水利工程施工導(dǎo)流探討_水利工程施工導(dǎo)流方案課程設(shè)計

　　施工導(dǎo)流是水利水電樞紐總體設(shè)計的重要組成部分，其工作的效率直接決定著水利工程中各個階段的工作進度，包括永久建筑物型式、選定樞紐布置、施工程序和施工總進度等，是水利工程設(shè)計和施工的重要因素。文章將就水利工程施工導(dǎo)流的相關(guān)內(nèi)容進行探討。
　　在水利工程中，施工導(dǎo)流貫穿于工程施工的全程，導(dǎo)流設(shè)計要必須要正確處理從初期導(dǎo)流到后期導(dǎo)流，包括壩體臨時擋水、圍堰擋水、封堵導(dǎo)流泄水建筑物和水庫蓄水等施工全過程中的擋、泄水問題，這樣才能確保在干地施工和施工期不影響，或者盡可能少影響水資源的合理使用。
　　一般來說，水利施工過程中導(dǎo)流設(shè)計的主要任務(wù)是：精確周密地分析研究水文、地質(zhì)、水文地質(zhì)、樞紐布置及施工條件等基本資料；選定導(dǎo)流方案及導(dǎo)流建筑物的型式，確定導(dǎo)流建筑物的布置、構(gòu)造及尺寸；在確保滿足上述要求的基礎(chǔ)上，進一步選定導(dǎo)流標準，合理的劃分導(dǎo)流時段，準確的確定導(dǎo)流設(shè)計流量；擬定導(dǎo)流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截斷河床水流、攔洪度汛及基坑排水的措施等。在河床上修建水利水電工程時，為了能夠?qū)崿F(xiàn)在干地施工的目標，常常需要用圍堰圍護基坑，同時把河水引向預(yù)定的泄水建筑物泄向下游，而這就是我們所說的施工導(dǎo)流。
　　施工導(dǎo)流的方法主要有兩類：一類是全段圍堰法導(dǎo)流，也就是河床外導(dǎo)流；一類是分段圍堰法導(dǎo)流，也就是河床內(nèi)導(dǎo)流。下文主要就全段圍堰法導(dǎo)流展開探討。
　　所謂的全段圍堰法導(dǎo)流，就是要在河床主體工程的上下游，各建一道攔河圍堰，以便能夠保證上游來水通過預(yù)先修筑的臨時，或者如明渠、隧洞等永久泄水建筑物泄向下游，保證主體建筑物的施工能夠在排干的基坑中進行，在完成主體工程建成，或者接近建成時，再封堵臨時泄水道。這種方法的優(yōu)點：工作面大，河床內(nèi)的建筑物在一次性圍堰的圍護下建造，假如能夠利用水利樞紐中的永久泄水建筑物導(dǎo)流，那就能夠有效的節(jié)約工程投資。一般來說，我們可以把全段圍堰法按泄水建筑物的類型分為明渠導(dǎo)流、隧洞導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流等。
　　
　　1.明渠導(dǎo)流
　　明渠導(dǎo)流指的是上下游圍堰一次攔斷河床形成基坑，保護主體建筑物干地施工，天然河道水流經(jīng)河岸或灘地上開挖的導(dǎo)流明渠泄向下游的導(dǎo)流方式。
　　1.1明渠導(dǎo)流的適用條件
　　在施工中遇到河床覆蓋層很深或者壩址河床較窄，分期導(dǎo)流困難，同時具備下列條件之一者，就可以考慮采用明渠導(dǎo)流。
　�。�1）河床一岸有較寬的臺地、埡口或古河道。
　�。�2）導(dǎo)流流量大，地質(zhì)條件不適于開挖導(dǎo)流隧洞。
　�。�3）施工期有通航、排冰、過木要求。
　�。�4）總工期緊，不具備洞挖經(jīng)驗和設(shè)備。
　　大量的工程實踐證明，在進行導(dǎo)流方案的比較中，假如明渠導(dǎo)流和隧洞導(dǎo)流都符合工程施工，能夠采用時，往往是傾向于明渠導(dǎo)流。這是是由于明渠開挖可采用大型設(shè)備，能夠加快施工進度，這就對主體工程提前開工創(chuàng)造了有利的條件。如果是在施工期間河道有通航、過木和排冰要求時，明渠導(dǎo)流的優(yōu)勢就更突出了。
　　1.2導(dǎo)流明渠布置
　　導(dǎo)流明渠布置分在岸坡上和在灘地上兩種布置形式。
　�。�1）導(dǎo)流明渠軸線的布置。應(yīng)該把導(dǎo)流明渠布置在較寬臺地、埡口或古河道一岸；為保證水流暢通，明渠轉(zhuǎn)彎半徑至少是5倍渠底寬；渠身軸線要伸出上下游圍堰外坡腳，水平距離要滿足防沖要求，一般要求控制在50一l00m之間；明渠軸線布置必須要盡量的縮短明渠長度和避免深挖方；要保證明渠進出口與上下游水流相銜接，與河道主流的交角控制在30°以內(nèi)。
　�。�2）明渠進出口位置和高程的確定。在確定明渠進出口時，應(yīng)該按照不沖、不淤和不產(chǎn)生回流的標準進行，一般需要利用水力學模型試驗調(diào)整進出口形狀和位置；進出口高程和渠道水流流態(tài)，都能必須符合施工期通航、過木和排冰要求；按截流設(shè)計選擇進口高程，一般由下游游能控制出口高程為準；在滿足上述條件下，盡可能抬高進出口高程，以減小水下開挖量。
　　1.3導(dǎo)流明渠斷面設(shè)計
　　（1）明渠斷面尺寸的確定。由設(shè)計導(dǎo)流流量控制明渠斷面尺寸，同時也要根據(jù)地形地質(zhì)和允許抗沖流速影響來決定，所以需要按不同的明渠斷面尺寸與圍堰的組合，再通過綜合分析后再行確定。
　　（2）明渠斷面形式的選擇。一般吧明渠斷面設(shè)計成梯形，如果遇到渠底為堅硬基巖時，那就可考慮設(shè)計成矩形。當然，有時為滿足截流和通航的不同目的，也可根據(jù)實際需要，考慮設(shè)計成復(fù)式梯形斷面。
　　（3）明渠糙率的確定。明渠糙率大小直接影響到明渠的泄水能力。襯砌的材料、開挖的方法、渠底的平整度等是影響糙率大小的因素，一般需要根據(jù)具體情況查閱有關(guān)手冊確定。對大型明渠工程，應(yīng)通過模型試驗選取糙率。
　　1.4明渠封堵
　　在進行導(dǎo)游明渠結(jié)構(gòu)的布置過程中，需要考慮后期封堵要求。如果明渠較寬、施工期有通航、過木和排冰任務(wù)時，就應(yīng)該考慮在明渠內(nèi)預(yù)設(shè)閘門墩，這樣才便于后期封堵。如果施工期有五通航、過木和排冰任務(wù)，那就需要在明渠通水前，把明渠壩段施工到適當高程，同時需要設(shè)置導(dǎo)流底孔和壩面口使二者聯(lián)合泄流。
　　
　　2.隧洞導(dǎo)流
　　隧洞導(dǎo)流指的是上下游圍堰一次攔斷河床形成基坑，保護主體建筑物干地施工，天然河道水流全部由導(dǎo)流隧洞宣泄的導(dǎo)流方式。
　　2.1隧洞導(dǎo)流的適用條件
　　如果在壩址河床狹窄，導(dǎo)流流量不大，兩岸地形陡峻，如一岸或兩岸地形、地質(zhì)條件良好的情況下，通�？梢钥紤]采用隧洞導(dǎo)流。
　　2.2導(dǎo)流隧洞的布置
　　一般來說，導(dǎo)流隧洞的布置應(yīng)滿足以下要求：1）隧洞軸線沿線地質(zhì)條件良好，完全能夠保證隧洞施工和運行的安全。2）隧洞軸線應(yīng)該盡量的按直線布置，假如有轉(zhuǎn)彎，那應(yīng)該注意轉(zhuǎn)彎半徑不能小于5倍洞徑（或洞寬），而轉(zhuǎn)角控制在60°以內(nèi)，彎道首尾需要按照相關(guān)要求設(shè)直線段，長度要控制在3～5倍洞徑（或洞寬）之間；進出口引渠軸線與河流主流方向夾角要準確的控制在30°以內(nèi)。3） 隧洞與永久建筑物間距、隧洞間凈距、洞臉與洞頂圍巖厚度，都必須要符合結(jié)構(gòu)和應(yīng)力要求。4）隧洞進出口位置必須要保證水力學條件良好，同時還需要伸出堰外坡腳一定距離，通常其距離要控制在50m以上，以便能夠滿足圍堰防沖要求。進口高程一般是由截流控制，出口高程由下游消能控制，洞底按需要設(shè)計成緩坡或急坡，避免成反坡。
　　2.3導(dǎo)流隧洞斷面設(shè)計
　　隧洞斷面尺寸的大小取決于設(shè)計流量、地質(zhì)和施工條件，洞徑應(yīng)控制在施工技術(shù)和結(jié)構(gòu)安全允許范圍內(nèi)。目前，國內(nèi)單洞斷面尺寸多在200?以下，單洞泄量不超過2000～2500m³/s。
　　隧洞斷面形式取決于地質(zhì)條件、隧洞工作狀況（有壓或無壓）及施工條件。常用斷面形式有圓形、馬蹄形、方圓形。圓形多用于高水頭處，馬蹄形多用于地質(zhì)條件不良處，方圓形有利于截流和施工。國內(nèi)外導(dǎo)流隧洞多采用方圓形。
　　導(dǎo)流隧洞設(shè)計應(yīng)考慮后期封堵要求，布置封堵閘門門槽及啟閉平臺設(shè)施。有條件者，導(dǎo)流隧洞應(yīng)與永久隧洞結(jié)合，以利節(jié)省投資（如小浪底工程的三條導(dǎo)流隧洞后期將改建為三條孔板消能泄洪洞）。一般高水頭樞紐，導(dǎo)流隧洞只可能與永久隧洞部分相結(jié)合，中低水頭則有可能全部相結(jié)合。
　　
　　3.涵管導(dǎo)流
　　常來說在修筑土壩、堆石壩工程中會采用涵管導(dǎo)流通。一般來說，會把涵管布置在河岸巖灘上，其位置必須要在枯水位以上，只有這樣才有可能在枯水期不修圍堰，或者只修一小圍堰而先將涵管筑好，接著再修上下游全段圍堰，把河水引經(jīng)涵管下泄。涵管大都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。如果遇到修建隧洞有困難，或者有永久涵管可以利用時，選擇涵管導(dǎo)流是較為合理的。當然，在某些情況下，也可以考慮在建筑物基巖中開挖溝槽，如果工程需要，也可以考慮襯砌，最后再封上混凝土或鋼筋混凝土頂蓋，形成涵管。通過這種涵管導(dǎo)流一般是可以獲得較好的效果的。因為涵管的泄水能力不高，因此，常常會用在導(dǎo)流流量較小的河流上，或者只用來擔負枯水期的導(dǎo)流任務(wù)。當然，為了避免涵管外壁與壩身防滲體之間的滲流，一般需要在涵管外壁每隔一定距離設(shè)置截流環(huán)，以便能夠延長滲徑，進而有效的降低滲透坡降，并且能夠減少滲流的破壞作用。另外，一定要嚴格控制涵管外壁防滲體的壓實質(zhì)量。涵管管身的溫度縫或沉陷縫中的止水必須認真施工。
　　
　　4.結(jié)語
　　總之，在水利工程施工中，導(dǎo)流工程是最重要，也是最關(guān)鍵的一部分，在整個水利工程項目中不可缺少。為了保證施工的順利完成，保證導(dǎo)流的成功，需要相關(guān)設(shè)計和施工人員遵守相關(guān)的原則，在科學的設(shè)計和施工方法指引下，進行有效的施工。
　　
　　參考文獻
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