全段围堰导流技术在水利施工中的应用

2015-02-02刘龙彬九江市水利科学研究所江西九江332000

中国新技术新产品 2015年3期

刘龙彬（九江市水利科学研究所，江西九江 332000）

全段围堰导流技术在水利施工中的应用

刘龙彬
（九江市水利科学研究所，江西九江 332000）

近些年来，我国水利水电工程越来越多，在水利水电工程中，非常重要的一个组成部分就是施工导流，它会对施工程序、永久建筑物的型式和施工总进度产生直接的影响。导流设计在水利施工中，主要作用是对初期导流以及后期导流施工过程中的挡水和泄水问题进行解决，保证水利施工的整体质量。本文简要分析了全段围堰导流技术在水利施工中的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。

全段围堰；导流技术；水利施工

1 前言

具体来讲，全段围堰法导流指的是将一道拦河围堰分别搭建于河流主体工程的上下游，这样通过预先修筑的泄水建筑物，将上游的水排向下游，这样就将干地提供给了工程施工，完成了主体工程建设滞后，对临时泄水道进行封堵；实践研究表明，这种方法具有一系列的优点，具有较大的工作面，建造河床内的建筑物时，有一次性围堰保护；如果导流方面，利用的是水利枢纽中的永久泄水建筑物，工程投资成本就可以得到大大的节约。

2 明渠导流的方法

一是明渠导流的适用条件：如果坝址有着较窄的河床，或者是河床没有较深的覆盖层，那么分期导流存在着较大的难度，并且具备下列一个条件，就可以将明渠导流的方式给应用过来，首先是有较宽的台地﹑古河道等存在于河床一岸；有着较大的导流流量，导流隧道的开挖方案，没有相应的地质条件；没有宽松的工期，洞挖经验和设备比较的缺乏。

二是导流明渠的布置方法：在对导流明渠进行布置时，要将有利地形给利用起来，这样可以最大限度的减小明渠工程量；对于不良地质区段，尽量不要通过渠线，对滑坡崩坍体充分关注，促使边坡的稳定性得到保证；如果明渠是在河滩地上开挖的，通常需要对外侧墙进行设置，它有着和纵向围堰类似的功能；要在可靠的基础上布置外侧墙，并且直接施工于干地上。要设置顺直的明渠轴线，这样方可以有平稳顺畅的水流，S型弯道是避免使用的。要结合导流明渠和永久明渠，如果采用岸边式布置枢纽中的混凝土建筑物，导流明渠通常会结合尾水渠和电站引水渠，要衔接明渠进出口和上下游水流，控制河道主流的交角，保持在30°以内；为了不影响水流的通畅性，要严格控制明渠转弯半径。

三是导流明渠断面设计：首先是对明渠的断面尺寸进行确定，结合设计导流的流量控制来确定明渠断面的尺寸，并且受到了诸多因素的影响，如地形地质﹑允许抗冲流速等，在设计断面的过程中，需要结合差异化的明渠断面尺寸，来组合围堰，综合考虑。其次是对明渠断面形式进行合理选择，通常情况下，会按照梯形来设计明渠断面设计，如果有坚硬基岩存在于渠底，可以按照矩形来设计，在一些特殊情况下，为了促使截流和通航的不同要求得到满足，也可以按照复式梯形断面进行设计；最后是对明渠糙率进行确定，明渠的泄水能力会直接受到明渠糙率大小的影响，因此，开挖方法﹑衬砌材料以及渠底平整度等因素会直接影响到糙率大小，所以设计过程中，就需要结合具体情况，严格依据相关的规定和要求来进行。

3 隧洞导流的方法

一是隧洞导流的使用范围：对于山区河流，通常应用隧洞导流的方法，这是因为其有着较为狭窄的河谷，两岸有着陡峻的地形；因为每条隧道都有着十分有限的泄水能力，隧道需要较高的造价成本，因此，没有较大的流量，就可以应用隧洞导流的方法。结合如今的形势，每条隧洞的可宣泄流量严格控制2000m3/s—2500m3/s，大部分工程将两条左右的导流洞给应用过来。为了促使导流费用得到减少，就需要结合导流漏和永久隧道。如果是将高水头土石坝枢纽兴建于山区河流上，将永久隧漏给应用过来。因此，对于土石坝纽，非常普遍的使用了隧洞导流，将混凝土坝修建于山区河流上，也可以将隧洞导流给应用过来。

二是导流隧洞的布置方法：需要在完整和新鲜的岩层中，布置隧洞，为了避免有大规模坍方出现于隧洞沿线中，需要避免平行于洞轴线﹑岩层和断层和破碎带，严格控制洞轴线和岩石层面之间的夹角，避免其小于45°，层面倾角控制在45°以上。将坝址附近的有利地形给充分利用起来，保证有顺直的隧洞线路，如果是弯曲的河岸，需要在凸岸布置隧洞，这样隧洞长度可以得到缩短，并且有着较好的水力条件。转弯是有压隧洞和低流速无压隧洞所必须具备的，转弯半径应该比5倍洞宽要大，转折角控制在60°以内，要将直线段过渡设置于弯道的上下游，直线段长度需要比5倍洞宽更大。避免有冲击波产生于高流速无压隧洞的弯段上。严格控制进出口和河床主流流向的交角，否则就会影响到上游进水条件，会有有害的折冲水流与涌浪产生于下游河道，出口交角需要控制在30°以内，结合具体情况，可以适度放宽上游进口处的要求。如果需要的导流隧洞为两条以上，那么就可以在两岸或者一岸布置。隧洞进出口和上下游围堰坡脚需要有50m以上的距离，近些年来，也出现了10m～20m以内的距离；如果只有较小的距离，就需要科学的防护堰坡。

三是导流隧洞断面设计：在确定隧洞断面尺寸时，需要综合考虑诸多因素，如设计流量﹑地质和施工条件等，要结合相关规范，控制洞径；一般来讲，单洞断面尺寸需要保证不超过200m2，单洞泄量控制在2000m3/s～2500m3/s以内。将地质条件﹑隧洞工作状况和施工条件纳入综合考虑范围，对隧洞断面形式合理确定。在洞身设计中，十分重要的一个问题就是合理选择糙率n值，糙率的大小会对断面的大小产生直接影响，糙率大小则会直接受到其他因素的影响，如衬砌情况﹑施工质量﹑选择的开挖方法等等。在设计过程中，需要结合具体情况，对相关规范进行查阅，对糙率值合理选择。