浅析截流施工技术在水利工程中的施工要点

2014-10-28刘福乾

中国科技纵横 2014年19期

关键词：龙口水利工程条件

刘福乾

(原阳县祥符朱引黄灌区管理局,河南原阳 453500)

浅析截流施工技术在水利工程中的施工要点

刘福乾

(原阳县祥符朱引黄灌区管理局,河南原阳 453500)

在水利工程项目建设中,作为一项重要环节,截流施工会对整个工程的质量好坏产生直接影响。水利企业在新时期背景下充分全面地认识了截流施工必要性,并对截流的施工技术进行认真研究,便于与水利工程建设的需求得到满足,从而确保水利工程截流的施工质量得到有效提升。

水利工程截流施工要点分析

1 常见的水利工程截流方法

1.1 立堵截流法

立堵截流是从两岸或一岸将截流材料运向河床,并进行抛投进占,逐渐束窄直到整条河道完全断流。立堵截流无需对浮桥或栈桥进行架设,存在简单的截流准备工作,投资相较少。立堵截流法的运用会随着戗堤进占,逐渐束窄了河床,龙口有较大流速,且由于不均匀的流速分布,应运用较大重量的块体。戗堤端部场地狭窄,对自卸汽车抛投强度造成制约,从而影响到进占的速度。立堵的类型又分为单戗、双戗、多炝和宽戗几种。

1.2 平堵截流

即在河床中对浮桥或栈桥是时候预先架设,运用汽车将截流材料运至浮桥或栈桥上,并向水中抛入,均匀地逐层抛填上升,直到抛出水面,并使河道达到全部断流状态。平堵截流施工中,龙口会有较小的流速,且分布相对均匀,可运用单个重量较小的截流材料进行操作。在浮桥或栈桥上由自卸汽车对截流材料实施全线抛投,可对抛投强度和施工速度进行加大。然而,在通航河道上对浮桥或栈桥进行修建会对航运造成严重影响,且加大了整个项目的工作量。

1.3 平立堵截流法

平立堵截流法是先期垫高或护固河床,凭借在大流量、高落差条件下,使软基力度难度得到有效减轻的方法,实现截流的目的。

1.4 立平堵截流法

先对龙口采用立堵的方式进行进占,随后实施平堵合龙。

2 截流施工的设计要点

2.1 确定截流时间

确定截流时间显得极为必要,在开展具体操作时,应从以下几方面内容实施综合分析。

(1)是否存在泄流的条件;建筑物的导流泄水是否满足建成或泄流标准。还应在截流之前,确保泄水道内的围堰或其他障碍物得到彻底清除。

(2)截流后应确保有充足的时间存在,从而在汛期之前完成必要的工作处理。

(3)选定截流时间时,还应与实际的通航要求相结合,确保选定的截流时间不对影响通航工作。

(4)在北方冰冻季节开展截流施工时,一般禁止在流冰期间开展截流施工。

(5)截流时间的确定显得极为必要,在选择具体的截流时间时,避免仅根据工程进度来进行选择。可以结合以往的水文记录数据、专业技术人员的专业知识以及与气候变化相结合,使截留时间的选择得到准确选择,从而开展施工操作。

2.2 设计截流流量

设计截流流量主要是指截流时间的截流设计流量。在开展截流设计时,所运用的流量标准主要是指某一确定的截流时间开展截流流量的设计工作,并与施工现场的水文、气候等环节特征相结合进行流量设计。一般,应与水文气象预报修正法相结合,确定设计流量。还应结合工程的重要程度,对截流时段的重现期5～10年的月平均流量进行选择,当然还能与工程需要相结合,选用其他方法。通常是根据频率法将流量设计实施确定,与选用的截流时段相结合,并运用此时段内一定频率的流量作为流量设计。截流设计标准除了频率法以外,还有较多工程对实测资料分析法进行选择,该方法通常在较长水文资料、且河道有稳定的水文特性的状况下得到应用。水文气象预报修正法。由于存在较短的预报期,通常无法应用于初步设计中,但是可在截流之前与预报流向相结合开展适当地修改设计。在重大水利工程截流设计中,一般应选用一个流量为主,然后开展较小、较大流量出现概率的分析,并对几个流量开展截流模型试验和截流计算。对于深槽和浅滩的河道而言,还需要专项研究截流的不利因素。

2.3 确定龙口位置和宽度

通常情况下,截流戗堤的轴线位置上是龙口的位置,一般由河床相关地形、地质和通航状况等多方面因素的分析数据使戗堤轴线得到综合确定。且截流戗堤的确定后即可对龙口位置得到确定。从地形条件上进行分析,一般龙口位置周边相对宽阔,并有一定的空间留置,且与放置材料的场地存在较近距离,为大量施工材料的存储提供条件,使运输的通顺状态得到保障。在地质的选择方面,应在较薄覆盖层的位置布置龙口,或是在一些天然的保护设备位置,例如岩石处。从而使水流产生的冲击得到更好地减少,使工程寿命延长或提升使用寿命。从分析水利方面,设置的龙口位置应与主流位置正对,则对大量的洪水泄流提供便利,从而使整个工程施工的安全性得到保障。在确定进龙口宽度时,应与通航条件和戗堤束窄河床所形成的水利条件相结合,并根据截流期通航河流对通航的安全要求。确保在工程实际中合理龙口宽度的确定应与龙口水利条件和通航条件的最小宽度得到满足、

2.4 确定抛石料

块石、土袋和石串是截流施工中运用到的抛投材料。在实际施工中,若存在较差的截流水利条件,应运用钢筋混凝土构造、四面体、六面体等人工块体,有效确保施工效果。选用抛石材料时,应对以下要求进行注意。

(1)抛石材料应有一定的透水性能存在,也需要相对容易的起重运输建设。

(2)与截流物的运输条件、可能流失的数量、其他水文和地质等因素相结合,对抛石材料进行确定,并进行备份预留。

(3)在开始使用的预进占段所运用的抛投物应开展就地选取材,运用一些天然料或开挖时所产生的渣料进行施工。

3 水利工程截流施工难度减小的方法

3.1 分流量的加大,使分流条件得到改善

(1)将导流建筑物尺寸、断面形式和底高程得到合理确定。

(2)重视泄水建筑物上下游引渠开挖和上下游围堰拆除的质量,作为分流条件改善的关键环节。在工程实践中,由于水下开挖存在一定难度,通常会使上下游引渠出现尺寸不足的现象,或围堰中残留的壅水会大大增加截流落差,对工作的开展造成一定难度。

(3)在永久泄水建筑物尺寸不足的状况下,可以对截流分水闸或其他形式泄水道实施分流,当完成截流之后,即可凭借闸门将泄水闸封堵,最后将截流任务完成。

3.2 龙口水力条件的改善

3.2.1 双戗堤截流

双戗堤截流运用的是上下游两道戗堤,协同实施截流的。能够对落差实施共同分担。通常运用上下戗堤立堵的方式。运用较多的是进占、双戗固定进占以及混合对两种进占方式进行使用。最主要的是上戗进占。由下戗对一定距离的进占实施配合,局部壅高上戗下游水位,会使上戗进占的龙口落差和流速得到减少。

双戗进占能够对落差实施分摊,使截流难度减轻,有利于就地取材,具有避免使用或少使用大块料、人工块料的优势。然而两线施工,与单戗截流相比,双戗进占会有复杂的施工组织存在。严格的双戗堤进度要求,对指挥产生不利作用。软基截流若要求双线进占龙口实施护底,则会使护底的工程量得到大大增加。在通航河道,航只需从两个龙口通过,有较多的双戗截流存在,因此在运用中应先对谨慎。

3.2.2 三戗截流

三戗截流是对第三戗堤进行利用,使落差得到有效分担,能够在更大的落差下将截流任务完成。

3.2.3 宽戗截流

宽戗截流是对戗堤宽度实施增大,对水流落差实施分散,进一步将龙口水流条件得以改善。但是进占前线宽,要求有较大的投抛强度存在,大大增加了整个工程量,因此只有当戗堤只作为坝体的一部分时,运用该方法较为适宜。否则会导致大量施工材料费用的现象发生。

3.3 投抛料稳定性的增大,使块料流失减少

运用的主要措施包括葡萄串石、大型构架以及异型人式投抛体。或对钢构架和较大比重的矿石为骨架的混凝土块进行投抛,使投抛体自身的稳定性得到提升。或在龙口下游平行于戗堤轴线的位置对一排拦石坎进行设置,使投抛料的稳定得到保障,避免块料有流失现象发生。

4 截流施工的施工工艺

4.1 爆破截流施工

若坝址位于峡谷地区,存在坚硬的岩石、交通不便、岸坡较为陡峻,且不具备运输设备的状况下,可运用定向爆破截流的方法。为了在合龙的关键时刻将大量材料瞬间抛入龙口并达到封闭状态,除了运用定向爆破岩石方法以外,还可以在河床上预先对巨大的混凝土块体进行浇筑合龙,用爆破法炸断支撑体,使块体向水中落入,从而封闭龙口。但应指出,运用爆破截流,虽然可以对瞬时的巨大投抛强度进行利用,从而使水流截断,但由于瞬间抛投有较大强度,材料入水时会有较大挤压波产生,巨大的波浪会破坏已经修好的戗堤,并会导致下游河道瞬时断流。除此以外,在进行定向爆破岩石时,还应对个别飞石距离、空气冲击波以及地震的安全影响距离进行校核。

4.2 下闸截流的施工工艺

人工泄水道的截流一般是在泄水道中对闸墩进行预先修建,最后运用下闸截流。在天然河道中,条件允许时可先对截流闸进行设置,最后下闸截流。

4.3 抛投石料截流方法的施工

目前国内外运用较多的截流方式则是投抛块料截流,在各种情况下得到适用,特别是在大流量、大落差的河道上的截流施工。投抛石料的方法一般在龙口位置对石块进行投抛,或通过抛投人工块体的方式对水流实施堵截,迫使河水通过倒流建筑物下泄。运用投抛块料的方式进行截流,根据不同的投抛合龙方法,截流主要包括平堵、立堵和混合堵三种。