擇底孔導流方式進行分析。具體來說：施工人員需要在混凝土壩體內(nèi)提前修好底孔。這種底孔既可以臨時存在，也可以永久存在。在導流時，可以根據(jù)水利水電工程、水工建筑物的實際需要，靈活調(diào)整經(jīng)過混凝土壩體底孔的水流量。通過這種方式，可以確保相關施工不會陷入停滯狀態(tài)。另一個優(yōu)點是：由于擋水建筑物上方區(qū)域的施工幾乎不會受到水流的干擾，在保證施工連續(xù)性的同時，還可以為修建高壩創(chuàng)造出良好的條件。總體來看，在壩體預先設置用于導流的“永久底孔”，那么導流效果會達到最佳。但需要注意，底孔導流方式同樣存在缺點。比如設置在壩體內(nèi)的底孔如果是“臨時底孔”，那么為了修建壩體而消耗的鋼材料總量會增加；又因為臨時底孔的存在，會對后續(xù)封堵作業(yè)造成一定的困難，進而在一定程度上削弱堤壩的整體性，甚至造成漏水。不僅如此，在導流期間，底孔極有可能被一些漂浮物堵塞，進而引發(fā)危機。如圖2 所示為底孔導流方法的應用效果圖。圖中左側(cè)（a）是平面視角，右側(cè)上方（b）是下游立視圖，右側(cè)下方（c）是導流底孔縱斷面圖。圖2 中的藍色線圈標定位置是“圍堰的預留缺口”，紅色線圈標定的位置便是“導流底孔”。

圖 2 分段圍堰導流方法中底孔導流法的效果圖

1.2 全段圍堰法

全段圍堰是在水利水電工程（河床主體工程）的上游、下游選擇合適位置后，分別修建一道用于“攔河”的圍堰。在出現(xiàn)特殊情況時，能夠控制水流通過“非河床渠道（如臨時泄水道、永久泄水建筑物等）”向下游流動，避免在施工期間對水流經(jīng)過區(qū)域的水工建筑物造成沖擊。當水利水電工程的主體部分臨近竣工或已經(jīng)竣工之后，保留永久泄水設施，封堵臨時泄水道。全段圍堰導流技術的應用原理是：施工人員在水利水電工程（河床主體工程）的上游、下游選擇合適位置后，分別修建一道用于“攔河”的圍堰。這樣做的目的在于：在出現(xiàn)特殊情況時，能夠控制水流通過“非河床渠道（如臨時泄水道、永久泄水建筑物等）”向下游流動，避免在施工期間對水流經(jīng)過區(qū)域的水工建筑物造成沖擊。當水利水電工程的主體部分臨近竣工或已經(jīng)竣工之后，保留永久泄水設施，封堵臨時泄水道。與分段圍堰法一樣，全段圍堰法同樣包括三種類型，分別是隧洞導流、明渠導流、涵管導流。本文選擇涵管導流展開分析。這種涵管導流技術的應用原理是：①主要應用于在河道附近修建土壩、堆石壩的水利水電工程中。②施工人員需要在河岸巖灘上選擇合適的位置，之后將涵管布置于此。一般情況下，“合適的位置”必須高于枯水位。如果采用這種方法，必須考慮到的一個問題是：受涵管泄水當量較差的影響，故涵管導流不能應用于導流流量較大的河流上。因此，這種方式應該作為其他導流方式的輔助、補充方式，如只承擔河流枯水期的導流任務。

2.水利水電施工導流中圍堰技術的運用要點

2.1 施工準備與圍堰設計

2.1.1 施工準備

圍堰技術應用于水利水電施工導流期間，應重視施工準備成效。無論是初期參數(shù)設計還是后期清淤支護事項，都應提前安排技術員與施工負責人前往現(xiàn)場實施勘察，組織技術員先期完成測量放線任務，確定好圍堰施工位置以及輔助水利設施的安裝點位，為各工序的落實奠定基礎。而且還要召開技術方案研討會，引導施工員明晰圍堰技術的應用要求，即建設具備抗沖擊性、高強度且結(jié)構(gòu)簡單的圍堰設施。需注意的是，技術員在現(xiàn)場放樣中，可借助全站儀、鋼尺等工具，以5m 作為測量間距，并使用竹竿對圍堰中心線進行標記，其樁位應設置在中心線外移2m 處。

2.1.2 圍堰設計

為充分發(fā)揮圍堰技術的實踐價值，應在水利水電工程施工初期做好技術準備工作，并制定可行性圍堰技術方案。其中在圍堰設計環(huán)節(jié)，最關鍵的是優(yōu)化設計圍堰參數(shù)。常見參數(shù)涵蓋高程、坡度、頂寬等。要求設計人員與施工員做好技術交底工作，引領施工員按照1m 以上的圍堰頂寬開展填方工作，并且將圍堰坡度控制在1:1.5 以內(nèi)。為應對水流沖擊力，還需增設提前準備好塑布材料。

本文以高程（H）設計為例進行深度闡述，以此在合理的參數(shù)設計中強化圍堰結(jié)構(gòu)性能。關于圍堰技術運用中高程設計內(nèi)容，應借鑒下列公式求值：

在公式（1）中，H 表示已經(jīng)在河道上游或下游設置好的圍堰頂部高程；h 表示圍堰擋水時對應的靜水位高度；hw表示河道水流的波浪高度（根據(jù)具體需求，波浪高度可以是最大波浪高度，也可以是平均波浪高度）；g 表示圍堰的安全超高值。公式（1）同樣適用于縱向圍堰堰頂高程的計算，但使用該公式時需要額外注意：縱向圍堰的堰頂高程應該盡量與束窄河段宣泄導流設計流量時的水面曲線相互匹配。在實際施工中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)情況下，縱向圍堰頂面一般被設計成“階梯狀”或是“傾斜狀”[3]?；诖?，縱向圍堰下游的圍堰高程應該與上游圍堰高程保持一致。

不過水圍堰頂部的安全超高值下限值一般是固定值。比如土石圍堰的級別如果是3 級，則對應的不過水圍堰堰頂安全超高下限值為0.7 米；如果達到4 ～5 級時，安全超高下限值可降低至0.5 米?；炷烈约皾{砌石圍堰如果達到3 級標準，則安全超高下限值為0.4 米；如果達到4 ～5 級標準，安全超高下限值應該降低至0.3 米。

實例分析如下：某個大型混凝土壩樞紐工程中，選擇流量較大的平原河道上修建圍堰[4]。擬設計修建不過水土石圍堰，級別為3 級。經(jīng)過前期勘測后發(fā)現(xiàn)，該段河道的上游水位高度為136.65 米，該水位下的波浪爬升高度為0.56 米，下游水位的高度為129.25 米，下游波浪爬高高度為0.15 米?；谏鲜銮闆r，應該采用分期圍堰法完成土石圍堰修建。由于預設目標是修建不過水圍堰，因此，需要設定圍堰頂安全加高值（按上文所述，取0.7 米）。最終計算出的上游圍堰頂堰頂高程為136.65+0.56+0.7，得出的結(jié)果是137.91 米。采用同樣的方法對下游圍堰堰頂高程進行計算，代入相關參數(shù)后，最終得出的結(jié)果為130.10 米。

2.2 圍堰填筑與擋水導流

2.2.1 圍堰填筑技術

在應用圍堰技術時，優(yōu)化設計后將進入圍堰填筑環(huán)節(jié)，此項技術具體以土包圍堰、土石圍堰作為填筑主體。施工員可以按照技術員事先設置好的竹竿標識確定填筑方位。通常在打樁填筑期間，要求使用裝載淤泥等混合物的土包作為填筑材料，并且注重土包排列分布順序，將樁體結(jié)構(gòu)以0.3m 的間距均勻搭設，促使在土包填筑下，增加圍堰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。若選用土石圍堰填筑材料，施工員應先行對圍堰周邊的雜物進行初步清理，之后利用抽水機清除圍堰底部積水，而后將土石材料搭建成具有圍堰保護功能的防護格擋，削弱水流沖擊下對圍堰結(jié)構(gòu)的負面影響，深化水土建筑物干地施工效果。同時，在填筑環(huán)節(jié)還要加強防滲施工，如將預留樁孔直徑設置在13cm 左右，最高25cm 的誤差，以5cm 管徑與10cm 間距鋪設管道，促使整個圍堰結(jié)構(gòu)保持協(xié)調(diào)應力。

2.2.2 擋水導流技術

圍堰施工中涉及的擋水導流技術，實則是為了優(yōu)化圍堰抗?jié)B性，可按照下述公式確定導流水量：

其中η、V、T分別代表經(jīng)驗系數(shù)（取值范圍：3-6）、圍堰積水體積（m3）、初期導流排水時間（s）。

求值后可按照導流水量標準選擇土包、塑料布等壓腳材料，提升圍堰結(jié)構(gòu)的完整性。

2.3 圍堰支護技術

2.3.1 木板樁支護

木板樁支護包含“單層”或“雙層”形式。如圖3 所示為兩種形式的木板樁圍堰示意圖。具具體施工時，應將其厚度控制在5 ～15cm 之間，根據(jù)圍堰圍堰的長度決定——長度越大，木板厚度越大。若木板的厚度未超過8cm 時，應使用人字榫；在厚度超過8cm 時，使用凹凸榫。除此之外，在選擇樁材時，應盡量選擇質(zhì)地良好，具有較強抗錘擊性能的木材，并在制造板樁時采用機械加工方式完成，確保榫口質(zhì)量達到標準。用于制作定位樁的材料通常是圓木，并以黏性土作為圍堰填料。在實際施工時，圍堰頂部的寬度如圖3 所示，一般設定為1 ～2m（多為1m），填土外側(cè)邊坡坡率如上文所述，應盡量接近1 ∶1.5。

圖 3 木板樁圍堰示意圖

2.2.2 鋼板樁支護

鋼板樁支護可按照圖4 樣式予以布置，同樣可設置成單層或雙層形式。于鋼板樁支護作業(yè)中，施工員搬運起吊鋼板樁時，應注意檢查鎖口是否出現(xiàn)損壞情況。此外，受自身重量影響，鋼板樁很可能出現(xiàn)變形情況。因此，若鋼板樁無法在短期內(nèi)使用，應密封存放在干燥區(qū)域，定期檢查是否出現(xiàn)變形及鎖口內(nèi)積水情況。如果原有鋼板樁長度不足，需要接長時，必須選擇強度相等的鋼板樁，采用堅固夾具，首先對鋼板接頭進行焊接，之后對鋼板整體進行焊接。組拼鋼板樁時，應在鎖口內(nèi)加入適量防水混合料。在夾好夾具之后，還應在接縫處填充一些油灰和棉絮，防止接縫外露。

圖 4 鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)平面效果圖

2.4 圍堰清淤技術

按照上述技術要點有序施工后，需在收尾期應用清淤施工技術，即施工員應清理圍堰施工現(xiàn)場周邊淤泥，以此增加圍堰穩(wěn)固度。施工員可以借助挖掘機與運輸工具，前往現(xiàn)場對河底、河岸中的淤泥實施清運處理，就此在施工員的有序清淤步驟下，減少圍堰周邊的淤泥量，既能增加河岸清潔度，又能提升土層承載力，促使圍堰設施在水利水電工程建設中發(fā)揮出關鍵性作用，成為帶有顯著抗?jié)B性與防護性的水利設施[5]。

3.結(jié)語

綜上所述，導流范疇內(nèi)的圍堰技術，在實際應用中應從技術準備、施工設計、填筑、擋水導流、支護以及清淤要點方面著手，以此實現(xiàn)水利水電工程的高質(zhì)量建設目標。