水利水电工程施工导流方案决策研究

□杜 卫（江西省水利水电建设有限公司）

1.工程概况

越南南化2级水电站位于越南山萝省，顺州县，芒盘乡，投资方为越南安发水电投资股份公司，属国家3级水电站，湖面面积为1495m2，蓄水量为4.31×106m3。坝顶高程424m,坝顶长度89.5m,工期为22个月，大坝由左岸非溢流坝、溢流坝、右岸进水闸厂房建筑物等组成。在河流上修建水利水电工程时，为了使水工建筑物能在干地上进行施工，需要用围堰维护基坑，并将河水引向预定的泄水建筑物往下游宣泄，必须进行施工导流。

2.施工导流的作用和特点

水利水电工程施工均是在大小江河或滨湖滨海地区进行，其中相当一部分建筑物位于河床中，而修建这些建筑物又必须要创造干地施工的条件。为了解决好这个矛盾，就需要在河床中修筑围堰围护基坑，并将河道中各时期的上游来水量按预定的方式导向下游，这就是施工导流。

施工导流首先要修建导流泄水建筑物，然后修筑围堰进行河道截流，迫使河道水流改由导流泄水建筑物下泄；此后还要进行施工过程中的基坑排水并保证汛期在建的建筑物和基坑安全渡汛；当主体建筑物修建到一定高程后，再对导流泄水建筑物进行封堵。因此，施工导流虽属临时工程，但在整个水利水电工程的施工中又是一项至关重要的单位工程，它不仅关系到整个工程施工进度及工程完成时间，而且对施工方法的选择、施工场地的布置以及工程的造价有很大影响。

为了解决好施工导流问题，在工程的施工组织设计中必须作好施工导流设计。其设计任务：是分析研究当地的自然条件、工程特性和其它行业对水资源的需求来选择导流方案，划分导流时段，选定导流标准和导流设计流量；确定导流建筑物的型式、布置、构造和尺寸，拟定导流建筑物的修建、拆除、封堵的施工方法，拟定河道截流、拦洪渡汛和基坑排水的技术措施。通过技术经济比较，选择一个最经济合理的导流方案。

3.施工导流设计要点

在施工过程中，不同阶段可以采用不同的施工导流方法和挡水、泄水建筑物，不同的导流方法组合的顺序，称为导流程序。

3.1 导流时段

按导流程序所划分的各施工阶段的延续时间，具有实际意义的导流时段，主要是围堰挡水而保证基坑干地施工的时间，也称为挡水时段。

当采用分段围堰法导流，中后期采用临时底孔泄流来修建混凝土坝时，一般宜分为3个导流时段：第一时段，河水由束窄河床通过，进行第一期基坑内的工程施工；第二时段，河水由导流底孔、坝身缺口或两者结合下泄，进行第二期基坑内的工程施工；第三时段，坝体全面升高，可先由导流底孔下泄，底孔封堵之后，河水由永久泄水建筑物下泄，也可部分或完全拦蓄在水库中，直到工程完建。

3.2 导流设计流量

过水围堰：允许基坑淹没导流方案的技术经济比较，可以在研究工程所在河流水文特征及历年逐月实测最大流量的基础上，通过下述程序实现。

3.2.1 根据河流的水文特征，假定一系列流量值，分别求出泄水建筑物上、下游水位；

3.2.2 根据这些水位，决定导流建筑物的主要尺寸和工程量，估算导流建筑物费用；

3.2.3 估算由于基坑淹没一次所引起的直接和间接损失费用；

3.2.4 根据历年实测水文资料，统计超过上述假定流量的总次数，除以统计年数得年平均超过次数，亦即年平均淹没次数;

3.2.5 绘制流量与导流建筑物基坑淹没损失费用的关系曲线，并将他们叠加，求得流量与导流总费用的关系曲线;

3.2.6 计算施工有效时间，试拟控制性进度计划，以验证初选的导流设计流量是否现实可行，以便最终确定一个既经济又可行的挡水期和导流设计流量。

4.施工导流设计标准

选择导流方案考虑的因素：水文条件；地形条件；工程地质及水文地质条件；水工建筑物的型式及其布置；施工期间河流的综合利用；施工进度、施工方法及施工场地布置。

在河流上修建水利水电工程时，为了使水工建筑物能在干地上进行施工，需要用围堰维护基坑，并将河水引向预定的泄水建筑物往下游宣泄，称为施工导流。施工导流就是对原河流各个时期的流水采取导、截、拦、蓄、泄等施工措施，为建筑物施工创造必要的条件，并尽可能少地影响国民经济各部门对用水的需要。水工建筑物通常是根据水文变化规律，采用分期建筑，针对各期的水文特点提出相应的导流措施，各期导流措施的总和就构成了施工导流方案。进行施工导流前必须先确定设计标准，选择施工导流方案；确定导流建筑物的型式、尺寸和布置方式；以及确定截流方案；制定封孔蓄水计划并进行封堵设计。

我国规定导流标准采用频率法，即根据河流水文特征及工程的具体条件，合理确定施工时段，按年各施工时段相应频率的最大洪峰流量进行设计。导流标准的高低直接影响导流建筑物的工程量、造价和工期。在选择导流标准时，要认真分析河流的水文特征、导流建筑物的使命及其特点、工程各施工阶段与导流的矛盾，从实际出发，区别对待。

5.导流修建方式

5.1 导流施工步骤

按水利工程的修建过程，导流一般可分为两个阶段：

5.1.1 第一阶段为修筑围堰与泄水建筑物，使水流绕过全部或部分拟建工程而宣泄；分为一次断流和分期导流两种。一次断流是在河床上修筑围堰将河流一次截断，利用位于河床之外的泄水建筑物宣泄施工流量。其优点在于工作面大，可利用围堰沟通两岸交通，创造有利施工条件；但其存在的缺点则为修筑临时泄水建筑物，推迟了主体工程的开工日期，对原河流的航运也有影响。

5.1.2 第二阶段利用永久建筑物挡水，利用坝身内预留的临时性泄水底孔或梳齿来宣泄施工流量，水流通过或绕过建成或即将建成的建筑物宣泄，待完建或坝体上升到一定高程后，用闸门封闭孔口，进行混凝土浇筑将其堵塞。

5.2 围堰型式的选择

围堰的基本型式：土石围堰能充分利用当地材料，对地基适应性强，施工工艺简单，应优先选用;

不过水土石围堰，若当地没有足够量的防渗料或覆盖层较厚，土石围堰可以用混凝土防渗墙、高喷墙、黏土心墙、土工膜心墙或帷幕灌浆来解决基础和堰身的防渗问题;

过水土石围堰（a.混凝土板护面过水土石围堰；b.加筋过水土石围堰）：一般受到两种破坏作用：a.水流沿下游坡面下泄，动能不断增加，冲刷堰体表面；b.由于过水时水流渗入堆石体所产生的渗透压力，引起下游坡面连同堰顶一起深层滑动，最后导致溃堰的严重后果;

混凝土围堰（a.拱形混凝土围堰；b.重力式混凝土围堰）;

钢板桩格型围堰;

选择围堰型式时，应满足基本要求：具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度;就地取材，造价便宜，构造简单，修建、拆除方便;围堰的布置，应力求使水流平顺，不发生严重的局部冲刷;围堰接头与岸坡连接处要可靠，避免因集中渗漏等破坏作用而引起围堰失事;必要时应设置抵抗冰棱、船阀冲击破坏的设施。

6.施工导流方案设计

6.1 施工导流设计标准选择

6.1.1 施工导流建筑物级别的选定。本工程根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338—89），以及本工程的级别和围堰工程规模，选定施工导流建筑物为Ⅳ级。

6.1.2 施工导流设计洪水标准的选择。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338—89），以及导流建筑物的级别，选定导流建筑物的洪水标准为：20年一遇（P=5%）。

6.2 施工导流时段选择

根据本工程的特征条件采用分段围堰法导流，中后期用临时底孔泄流来修建混凝土坝。划分为3个时段：第1时段，河水由束窄河床通过，进行第1期基坑内施工；第2时段，河水由导流底孔下泄，进行第2期基坑内施工；第3时段，坝体全面升高，可先由导流底孔下泄河水，底孔封堵以后，则河水由永久泄水建筑物下泄，也可部分或完全拦蓄在水库中，直到工程完建。

6.3 施工导流设计流量及坝址处河床水位的选择

根据导流设计洪水标准和围堰施工分期，选定施工导流设计流量为Q=235m3/s。根据坝址水位—流量关系曲线，采用内插法得到Q=235m3/s时的水位为86.09m，由于观测点距坝址有300m远，考虑到坡降，选择坝址处水位为86.39m。

6.4 施工导流方案的选择

根据枢纽的自然条件及坝体的结构特点与工程的导流施工标准，选择采用分段围堰法施工，分为两段两期。第1期先围左岸，包括左岸非溢流坝段和溢流坝段，进行一期基坑内施工；第2期围河床右岸部分，包括右岸非溢流坝段（含厂房坝段），进行2期基坑内施工。工程所在地，河流流量小，河床滩地宽，两岸坡度缓，采用两段两期的施工导流方式完全可以满足要求。

[1]谢雯霞.施工导流的方案选择必须因地制宜——浅谈溪下水库施工导流设计[J].浙江水利水电专科学校学报，2004，3：18～19.

[2]刘思华.高州水库灌区续建配套与节水改造首期工程——施工导流设计与应用[J].黑龙江水利科技，2011，8：31～33.

[3]梁峰,艾合买提·热合曼.新疆某水电站施工导流设计[J].广西水利水电，2010，12：57～58.