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水利水电工程施工导流与截流技术要点

水利工程施工中,导流与截流是确保主体工程干地施工的关键环节。导流是将河道水流通过临时或永久泄水建筑物引导至下游,为基坑施工创造条件;截流是在导流建筑物接近完工时,截断河道水流的过程。

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水利工程施工中,导流与截流是确保主体工程干地施工的关键环节。导流是将河道水流通过临时或永久泄水建筑物引导至下游,为基坑施工创造条件;截流是在导流建筑物接近完工时,截断河道水流的过程。

一.施工导流标准

图1

导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准,包括施工初期导流标准、坝体拦洪度汛标准、导流泄水建筑物封堵标准等。导流设计流量是选择导流方案、设计导流建筑物的主要依据。施工初期导流标准需根据导流建筑物级别和类别,选择相应的洪水重现期。

导流建筑物级别根据保护对象、失事后果、使用年限和规模等指标划分为Ⅲ~V级。标准过低不能确保施工安全;标准过高则导致导流工程规模偏大,增加费用并可能影响工期。大型工程应结合风险度分析合理确定洪水标准;失事后果特别严重的工程,要考虑超标准洪水的应急措施,如设置非常溢洪道。

导流程序是按照不同施工阶段导流方式组合的先后顺序。导流时段是各施工阶段的延续时间,最主要的是围堰挡水时间。导流时段划分与河流水文特征、建筑物布置、导流方案及施工进度等因素有关。河流水文特征分为枯水期、中水期和洪水期。若导流建筑物仅承担枯水期任务,可减少工程量。土坝、堆石坝等不允许坝体过水的坝型,若洪水来临前无法填筑至拦洪高程,需以全年作为导流时段。

坝体临时度汛洪水标准应根据坝型和坝前拦洪库容确定。导流泄水建筑物封堵后,若永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力,坝体度汛洪水标准应根据坝型和大坝级别确定,且汛前坝体上升高度应满足拦洪要求。

二.施工导流方式

施工导流基本方式分为一次拦断河床围堰导流(全段围堰法)和分期围堰导流。按泄水建筑物形式可分为明渠导流、隧洞导流、涵管导流、底孔导流、淹没基坑法导流、建筑物缺口导流以及组合导流等。

1.分期围堰导流

图2

用围堰将要施工的永久建筑物分段分期维护起来,便于干地施工。一般适用于导流流量大、河床宽且有条件布置纵向围堰,河床覆盖层不厚,或有通航要求及冰凌严重的河道。

前期利用束窄河床导流,后期利用已建或在建的永久建筑物导流。束窄河床导流常用于一期导流;通过建筑物导流包括底孔导流、预留缺口导流、梳齿孔导流以及平原河道上的厂房导流等,多用于后期阶段。

2.一次拦断河床围堰导流

图3

在河床内修筑围堰一次性截断河道,使水流经河床外泄水建筑物下泄,适用于枯水期流量不大且河道狭窄的河流。导流程序分为三个时段:

(1)初期导流:围堰挡水阶段,水流由导流泄水建筑物下泄。

(2)中期导流:坝体临时挡水阶段,坝体高度超过围堰顶高程。

(3)后期导流:坝体挡水阶段,导流泄水建筑物下闸封堵,水库开始蓄水。

3.辅助导流方式

图4

  • 明渠导流:在河岸或河滩上开挖渠道导流,适用于岸坡平缓或具有较宽台地、垭口或古河道的地形,施工简单且有利于加速进度。
  • 隧洞导流:开挖隧洞导流,适用于河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的山区河流。
  • 涵管导流:利用涵管导流,适用于导流流量较小的河流或仅承担枯水期导流,常用于土坝、堆石坝等工程。

三.截流方法

1.截流方式

图5

截流过程包括截流戗堤的进占形成龙口、龙口加固、合龙和闭气等工作。合龙是封堵龙口,闭气是在迎水面设置防渗设施。截流多采用戗堤法,宜优先采用立堵截流方式。

混合堵分为立平堵和平立堵两种。立堵截流可进一步划分为单戗立堵、双戗立堵和多戗立堵。截流落差不超过4m时,宜选择单戗立堵截流;流量大且落差大于4.0m时,可采用双戗、多戗或宽戗立堵截流。

2.减小截流难度的技术措施

图6

(1)加大分流量,改善分流条件:合理确定导流建筑物尺寸和断面形式,确保引渠开挖和围堰拆除质量,必要时修建分水闸等辅助泄水道。

(2)改善龙口水力条件:采用双戗截流、三戗截流、宽戗截流或平抛垫底等措施。双戗截流可分摊落差、减轻难度,但施工组织较复杂;平抛垫底适用于水位深、流量大、覆盖层厚的河道。

(3)增大抛投料稳定性:采用特大块石、葡萄串石、钢构架石笼、混凝土块体(四面体、六面体、四脚体、构架)等提高抛投体稳定性,或在龙口下游设置拦石坎防止抛投料流失。

(4)加大截流施工强度:加大材料供应量、改进施工方法、增加设备投入。

(5)合理选择截流时段:一般选择在枯水期开始、流量有明显下降的时候,确保汛前围堰达到防汛要求。

四.总结

图7

施工导流与截流是水利枢纽工程建设的关键环节。导流标准的合理确定直接影响工程安全与投资,导流方式的选择需结合地形、水文及工程特点综合考量,截流技术措施的有效运用是确保截流成功的关键。工程实践中应科学选择导流方案,针对截流难点采取综合技术措施,以保障水利工程安全高效建设。

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