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摘要 在水利水电工程建设中,施工导流是一个重要的组成部分,直接贯穿于整个水利工程施工中,对水利工程的设计和施工产生是否重要的影响。文章就导流技术在水利水电工程建设中的运用及在导流技术方法选择上应考虑的因素进行分析。
关键词 水利水电工程施工;导流技术;选择;主要因素
中图分类号 TV551 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)122-0091-01
从我国地理环境来看,我国的水利水电主要集中在大的江流及其支流和内陆河流上。自新中国成立以来,我国进行了大规模的水利水电工程建设,在充分利用水力资源的同时也解决河流自身带来的一些问题。在河流上修建水利水电工程时,需要周密的分析研究水文、地形、地质、水文地质、枢纽布置及施工条件等基本资料,选用适当的导流方法,对水流进行合理的控制。其中水利工程的施工导流其目的是为了保证水利工程能够在干地上完成,通过设立围堰,对基坑进行围护,通过相应的工程措施改变河道,使水流向下游。施工导流在水利工程的建设过程当中发挥着十分重要的作用,是水利工程后续施工得以顺利开展的前提和保证。
1 水利水电工程施工中常用的导流技术
1.1 围堰法
围堰法是施工导流中常用的方法,根据工程具体情况的不同,该种方法的适用又可细分为全段围堰和分段围堰。前者是指通过在河流上建设围堰将主河道一次性截断,在这种情形下河水被围堰建筑分流到旁边的泄水建筑物中得以向下改到倾泻。在采用该种围堰方法时,应该根据泄水建筑物的具体情况将栏段的水流根据水量等进一步的划分导流,如通过明渠、涵洞、隧洞等导流,而对于水量相对大或者河床和河槽较窄的河流则采用一次拦截后采用明渠来二次导流的方式来实现导流。后者是指,根据河流的具体情况利用围堰将河流上的水工建筑物分成多段,各段分期完成,最终完成整个工程。对于各种可以根据河流河床、河槽等特点,有选择的先完成河床某岸或者两岸封堵等使得喝水得以从变窄的河道中流过,然后再通过其他段的施工实现河流的全部截断,从而使河水能够全部从建成的围堰建筑物中通过。分段围堰的方法适用于河流河床较宽大、河水流量较大且工程施工期限较长的水利水电工程。
1.2 涵洞导流
此法是在水利工程施工基坑肚下游修筑围堰挡水,使原来的河水通过涵洞后导向下游的一种施工导流方式。此法一般用于中小型土石坝,水闸等的工程,分期导流的后期导流也有部分采用涵洞导流方式的。通常来讲,涵洞导流比隧洞导流具有施工工作面大,施工灵活方便,速度快,造价也低的特点。涵洞导流可以依山布置也可以布置在摊岩的表层等。另外,需要注意的是,涵洞宜采用布置成直:线,这样进出口都有良好的形式,也可以使水顺畅,不会产生冲淤泥,防止渗漏等。
1.3 隧洞导流法
隧洞让人们首先联想到的是隧道和相对复杂的地形条件。隧洞开挖的目的是实现工程施工过程中的导流问题,其具体施工方式是通过在工程基坑的上下游修建围堰,使河水通过隧洞倾泻导流,因此,该种施工方式通常与固定建筑相联系。隧洞施工技术难度等方面的问题注定其施工成本相对较高,因而其使用于地质条件较为复杂无法开挖明渠的地段。
1.4 明渠导流法
明渠在导流施工中的作用在于其可以实现工程河道上下游之间的导流,它是建立在水利水电工程施工基坑的基础上,在其上下游建造围堰来拦截水流。明渠导流使用与河流两岸地势较缓,存有浅滩或者西沟废弃河道排水沟等的施工地点,并且施工时,水量较大,且其地势条件便于通过明渠将水流及时排空。其施工难度相对较低,在条件适宜时多被采用。
2 导流方法选择时需考虑的主要因素
2.1 地质及水文地质条件
河流两岸及河床的地质条件对施工导流方案的选择与导流建筑物的布置有直接的影响。如果河流一岸或两岸岩石坚硬、风化层薄、且有足够的抗压强度时,则有利于选用隧洞导流。如果岩石的风化层厚且破碎,或有较厚的沉积滩地,则适合采用明渠导流。当采用分段围堰法导流时,由于河床束窄,减小了过水断面的面积,使水流流速增大。为了河床不受过大的冲刷,避免把围堰基础淘空,需根据河床地质条件来决定河床可能束窄的程度。对于岩石河床,抗冲刷能力较强,河床的束窄程度较大,甚至可以达到88%,流速甚至增加到7. 5 m/s;但对于覆盖较厚的河床,抗冲刷能力较差,其束窄程度都不到30%,流速仅允许为3.0 m/s。
2.2 地形条件
坝区附近的地形条件,对导流方案的选择有很大影响。对于河床宽阔的河流,特别是在施工期间有通航、过筏等要求的河流,宜采用分段围堰法导流。当河床中有天然石岛或沙洲时,采用分段围堰法导流,更有利于导流围堰的布置,特别是纵向围堰的布置。而在河段狭窄、两岸陡峻、山岩坚实的地区,坝体无法进行分期建设的,宜采用隧洞导流。至于平原河道,河流的两岸或一岸比较平坦,或有河弯、老河道可资利用的,则采用明渠导流比较适宜。
2.3 水文条件
河流的流量大小、水位变化的幅度、全年流量的变化情况、枯水期的长短、讯期洪水的延续时间、冬季的流冰及冰冻情况等因素均直接影响到施工导流方案的选择。一般的,对于河床宽、流量大的河流,宜采用分段围堰法导流。而对于水位变化幅度较大的山区河流,可采用允许基坑淹没的导流方法,在一定时期内通过过水围堰和淹没基坑来宣泄洪峰流量。对于枯水期较长的河流,可以充分利用枯水期安排施工。但对于流冰的河流,需充分考虑流冰的宣泄问题,以免流冰奎塞,影响泄流,造成导流建筑物的破坏。
2.4 水工建筑物的型式及其布置
水工建筑物的型式和布置与导流方案是相互影响的,因此在决定建筑物的型式和枢纽布置的同时,要综合考虑并拟定施工导流方案,而在选定导流方案时,又需充分考虑利用水工建筑物和枢纽布置方面的特点。如果枢纽中有隧洞、渠道、涵管、泄水孔
(下转第93页)
(上接第91页)
等永久泄水建筑物时,在选择导流方案时应该尽量加以利用。在设计永久泄水建筑物的断面尺寸并拟定其布置方案时,要充分考虑到施工导流的要求。
2.5 施工期间的河流综合利用
在施工期间,为了满足通航、渔业、供水、灌溉或水电站运转的需求,导流问题的解决更加复杂。特别是在有通航要求的河流上,一般采用分段围堰法导流。
2.6 施工方法、施工进度
在水利水电工程施工中,施工进度与导流方案有着十分密切的关系,通常是根据施工导流方案才能安排控制性的进度计划。导流建筑物的完工期限、截断河床水流的时间,坝体拦洪的期限、封堵临时泄水建筑物的时间以及水库蓄水发电的时间是对施工进度起控制作用的关键性时段,而各项工程的施工方法和施工进度又直接影响到各时段中导流任务的合理性和可能性。施工方法、施工进度和导流方法三者是密切相关的,要进行导流设计时必须充分考虑。
3 结束语
施工导流是水利水电工程施工中的关键问题之一,情况复杂,影响因素较多,甚至有时直接会关系到整个工程的施工难度和进度,有时甚至部分影响到水工建筑物的形式选择和布置。因此,相关的设计人员在设计过程中要充分从施工现场的实际情况出发,进行科学合理的设计,从而保证水利工程的顺利完成。
参考文献
[1]夏春雨,洪文善.水利水电工程施工技术及注意问题[J].产业与科技论坛,2011,10(21).
[2]广西电力工业勘察设计研究院.广西长洲水利枢纽可行性研究报告[R].南宁:广西电力工业勘察设计研究院,2005.
[3]许桂荣.浅析水利水电工程施工技术及注意问题[J].中国科技纵横,2012,5.
关键词 水利水电工程施工;导流技术;选择;主要因素
中图分类号 TV551 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)122-0091-01
从我国地理环境来看,我国的水利水电主要集中在大的江流及其支流和内陆河流上。自新中国成立以来,我国进行了大规模的水利水电工程建设,在充分利用水力资源的同时也解决河流自身带来的一些问题。在河流上修建水利水电工程时,需要周密的分析研究水文、地形、地质、水文地质、枢纽布置及施工条件等基本资料,选用适当的导流方法,对水流进行合理的控制。其中水利工程的施工导流其目的是为了保证水利工程能够在干地上完成,通过设立围堰,对基坑进行围护,通过相应的工程措施改变河道,使水流向下游。施工导流在水利工程的建设过程当中发挥着十分重要的作用,是水利工程后续施工得以顺利开展的前提和保证。
1 水利水电工程施工中常用的导流技术
1.1 围堰法
围堰法是施工导流中常用的方法,根据工程具体情况的不同,该种方法的适用又可细分为全段围堰和分段围堰。前者是指通过在河流上建设围堰将主河道一次性截断,在这种情形下河水被围堰建筑分流到旁边的泄水建筑物中得以向下改到倾泻。在采用该种围堰方法时,应该根据泄水建筑物的具体情况将栏段的水流根据水量等进一步的划分导流,如通过明渠、涵洞、隧洞等导流,而对于水量相对大或者河床和河槽较窄的河流则采用一次拦截后采用明渠来二次导流的方式来实现导流。后者是指,根据河流的具体情况利用围堰将河流上的水工建筑物分成多段,各段分期完成,最终完成整个工程。对于各种可以根据河流河床、河槽等特点,有选择的先完成河床某岸或者两岸封堵等使得喝水得以从变窄的河道中流过,然后再通过其他段的施工实现河流的全部截断,从而使河水能够全部从建成的围堰建筑物中通过。分段围堰的方法适用于河流河床较宽大、河水流量较大且工程施工期限较长的水利水电工程。
1.2 涵洞导流
此法是在水利工程施工基坑肚下游修筑围堰挡水,使原来的河水通过涵洞后导向下游的一种施工导流方式。此法一般用于中小型土石坝,水闸等的工程,分期导流的后期导流也有部分采用涵洞导流方式的。通常来讲,涵洞导流比隧洞导流具有施工工作面大,施工灵活方便,速度快,造价也低的特点。涵洞导流可以依山布置也可以布置在摊岩的表层等。另外,需要注意的是,涵洞宜采用布置成直:线,这样进出口都有良好的形式,也可以使水顺畅,不会产生冲淤泥,防止渗漏等。
1.3 隧洞导流法
隧洞让人们首先联想到的是隧道和相对复杂的地形条件。隧洞开挖的目的是实现工程施工过程中的导流问题,其具体施工方式是通过在工程基坑的上下游修建围堰,使河水通过隧洞倾泻导流,因此,该种施工方式通常与固定建筑相联系。隧洞施工技术难度等方面的问题注定其施工成本相对较高,因而其使用于地质条件较为复杂无法开挖明渠的地段。
1.4 明渠导流法
明渠在导流施工中的作用在于其可以实现工程河道上下游之间的导流,它是建立在水利水电工程施工基坑的基础上,在其上下游建造围堰来拦截水流。明渠导流使用与河流两岸地势较缓,存有浅滩或者西沟废弃河道排水沟等的施工地点,并且施工时,水量较大,且其地势条件便于通过明渠将水流及时排空。其施工难度相对较低,在条件适宜时多被采用。
2 导流方法选择时需考虑的主要因素
2.1 地质及水文地质条件
河流两岸及河床的地质条件对施工导流方案的选择与导流建筑物的布置有直接的影响。如果河流一岸或两岸岩石坚硬、风化层薄、且有足够的抗压强度时,则有利于选用隧洞导流。如果岩石的风化层厚且破碎,或有较厚的沉积滩地,则适合采用明渠导流。当采用分段围堰法导流时,由于河床束窄,减小了过水断面的面积,使水流流速增大。为了河床不受过大的冲刷,避免把围堰基础淘空,需根据河床地质条件来决定河床可能束窄的程度。对于岩石河床,抗冲刷能力较强,河床的束窄程度较大,甚至可以达到88%,流速甚至增加到7. 5 m/s;但对于覆盖较厚的河床,抗冲刷能力较差,其束窄程度都不到30%,流速仅允许为3.0 m/s。
2.2 地形条件
坝区附近的地形条件,对导流方案的选择有很大影响。对于河床宽阔的河流,特别是在施工期间有通航、过筏等要求的河流,宜采用分段围堰法导流。当河床中有天然石岛或沙洲时,采用分段围堰法导流,更有利于导流围堰的布置,特别是纵向围堰的布置。而在河段狭窄、两岸陡峻、山岩坚实的地区,坝体无法进行分期建设的,宜采用隧洞导流。至于平原河道,河流的两岸或一岸比较平坦,或有河弯、老河道可资利用的,则采用明渠导流比较适宜。
2.3 水文条件
河流的流量大小、水位变化的幅度、全年流量的变化情况、枯水期的长短、讯期洪水的延续时间、冬季的流冰及冰冻情况等因素均直接影响到施工导流方案的选择。一般的,对于河床宽、流量大的河流,宜采用分段围堰法导流。而对于水位变化幅度较大的山区河流,可采用允许基坑淹没的导流方法,在一定时期内通过过水围堰和淹没基坑来宣泄洪峰流量。对于枯水期较长的河流,可以充分利用枯水期安排施工。但对于流冰的河流,需充分考虑流冰的宣泄问题,以免流冰奎塞,影响泄流,造成导流建筑物的破坏。
2.4 水工建筑物的型式及其布置
水工建筑物的型式和布置与导流方案是相互影响的,因此在决定建筑物的型式和枢纽布置的同时,要综合考虑并拟定施工导流方案,而在选定导流方案时,又需充分考虑利用水工建筑物和枢纽布置方面的特点。如果枢纽中有隧洞、渠道、涵管、泄水孔
(下转第93页)
(上接第91页)
等永久泄水建筑物时,在选择导流方案时应该尽量加以利用。在设计永久泄水建筑物的断面尺寸并拟定其布置方案时,要充分考虑到施工导流的要求。
2.5 施工期间的河流综合利用
在施工期间,为了满足通航、渔业、供水、灌溉或水电站运转的需求,导流问题的解决更加复杂。特别是在有通航要求的河流上,一般采用分段围堰法导流。
2.6 施工方法、施工进度
在水利水电工程施工中,施工进度与导流方案有着十分密切的关系,通常是根据施工导流方案才能安排控制性的进度计划。导流建筑物的完工期限、截断河床水流的时间,坝体拦洪的期限、封堵临时泄水建筑物的时间以及水库蓄水发电的时间是对施工进度起控制作用的关键性时段,而各项工程的施工方法和施工进度又直接影响到各时段中导流任务的合理性和可能性。施工方法、施工进度和导流方法三者是密切相关的,要进行导流设计时必须充分考虑。
3 结束语
施工导流是水利水电工程施工中的关键问题之一,情况复杂,影响因素较多,甚至有时直接会关系到整个工程的施工难度和进度,有时甚至部分影响到水工建筑物的形式选择和布置。因此,相关的设计人员在设计过程中要充分从施工现场的实际情况出发,进行科学合理的设计,从而保证水利工程的顺利完成。
参考文献
[1]夏春雨,洪文善.水利水电工程施工技术及注意问题[J].产业与科技论坛,2011,10(21).
[2]广西电力工业勘察设计研究院.广西长洲水利枢纽可行性研究报告[R].南宁:广西电力工业勘察设计研究院,2005.
[3]许桂荣.浅析水利水电工程施工技术及注意问题[J].中国科技纵横,2012,5.