南水北调中线某工程段施工导流设计

鲁向坤

摘  要：施工导流是工程施工组织设计的重要组成部分，对整个工程具有重大意义。文章结合工程水地质条件和工程段施工导流目的，确定了适合该工程的导流方案，采用全断面围堰法导流方式，辅助导流采用明渠导流。并且按照标准要求，通过计算，获取了围堰、明渠断面设计，以及施工截流和基坑排水具体实施方法。

关键词：施工导流;施工组织;全断面围堰法;明渠导流

中图分类号：TV551.1         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）25-0091-02

Abstract： Construction diversion is an important part of engineering construction organization design and is of great significance to the whole project. In this paper， combined with the engineering water geological conditions， combined with the construction diversion purpose of the engineering section， the diversion scheme suitable for the project is determined， and the full-section cofferdam method is adopted to guide the flow， and the auxiliary diversion is guided by the open channel. According to the standard requirements， through the calculation， the design of the cofferdam and open channel section as well as the concrete implementation method of construction interception and foundation pit drainage are obtained.

Keywords： construction diversion; construction organization; full face cofferdam method; open channel diversion

1 工程概況

该工程段位于河南省中部，属温带季风性气候，年均降水量为645.5mm，年最低气温-0.2℃，年最高气温为27.5℃，月最大平均含沙量为4.7kg/m3。工程段总长度为10km，底坡1/25000，渠线处在黄河淮河冲击平原上，其上分布有河谷和岗地，地势大致沿渠线呈西高东低、南高北低的趋势。预测多年最高地下水位为113.17-127.02m，一般高于渠底板，地下水位的变化受降雨等因素影响较大。根据2004年4月中国地震局分析预报中心编制的《南水北调中线工程沿线设计地震动参数区划报告》，本渠段地震震动峰值加速度为0.10g，相当于地震基本烈度Ⅶ度。 因本工程河道较窄，工期较紧，而且枯水期流量较小，采用全断面围堰法导流的方式，辅助导流采用明渠导流的方式。

2 导流建筑物设计

2.1 围堰设计

围堰型式的选择应本着就地取材，简约经济的目的，因本工程渠段内可用挖方土料分布广，厚度大，储量大，且满足关于均质坝土料的要求，因此采用均质土围堰的型式。围堰高程等于渠道水深加上一定安全超高，渠道水深采用试算法确定，即先假定一系列的渠道水深h0，通过水力计算可得到一系列流量Q，选择与设计流量相近的水深作为渠道正常水深hz。已知，工程段河流在枯水期的流量为7.2m3/s，围堰属4级土石围堰，对应安全加高为0.5m。通过计算，渠道水深为1.3m时，河流流量为7.3m3/s，与设计流量最为接近，故取渠道水深为1.3m，围堰高度取值1.8m。根据已有土石围堰设计经验，一般土围堰顶宽≥1.5m，迎水面边坡不小于1：2，背水面边坡不小于1：1，本工程取围堰顶宽为3m，迎水面边坡取为1：2，背水面边坡取1：1.5，上下游围堰尺寸取相同值，围堰是均质土围堰，本身防渗性较好，无需再做防渗体。

2.2 明渠断面设计

根据本工程的渠道资料，渠道沿线至地下5m范围内地层主要有黄土状粉质壤土及重粉质壤土构成，允许不冲流速为0.7-1.0m/s，渠道边坡1.5-2.0，该渠段壤土较多，水力半径为1.12，故可计算得该渠段不冲允许流速为0.7×1.12a=0.7×1.120.250=0.72m/s，选择本明渠边坡为2.0。已知，平均流量为7.2m3/s，渠道水深1.3m，求取过水断面面积为A=Q/V=7.2/0.72=10m2，断面平均宽度为 =A/h0=10/13=7.69m。按照明渠边坡设计，渠道顶宽比的宽多4×1.3=5.2m，则明渠底宽为5.09m，渠道顶宽为10.29m，另外实际请款下为了安全起见，明渠应有一定安全高度，本文设计为0.2m，故明渠高度取值为1.5m。

3 施工截流

本设计采用立堵法截流，即将截流材料从龙口一端向另一端，或从两端向中间抛投进占，立堵法节流一般适用于大流量，岩基或覆盖层较薄的岩基河床，对于软基河床只要护底措施得当。按照截流时间选择原则，尽可能在较小流量时截流，但必须考虑到其他工程进度的完成，为保证截流以后的基坑工作的及时完成，截流日期应尽量提前，截流时段一般选用枯水期初，所以本工程选在10月-12月。并且采用截流时段10年重现期的月平均流量来确定截流标准定为1.75m3/s。

截流龙口位置设在河床主流部分，方向与主流顺直为宜，且龙口宽度尽量窄些，为了提高龙口的抗冲能力需对龙口加以保护，保护措施有护底和裹头，护底采用抛石的方法，裹头采用石块将戗堤保护起来。龙口宽度主要根据水力计算来确定，本工程截流流速较小，可以采用土料进占，根据土料的截流适用流速算出龙口宽度b=Q/（h0×V）=2.25m。

4 基坑排水

为了顺利开展基坑的施工作业，就要进行基坑渗水及积水的排除。基坑排水分为基坑开挖前的初期排水和基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水。

4.1 初期排水

初期排水量一般根据地质情况、工程等级、工期长短及施工条件等要素，参考工程经验，见式1。本工程初期排水时间定为5天。因为基坑水深为1.3m，基坑长度大约450m（渡槽长400m再加上约50m边距），基坑宽度为68m（渡槽宽18m加50m边距），经计算初期排水量为663m3/h，考虑到降水等其他因素的影响，初期排水量应大于670m3/h。

其中：Q：初期排水量;V：基坑排水體积;T：初期排水时间

4.2 经常性排水

经常性排水一般包括渗水，降水和弃水这三部分，由于本工程围堰为均质土围堰，渗透系数较小，故不考虑渗水影响。关于降水部分，本工程6-9月为汛期，其他时间为枯水期，枯水期天数n=365-30-30-31-31=243天，枯水时段降雨总量=645.5-420.2=225.3mm，枯水时段的天平均降雨量为225.3÷243=0.93mm（枯水期天数为243天），基坑集雨面积可取为基坑面积的1.5倍取为45900m2，降雨集雨量=45900×0.00093=42.687m3，降雨排水强度Q=42.687÷24=1.778625m3/h，关于施工弃水，施工弃水主要是混凝土养护所用的水量，混凝土养护期是28天，每立方米混凝土养护用水约1m3，根据资料，混凝土浇筑最大强度是17809m3/月，所以施工弃水排水强度Q为26.5m3/h，故经常性排水的排水量=1.78+26.5=28.28m3/h。

4.3 排水布置

基坑的排水布置一般包含排水站、排水管道以及集水坑和集水沟渠的布置。

（1）排水站布置

初期排水时，排水站的布置应根据基坑内水深的多少，可采用固定式排水站或浮动式排水站，当基坑水深大于5m时，应采用多级排水站或浮动式排水站，因为基坑水深较大时浮动式排水站可以随着基坑水位上下浮动，可以减少设备台数，降低排水投入。本工程基坑水深大于5m，应采用浮动式排水站。排水站布置要注意尽可能排除基坑最低处的水，尽量缩短排水管道，避免与与基坑交通发生干扰。

（2）排水管道布置

初期排水时宜采用胶管和钢管，因为这两种材质重量较轻，特别适合浮动式排水站，能使其更好的适应基坑水位的变化，铸铁管多用于经常性排水，因为其使用寿命较长。排水管道的布置应力求管身短，尽可能不影响基坑的交通，并且给其维修与养护提供良好的施工环境。

（3）集水坑和集水沟渠的布置

集水坑与集水沟渠的作用是汇集基坑内的水，将水集中于其中，再由排水站排出基坑以外。因为初期排水时间较短，所以无需布置固定的集水坑，集水坑的布置要求要将基坑内的水尽可能汇集于其中，集水坑的容量要求是保证经常性排水的正常运行。集水坑的高程要求是低至使得基坑内大部分水能汇入其中，基坑局部低洼处的水应用小型水泵抽入集水坑中。

5 结束语

结合本工程设计目的及地址情况，确定导流标准为4级，导流流量为7.2m3，采用明渠辅助导水，明渠高度1.5m，截流部分参照了相关规范，选取立堵双戗的截流方式，选取了截流时段和截流流量，确定了口位置。基坑排水部分主要进行了基坑初期排水和经常性排水计算，并进行了排水布置和排水设备选取。

参考文献：

[1]陈端，王贤忠，崔海涛.某水利枢纽施工导流设计[J].水利水电工程设计，2018，37（1）：3-5.

[2]杜卫.某水利枢纽工程施工导流及水流控制研究[J].水利规划与设计，2017（8）：151-153.