关于如何选择施工导流方法的探讨

关于如何选择施工导流方法的探讨摘要：文章结合某水利枢纽施工导流方法的选择，探讨了影响施工导流方法选择的主要因素，总结了在水利工程施工中如何选择合理的施工导流方法，加快施工进度、降低工程造价、确保工程施工安全的经验。关键词：施工导流；经济效益；水利枢纽中图分类号：TV551文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0161-02一、概述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。使水工建筑物施工能在干地上进行、不影响或尽可能的减少影响水利资源综合利用。施工导流的基本方法，按照河床断流条件的不同可以分为两类：一类是分段围堰法导流，这种导流方式水流是通过被束窄的河床，坝体内设置的底孔、梳齿或缺口、涵管以及永久水工建筑物（如泄洪孔、排砂孔、引水建筑物）等向下游宣泄；另一类是全段围堰法导流，即河床外导流，水流通过河床外的临时或永久的隧洞、涵洞、明渠、渡槽等泄水建筑物往下游宣泄。二、选择导流方法时需考虑的主要因素（一）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、汛期洪水的延续时间、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，以免流冰壅塞，影响泄流，造成导流建筑物的破坏。（二）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。（三）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，抗冲剁能力较强，河床的束窄程度较大，甚至可以达到88%，流速甚至增加到7.5m/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3.0m/s。（四）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。如已建成的平班水电站，一期先围右岸漫滩，施工右岸厂房及右岸接头重力坝，河水由左岸河床导流；二期主要围护左侧主河槽，进行溢流坝及左岸重力坝的施工，由布置于安装间底部的导流底孔导流。在采用分段围堰法修建混凝土坝枢纽时，可以充分利用水电站与混凝土坝之间或混凝土坝溢流段与非溢流段之间的隔墙作为纵向围堰的一部分，以减少导流建筑物的工程量。（五）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。（六）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，在进行导流设计时必须充分考虑。三、工程实例分析（一）工程概况水利枢纽位于某江水系干流浔江下游河段，是某江下游河段某省境内的最后一个梯级。枢纽坝线横跨两岛三江。坝顶全长3350m，坝顶高程34.8m，最大坝高49.8m。主要建筑物从右到左为外江右岸土石坝段、双线千吨级船闸、外江左岸接头重力坝段、外江泄水闸、外江发电厂房、过鱼道、外江开关站、中江右岸接头重力坝段、中江泄水闸、中江左岸接头重力坝段、某岛土石坝段、内江右岸接头重力坝段、内江孔泄水闸、内江发电厂房、内江左岸接头重力坝段、内江开关站及内江左岸土石坝段等，属于一等工程。枢纽所在地属亚热带季风区，且流域面积大，暴雨频繁，洪水往往由流域多次连续暴雨所形成，洪水主要特点是洪水峰高量大、历时长、洪水过程多呈复峰型。一般较大的洪水过程都在30～40d左右；其中7d洪量占整个洪水过程总量的30%～50%，15d洪量占60%以上。枢纽干流河段的洪水期为5～10月间，大洪水多出现在6～8月。一般每年9月进入后汛期，到10月下旬汛期基本结束。历年实测洪水最大流量54500m3/s，相应水位29.8m，历年实测最小流量582m3/ls，相应水位约5.0m。枯水期一般流量约为1600m3/s，相应水位约5.8m，一般洪枯水位变幅16～18m。坝址区为低山丘陵地区，地势平坦开阔。沿江一级阶地前缘、某洲和某岛的两侧，由于流水冲刷坍岸较发育。两岸丘陵山坡，沿花岗岩全风化带岩体内的陡倾角裂隙发育新生冲沟。坝址基岩为燕山早期侵入花岗岩，河床和一至四级阶地为第四系地层覆盖，两岸山丘则为花岗岩风化壳或坡残积层。（二）施工导流方法选用的分析根据水文气象及地形、地质资料，该河洪水期流量大，洪水期和枯水期流量相差大，水位变化幅度较大（16～18m），河床宽阔，采用分段围堰法导流是很适宜的。并且河床中有两个天然的沙洲，非常有利于导流围堰的布置，可以用来做天然的纵向围堰，减少施工导流的工程量。本工程是以发电为主，兼有航运等综合利用效益的大型水利枢纽工程。根据工程规模和施工要求分析，基坑采用全年施工为好，但某江干流洪水量大，导流方案的选择应力求提前发电受益、缩短总工期、保证施工期通航、尽量减少上游淹没损失。为解决外江及内江在施工期泄洪，采用了二期外江左侧厂房围堰围护全年施工、三期内江左侧厂房围堰围护全年施工，以及过水土石围堰围中江，半年施工，从而确保了基坑全年施工的安全和尽量减少了临时工程投资。（三）施工导流方法的采用本工程采用3段围堰、全年和半年施工相结合的导流方式：一期外江采用不过水土石围堰，全年施工，由中江和内江天然河道导流，利用中江天然河道通航。二期当外江闸坝具备过流条件时，于第二年末拆除外江全年土石围堰，使外江左侧厂房在全年围堰围护下继续施工；同时，采用不过水土石围堰围内江，全年施工；由外江闸和中江导流，中江天然河道导航。三期内江基坑在内江不过水土石围中江，半年施工，汛期由外江水闸、船闸、冲沙闸和中江过水土石围堰如图1、2、3所示：某水利枢纽施工导流工程是一个典型实例，采用分段围堰，全年和半年施工相结合的导流方法，既能有效的保证工程提前发电产生效益、很好的减少了上游淹没，又能满足施工期泄洪的要求，为工程带来了良好的经济效益。四、结语施工导流方案的选择，需要根据工程的具体条件。进行多方面全面的分析比较，不仅前期导流，对中、后期的导流也要作全面分析。施工导流也要作出全面分析。分析导流方案时，不能仅仅从工程造价来衡量，还需要从施工总进度，施工交通与布置、主体工程布置及其他国民经济的要求等进行全面的技术经济比较，主要体现以下4个方面：（1）整个工程施工进度快、工程短、造价底、尽可能的压缩前期投资，能尽快发挥工程投资效益；（2）能确保主体工程施工安全、施工强度均衡、施工时相互干扰小、能保证施工主动性；（3）导流建筑物简单易行，工程量少、造价低、施工方面、速度快；（4）能满足国民经济各部门的要求。总的来说，一个优越的施工导流方案，往往不是采用单一的导流方法，而是几种导流方法组合起来配合运用，以取得最佳的技术经济效果。