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摘 要:水利工程经过不断发展,其施工方面也有了极大的发展。随着不断的发展与进步,导流技术也日臻成熟。本文主要对两种基本的导流方法进行阐释说明。
关键词:水利工程;施工;导流技术
1 导流建筑物
1.1 导流泄水建筑物
1.1.1 导流底孔
导流底孔的数量、尺寸等要同时满足过木导流、截流的要求。进口闸门设在坝外最适宜,可以防止槽顶部进水。适当的椭圆曲线适合进口型式,它可以通过水工模型试验确定。永久泄洪、排沙和水库放空底孔同时可以作为导流底孔满足永久和临时运用。
1.1.2 导流隧洞
根据地质地形的不同条件合理选择导流隧洞的洞线,要求隧洞与永久建筑物之间间距、相邻隧洞间净距、洞顶岩层厚度和洞脸等方面都要满足围岩应力和变形的相关要求;永久运行与施工导流要求其断面型式与衬砌结构、结合部分的洞轴线要合理。在运用过程中,导流隧道经常会碰到明满流交替流这一状态,如果压流为高速水流,注意水流掺气,防止隧洞被空蚀从而洞身破坏。隧洞型式和衬砌范围比较后确定,应当解决结构型式的选择和封堵问题。
1.1.3 导流明渠
把握住避开滑坡、崩塌体及高边坡,弯道少的原则,进出口与围堰接头要充分满足堰基防冲的要求,避免下游沿岸及施工设施被泄洪冲刷。开挖区要有便于布置进入基坑的通道;明渠底宽、底坡和进出口高程应使上、下游水流衔接条件良好,是明渠的相关要求,要满足施工期通航运、过木、排冰和的导、截流的要求。对于设在软基上的明渠,在动床水工模型试验后改善出口水流和水流衔接条件,确定冲坑深度和形状,采取消能抗冲措施。
1.2 导流建筑物
作为临时性水工建筑物,利用围堰可保护河床的基坑从而保证在干地上对水上建筑物施工。按所处的位置可将其分为横向围堰、纵向围堰;通常按使用材料将围堰分为草土围堰、钢板桩格型围堰、土石围堰、混凝土围堰等;按围堰是否过水分为过水围堰、不过水围堰。
1.3导流建筑物设计流量
它是选择导流方案,确定导流建筑物的主要依据。选择导流设计流量的标准,则是导流建筑物设计洪水标准,也是设计施工导流的标准。
1.3.1 洪水设计标准
在枢纽工程施工期间所用到的临时性挡水以及泄水的建筑物便是导流建筑物,根据建筑物级别和类型来确定导流建筑物设计的具体洪水标准;综合分析风险度,使所选标准科学合理,同时充分考虑到对超标准洪水的应急预案和措施。
1.3.2 导流时段
按照导流程序来划分的各施工阶段的延续时间作为导流时段。按正确处理争取导流的经济效益和施工安全可靠性的矛盾来划分时段。全面分析被围永久建筑物的结构型式、河道的水文特征、导流方案、工程量大小、工程施工速度等。采用加快工程进程、降低导流费用的重要办法:用低水头围堰枯水期导流。对于洪水流量大,历时短,但是枯水期流量小的山区性河流。经过技术经济比较,利用特殊的导流方法——淹没基坑的导流方案来降低费用。
2 基本导流方法
2.1 全段围堰法
为使水流经河床以外的临时或永久建筑物下泄,在修建于河床上的主体工程上下游各建一道拦河围堰,在主体工程建成或将要建成时,再将其封堵。此类办法多见于基坑工作量不大、河床狭窄、水深水流湍急,很难实现分期导流的地方。按其泄水道类型有以下分类:
2.1.1涵管导流:一般是在修筑碓石坝、土坝过程中使用,然而泄水能力的不足,使得涵管导流局限于负担流量较小的河流上或只用来担负枯水期的导流任务。
2.1.2 渡槽导流:渡槽导流方式,它的结构简单,泄流量也比较小,多用于导流期短、流量小的中小型工程。
2.1.3 明渠导流:在滩地或河道上挖开渠道,基坑的上下游修筑围堰,经过渠道河水下泄。多用在有宽广滩地的平原或岸坡较为平缓的河道上。存在老河道或工程修建在弯道上的地方用明渠导流性价比最高。
2.1.4 隧洞导流:隧洞导流多常见于两岸地形陡峻、河谷狭窄、山区河流、山岩坚实处。但是隧洞泄水能力有限,并且造价较高也是它的一个缺点,所以,在汛期泄水时大多会用淹没基坑的方法。应尽量把握住与永久隧洞相结合的原则和方法设计导流隧道。
2.2 分段围堰法
采用围堰,将水利建筑分段、分期围护起来进行施工。分段是指用围堰从空间上将拟建的水工建筑物圈围成多个施工段;分期是将导流在时间角度分为若干个时期。
2.2.1 缺口导流
为保证汛期河流暴涨暴落时可以继续进行施工,混凝土坝在施工过程中可在坝体上预留缺口泄放洪峰流量,待这之后上游水位自然回落再对缺口修补就是缺口导流。在选择导流方式时,充分考虑水文条件和地理地形因素,例如河床宽阔,在施工期间通航有要求,以上条件下可采用分期导流;而情况若相反,河道比较窄,则可根据地形条件,采用隧洞或明渠导流的方式;当工程受地形条件限制小时,主要考虑洪水和枯水情况、水位变幅、流冰、河水流量等情况,以上因素都可能直接影响方案的选择,以水位这一水文因素举例,变幅大的河流,有时采用过水围堰合宜,导流泄水建筑物及围堰挡水位置高度只考虑枯水期流量便足够。当施工过程中有条件时,应多选择永久水工建筑物的泄水建筑物与施工导流相结合;与此同时,更加值得注意的是在施工还应考虑到期间的给水、通航、灌溉等多重因素,在施工过程中也需要满足不同方面的实际要求。
2.2.2 底孔导流
采用这种方法时,提前在混凝土坝体内修建临时底孔或者永久底孔,全部或部分水流通过底孔会泄至下游。如果是使用临时底孔,在工程接近完工或需要蓄水时及时进行封堵,这样位于底导流挡水建筑物上部的施工便不受干扰,能够均衡连续施工,有利于修建高坝,同时也会有弊端,在导流期有可能被漂浮物堵塞,并且封堵的水头偏高,安置闸门相对困难。
3结束语
导流是水利工程施工的关键之一,有着举足轻重的地位。导流成功与否,质量的高低,直接能够影响到整个施工工程的进度,也关系到工程质量和人们的生命安全。因此周密的计划安排、充分准备都必不可少。导流方法和技术的不断进步,会为我国的水利事业做出更大的贡献,也是关乎经济,关乎民生,关乎社会和谐的一大重要因素。
参考文献:
[1]张肖宁,等.水利水电工程技术[M].北京:科学技术出版社,2007.
[2]程良奎.岩土加固实用技术[M].北京:地震出版社,2004.
[3]但汉仁,杨文海,李小莘.橡胶坝在桥巩水电站施工导流中的应用 [J].红水河,2012,(6);37-39
关键词:水利工程;施工;导流技术
1 导流建筑物
1.1 导流泄水建筑物
1.1.1 导流底孔
导流底孔的数量、尺寸等要同时满足过木导流、截流的要求。进口闸门设在坝外最适宜,可以防止槽顶部进水。适当的椭圆曲线适合进口型式,它可以通过水工模型试验确定。永久泄洪、排沙和水库放空底孔同时可以作为导流底孔满足永久和临时运用。
1.1.2 导流隧洞
根据地质地形的不同条件合理选择导流隧洞的洞线,要求隧洞与永久建筑物之间间距、相邻隧洞间净距、洞顶岩层厚度和洞脸等方面都要满足围岩应力和变形的相关要求;永久运行与施工导流要求其断面型式与衬砌结构、结合部分的洞轴线要合理。在运用过程中,导流隧道经常会碰到明满流交替流这一状态,如果压流为高速水流,注意水流掺气,防止隧洞被空蚀从而洞身破坏。隧洞型式和衬砌范围比较后确定,应当解决结构型式的选择和封堵问题。
1.1.3 导流明渠
把握住避开滑坡、崩塌体及高边坡,弯道少的原则,进出口与围堰接头要充分满足堰基防冲的要求,避免下游沿岸及施工设施被泄洪冲刷。开挖区要有便于布置进入基坑的通道;明渠底宽、底坡和进出口高程应使上、下游水流衔接条件良好,是明渠的相关要求,要满足施工期通航运、过木、排冰和的导、截流的要求。对于设在软基上的明渠,在动床水工模型试验后改善出口水流和水流衔接条件,确定冲坑深度和形状,采取消能抗冲措施。
1.2 导流建筑物
作为临时性水工建筑物,利用围堰可保护河床的基坑从而保证在干地上对水上建筑物施工。按所处的位置可将其分为横向围堰、纵向围堰;通常按使用材料将围堰分为草土围堰、钢板桩格型围堰、土石围堰、混凝土围堰等;按围堰是否过水分为过水围堰、不过水围堰。
1.3导流建筑物设计流量
它是选择导流方案,确定导流建筑物的主要依据。选择导流设计流量的标准,则是导流建筑物设计洪水标准,也是设计施工导流的标准。
1.3.1 洪水设计标准
在枢纽工程施工期间所用到的临时性挡水以及泄水的建筑物便是导流建筑物,根据建筑物级别和类型来确定导流建筑物设计的具体洪水标准;综合分析风险度,使所选标准科学合理,同时充分考虑到对超标准洪水的应急预案和措施。
1.3.2 导流时段
按照导流程序来划分的各施工阶段的延续时间作为导流时段。按正确处理争取导流的经济效益和施工安全可靠性的矛盾来划分时段。全面分析被围永久建筑物的结构型式、河道的水文特征、导流方案、工程量大小、工程施工速度等。采用加快工程进程、降低导流费用的重要办法:用低水头围堰枯水期导流。对于洪水流量大,历时短,但是枯水期流量小的山区性河流。经过技术经济比较,利用特殊的导流方法——淹没基坑的导流方案来降低费用。
2 基本导流方法
2.1 全段围堰法
为使水流经河床以外的临时或永久建筑物下泄,在修建于河床上的主体工程上下游各建一道拦河围堰,在主体工程建成或将要建成时,再将其封堵。此类办法多见于基坑工作量不大、河床狭窄、水深水流湍急,很难实现分期导流的地方。按其泄水道类型有以下分类:
2.1.1涵管导流:一般是在修筑碓石坝、土坝过程中使用,然而泄水能力的不足,使得涵管导流局限于负担流量较小的河流上或只用来担负枯水期的导流任务。
2.1.2 渡槽导流:渡槽导流方式,它的结构简单,泄流量也比较小,多用于导流期短、流量小的中小型工程。
2.1.3 明渠导流:在滩地或河道上挖开渠道,基坑的上下游修筑围堰,经过渠道河水下泄。多用在有宽广滩地的平原或岸坡较为平缓的河道上。存在老河道或工程修建在弯道上的地方用明渠导流性价比最高。
2.1.4 隧洞导流:隧洞导流多常见于两岸地形陡峻、河谷狭窄、山区河流、山岩坚实处。但是隧洞泄水能力有限,并且造价较高也是它的一个缺点,所以,在汛期泄水时大多会用淹没基坑的方法。应尽量把握住与永久隧洞相结合的原则和方法设计导流隧道。
2.2 分段围堰法
采用围堰,将水利建筑分段、分期围护起来进行施工。分段是指用围堰从空间上将拟建的水工建筑物圈围成多个施工段;分期是将导流在时间角度分为若干个时期。
2.2.1 缺口导流
为保证汛期河流暴涨暴落时可以继续进行施工,混凝土坝在施工过程中可在坝体上预留缺口泄放洪峰流量,待这之后上游水位自然回落再对缺口修补就是缺口导流。在选择导流方式时,充分考虑水文条件和地理地形因素,例如河床宽阔,在施工期间通航有要求,以上条件下可采用分期导流;而情况若相反,河道比较窄,则可根据地形条件,采用隧洞或明渠导流的方式;当工程受地形条件限制小时,主要考虑洪水和枯水情况、水位变幅、流冰、河水流量等情况,以上因素都可能直接影响方案的选择,以水位这一水文因素举例,变幅大的河流,有时采用过水围堰合宜,导流泄水建筑物及围堰挡水位置高度只考虑枯水期流量便足够。当施工过程中有条件时,应多选择永久水工建筑物的泄水建筑物与施工导流相结合;与此同时,更加值得注意的是在施工还应考虑到期间的给水、通航、灌溉等多重因素,在施工过程中也需要满足不同方面的实际要求。
2.2.2 底孔导流
采用这种方法时,提前在混凝土坝体内修建临时底孔或者永久底孔,全部或部分水流通过底孔会泄至下游。如果是使用临时底孔,在工程接近完工或需要蓄水时及时进行封堵,这样位于底导流挡水建筑物上部的施工便不受干扰,能够均衡连续施工,有利于修建高坝,同时也会有弊端,在导流期有可能被漂浮物堵塞,并且封堵的水头偏高,安置闸门相对困难。
3结束语
导流是水利工程施工的关键之一,有着举足轻重的地位。导流成功与否,质量的高低,直接能够影响到整个施工工程的进度,也关系到工程质量和人们的生命安全。因此周密的计划安排、充分准备都必不可少。导流方法和技术的不断进步,会为我国的水利事业做出更大的贡献,也是关乎经济,关乎民生,关乎社会和谐的一大重要因素。
参考文献:
[1]张肖宁,等.水利水电工程技术[M].北京:科学技术出版社,2007.
[2]程良奎.岩土加固实用技术[M].北京:地震出版社,2004.
[3]但汉仁,杨文海,李小莘.橡胶坝在桥巩水电站施工导流中的应用 [J].红水河,2012,(6);37-39