施工导流和围堰技术在水利水电施工中的应用概述

施工导流和围堰技术在水利水电施工中的应用概述

【摘要】水电站施工导流方案设计是水电站施工设计中的核心问题，如果设计不够完善，将严重影响工程进度、水电站建筑物质量以及建设工程投资。本文结合实际的工程对该技术的应用做了简要的研究。

【关键词】水利水电施工施工导流围堰技术

水电站建设过程中的施工导流是指将原有河道中的水流通过适当方式向下游引导的工程措施。它是水电站建设中的一项重要施工内容，可解决施工过程中河道水流蓄、泄的问题，避免河道水流对水电站建筑物造成的不良影响。

一、工程概况

某工程设单孔B×H=2000×2000节制闸一座（桩号X处），及4孔旧闸改造一座（桩号X处）。均采用钢筋混凝土结构，混凝土等级为C30，抗渗等级为S6，垫层为C10。由于新建节制闸及旧闸位置都处于湖边设置，施工前需先进行围堰并将围堰内水排出，待围堰内水排出后进行基坑开挖。

二、围堰方案选择

根据现场实测实量得知目前水深0.6～1.0米左右，淤泥深1.2～1.5米左右，根据现场情况并结合以往施工经验，围堰拟采用人工编织袋装土分层叠加堆码（高2.5～3.2米、顶面宽3米、底宽8.9～9.4米），堰内外边坡为1:1，外侧设彩条布防渗，外侧设木桩护坡脚，内侧设钢板桩支护，并导流排水，导流排水面宽10m（经现场观测符合当前湖水流量要求），待节制闸及旧闸改造施工完毕后再将围堰拆除（人工机械配合将堰体从湖内捞出并弃运），围堰长度约为210米，堰体体积约为5000M3，需占湖面面积约为1800M2，工期预计90天。

施工流程：测量放线→设护脚木桩→人工堆码袋装粘土→铺设彩条布→钢板桩支护及填充堰体内侧与钢板桩之间至顶面→淤泥清除

1、测量放线

施工前建立测量控制点及施工标志，确定堰体轴线，以控制施工方向及堰体砌筑范围。施工中随时测量堰体砌筑断面尺寸及高程，以确保堰体断面准确。

2、设护坡木桩

由于围堰堰底淤泥较深，为防止堰体滑移，因此计划在堰体两侧坡脚处设护脚木桩。木桩长6米，直径20CM，间距50CM。由于木桩入土较浅，拟用人工将木桩打入淤泥层中。

3、人工堆码装袋粘土

由于施工现场都是垃圾及杂填土，围堰所需粘土采用外购黄土，粘土由卡车运至现场后即组织人工装袋，装填量为编织袋容量的2/1~3/2，袋口用细麻或铁丝缝合。砌筑时将土袋平放，上下左右互相错缝堆码整齐，水中的土袋用带钩的木杆钩送到位，层层堆码，逐层加高至顶面标高。

4、铺设彩条布

堰体形成后，迎水面设彩条布做挡水用，并抛掷土袋压脚，确保堰体不渗水。

5、钢板桩支护

堰体内侧坡脚处打一排6米长间隔10CM的刚板桩，实测实量淤泥深1.2～1.5m，水深0.6～1m，实际钢板桩入土深度5m，并用土袋填充堰体育钢板桩之间部分，起到防止围堰滑移的作用以确保堰体的稳定性。施工方法先将水抽干，然后清淤泥，整理一条能走挖掘机便道，然后打钢板桩。

6、淤泥清除

在围堰完成后用人工挖井字沟排水、沥水，一周后开始用人工配合机械清除淤泥，淤泥上车运离施工现场。

严格按设计要求进行围堰，坡度1：1，顶部高于流水面50cm,保证草袋堆叠整齐、密实，遇到渗水等情况要及时上报并处理，作业人员在水下进行作业时，应穿戴胶鞋、安全帽。严禁抽水时，在基槽内作业，以防触电事故。

机械在清淤过程中，需保持安全距离不小于10米，清淤时要保持平稳作业，先用斗对淤泥深度进行检查，不得盲目进入淤泥内，防止机械深陷。基槽边和堰体附近应设置防护措施，防止坠落伤害和溺水。

三、大坝施工导流围堰设计

1、围堰设计原则和特点

1）围堰挡水标准要满足100年重现期洪水的安全度汛要求。选用“设计一次到位，施工分步完成”的围堰施工方案。即围堰挡水标准按照100年重现期洪水设计，除预留施工道路段填筑至20年重现期洪水标准外，其余一次填筑到设计高程。

2）围堰断面设计受已建的导流洞和大坝枢纽布置的限制，既要满足安全稳定要求，又要保证大坝的开挖、填筑、施工排水、施工道路布置的要求。

3）坝址区地震基本烈度为8°，围堰稳定计算应考虑地震荷载。

4）围堰防渗型式的优先选择当地建筑材料，本着安全可靠、构造简单、施工方便的原则。

5）围堰轴线处覆盖层较厚，并有F32断层，要求基础处理的形式的选择安全可靠、经济合理，便于施工。

2、导流围堰断面形式的选择

充分考虑施工工期的安排，结合当地材料及坝基开挖料，上、下游围堰均采用土石不过水围堰，围堰防渗材料采用粘土料，堰体填筑料采用堆石料。对于围堰断面设计进行了粘土斜墙、粘土心墙防渗型式比较，由于粘土斜墙方案较粘土心墙方案的上游坡比缓，为1∶3.0～1∶3.5，两方案下游坡比均为1∶2.0，因此斜墙方案的上游截流戗堤较心墙方案上移近30 m,距离导流洞进口最近距离约10 m，受现有导流洞进口水流的冲刷影响较大，需进行特殊防护处理，同时下游受大坝开挖轮廓限制，不具备下移条件。经技术经济等综合比较，大坝导流围堰采用粘土心墙防渗型式的土石围堰。

3、围堰顶高程确定

施工导流上下游围堰均采用粘土心墙防渗型式的土石围堰。根据《施工组织设计规范》的规定，采用心墙式防渗体，其在设计静水位以上的超高值为0.6 m。考虑到防渗体顶部的防护结构厚度，以及堰体施工的沉降和水位的壅高等因素，根据施工期可能最高上游挡水位1 312.67 m，下游挡水位1 284 m（即100年重现期洪水位），结合围堰所处位置的实际地形情况，最终确定上游围堰设计顶高程为1 315.00 m；下游围堰设计顶高程为1 285.50 m。

4、导流围堰断面设计

1）上游围堰断面型式。上游围堰顶宽10.0m，最大堰高33.0m，堰体上游迎水坡为1∶2.0，下游背水坡为1∶2.0，下游分别在高程1291.0，1302.5m处设置两道马道，马道宽为2.0m。堰体迎水面底部与截流戗堤堆石体相结合，上游截流戗堤顶高程为1291.00m，堰体填筑料为基坑开挖石碴料。在迎水坡设置顶宽2.0m的堆石护坡。粘土防渗心墙顶部高程为1 314.50m，顶部宽度为2.0m，心墙上、下游坡度均为1∶0.2，在上游侧设顶宽1.0m的过渡层，坡度为1∶0.3，在下游侧设置顶部宽度为1.0m的反滤过渡层，坡度亦为1∶0.3。同时，要求粘土防渗心墙底部宽度不得小于9.0m。

2）下游围堰断面型式。下游围堰顶宽为10.0m，围堰上、下游填筑边坡均为1∶2.0，最大堰高约为7.0m。在迎水坡面设置顶宽2.0m的堆石护坡。堰体迎水面底部与临时闭气戗堤相结合，其填筑料利用石料场开挖石碴料。

5、围堰稳定计算

采用《土石坝边坡稳定分析程序》对上游围堰迎水坡、背水坡进行滑弧稳定

计算。计算工况为：设计水位的稳定渗流工况和设计水位骤降工况，其中稳定渗流工况计算水位为1 312.67 m，水位骤降工况计算水位为1 293.00 m。校核工况考虑了地震荷载，地震基本烈度为8°。计算成果见表1。

表1 稳定计算成果表

6、围堰基础处理

对于围堰岸坡考虑清除覆盖层，对于河床部分可不做清理，对于粘土防渗心墙的基础及与岸坡结合部位均要求开挖至岩面线，围堰防渗体与堰基的连接处进行了加宽处理，保证连接面不致产生接触冲刷破坏，对防渗体底部基础进行清除。

四、安全施工技术措施

（1）现场施工道路平整、坚实、通畅，危险地带挂醒目的标识牌。

（2）确保必须的安全投入：购置必须的劳动保护用品，安全设备及设施齐全，满足安全生产的需要。围堰边线设置醒目的安全警示牌、警示带，在围堰顶部操作的指挥人员及施工人员，应穿戴水上救生衣。

（3）施工现场的临时用电满足国家安全用电有关规范规定，在截流施工期间，围堰上面照明度应满足围堰的安全巡视检查机及施工要求。

（4）多方收集水情和气象预报资料，做好洪水和气象灾害的预报工作，一旦发现有可能危及工程和人身安全的洪水和气象的预兆的，采取有效的防洪和防灾措施，确保工程和人员、财产的安全。

（5）实施机械安全管理，所有重机操作人员持证上岗，使用期间定机定人，保证设备完好，围堰卸料处应有专人进行指挥，指挥人员配备令旗、哨子等。

结束语

在高山狭谷河流上进行水电开发,首先要做好截流工作,故围堰的设计和施工往往不可忽视,确保围堰的稳定并具有良好的抗渗和防冲性能是前提,要经过精心设计,科学组织,及时实施,才能充分发挥围堰的作用。

参考文献

[1] 李晋平. 淜头水电站工程施工导流方案设计[J]. 科技情报开发与经济. 2008(34)

[2] 张宗坤,石世忠. 石垭子水电站上游围堰设计及施工技术[J]. 小水电. 2009(02)

[3] 詹金环,陈超敏,饶志文. 乌江银盘水电站施工导流规划与设计[J]. 人民长江. 2008(04)