导流施工技术在水利工程施工中的运用要点分析

贾绪锦

（中国水利水电第四工程局有限公司，西宁 810000）

1 工程概况

某水利工程属于黄河流域内的水利三期工程，水利工程总面积为1 025 m2，蓄水量约为3.98×106m3，坝顶高程约为389 m，坝顶长91.2 m。该水利工程中的大坝由进水闸厂房、溢流坝等构筑物组成，工程内所有建筑物抗渗等级为S6，主要施工材料为C25混凝土。为有效使用该区域内的水工建筑物，设计人员尝试通过导流施工技术将河水引向特定位置。目前，该水利工程已如期竣工，导流效果明显，围堰施工质量符合水利工程质量标准。

2 导流施工技术相关概述

在我国水利工程建设中，施工作业多集中在河道上，所以，为保证水利工程施工的安全性，需要采用导流施工技术，将隧洞、引渠、围堰设置在特定位置，帮助施工区域挡水、泄水，从而避免水利工程施工现场水流渗漏问题，改善水利工程施工环境。水利工程中导流施工的主要内容包括布设水电枢纽工程、选择坝址、编制导流施工方案等内容[1]。

1）水利工程导流施工设计前期，还应结合大坝位置分析水利工程周围的地质条件、地形环境、工程量、工期要求、水能指标，然后科学选择坝址，为导流施工打好基础。

2）确定导流、大坝位置后依据其施工要求，布设水电枢纽工程，规划导流过程中施工场地、围堰的平面布置。

3）基于水利工程导流施工技术，选择导流方式，制订详细、可参考、可执行的施工计划。

3 水利工程导流施工技术综合条件分析

水利工程所处的环境较为复杂，所以，在导流施工中需全面分析施工条件，合理选用导流施工工艺。

1）重视水利工程地形特征的测量与分析。设计人员、施工人员应结合水利工程周围的地形，分析不同地形特征下导流效果最大化的施工方式，科学选择导流方法。比如，对于地势平坦的平原区域，明渠导流、分期导流的适用性更强，但对于部分位于山区的水利工程，导流方式可选择隧洞导流。

2）水利工程建设范围内的水文条件同样会影响导流施工，所以，在设计水利工程导流方案时，还应提前计算该区域的水流量、测量水流速度、水体含沙量，然后根据实际的水文条件制订导流施工方案。例如，降雨量大、河床窄的地区，河水流量增加后河水会涌入水利工程的基坑内，若水体含沙量较大，会改变水利工程的基坑高度，因此，导流施工时还应结合水文条件，科学地将围堰、隧洞等构筑物布设在特定位置，弱化环境因素对工程质量产生的影响，保障水利工程施工期间的导流效果。

4 导流施工技术在水利工程施工中的运用要点

4.1 导流施工方案设计

修建水利工程时，导流施工方案设计主要包括两部分内容：

1）利用泄水建筑物、围堰分流水体，具体的导流方法是利用河床上的围堰及其他泄水建筑物将河流截断，起到分流的作用。这种导流模式的主要优势是大面积的围堰可保证河床两岸的基础通行，为水利工程施工建设提供良好的条件，但实际修建时耗时较长，从而影响水利工程主体工程的施工进度。此外，水利导流施工可应用永久性建筑物进行挡水设计，比如，在大坝身增设泄水孔排泄水流量，大坝修建完毕、高程上升后将泄水孔封堵。

2）围堰设计。围堰是水利工程导流施工的关键流程，在设计导流施工方案时，还应提前筛选围堰的基本形式。现阶段，水利工程导流中土石围堰、混凝土、钢板桩格型围堰较为常见。其中，土石围堰可详细划分为不过水土石围堰和过水土石围堰。土石围堰一般是利用水利工程施工场地内的现有材料铺筑围堰，但是对于防渗料较少的区域，修建围堰时可借助混凝土、黏土、土工膜作为防渗墙。混凝土围堰则包括重力式、拱形两种混凝土围堰。钢板桩格型围堰则是将钢板桩作为混凝土围堰的主材料。需要注意的是，水利工程导流施工的围堰应具有较强的稳定性、抗冲性、防渗漏性能，并且能够满足水利工程施工时导流的基本要求，使水体平顺分流，不会对水利工程地基、其他结构产生影响。

4.2 全段围堰施工技术

全段围堰法，即结合河床、河道上水利工程建筑物的施工范围，全方位地建设围堰，借此对河道内的水体进行导流，避免水流在水利工程施工中积聚影响施工作业。相较于其他导流施工技术，全段围堰法适用于地势平坦、作业面小、河床较窄的施工环境中。明渠导流是全段围堰施工技术的主要导流工艺，即用渠道引流的方式缓解水利工程施工中的河道水压。具体来说，全段围堰施工技术体系中，明渠导流是在河岸上开挖导流渠道，然后将围堰布设在河道下游，使水流经明渠、河道下游后下泄。为突出水利导流施工技术的优势，明渠导流时应做好以下工作：

1）分析水利工程的排水能力和地质条件，水流量大、排水能力差的水利工程往往不适用明渠导流。开挖渠道时，施工人员应提前确定渠道的进口、出口、导流轴线、渠道高程等施工参数，同时注意控制河道水流、明渠进口及出口之间的夹角。

2）设计导流线路时，应选择宽度较大的区域沿线设置导流线路。在此过程中，明渠布设应坚持安全泄水、水流顺畅的基本原则，所以，明渠转弯时的半径应为明渠底部宽度的5倍。

3）明渠进出口应与河道上游、下游的围堰保持50～100 m的距离，避免进出口区域的水体对围堰产生冲击作用。

4）明渠导流往往应单侧布置，且水利工程基坑水面、明渠水面的最短距离应不低于二者的高差，完成明渠导流设计工作后，施工人员可基于明渠导流工艺要求，有序地修建明渠，具体施工流程如图1所示。

图1 水利工程明渠导流施工流程图

4.3 分段围堰施工技术

分段围堰施工技术，即在水利工程建设中，在河床施工范围内围设多个基坑，多阶段地进行导流施工。针对水流量大、河床宽、工程量大的水利工程，此种导流围堰方式可满足水利工程施工中对河道通航的基本要求，具体的导流施工方式包括梳齿导流、底孔导流、束窄河床导流等。分段围堰施工技术的应用要点是按照水利工程建设中的导流要求提前完成泄水建筑的建设工作，预备好导流的底孔、缺口，实际导流施工设计中避免影响河流的径流路线[2]。

除此之外，基于分段围堰施工技术，相关人员在具体的导流施工中还应提前计算各区域的最大流速。比如，采用“束窄河床”工艺时，围堰转角区域的水流速会快速增加，从而对围堰底部产生冲刷。所以，还应提前研究分段围堰时各施工点的最大流速V1，计算公式为：

式中，V0为河床上游的水流的行进流速；hv0为行近流速水头；Z0为计入行近流速的水头差；ai为沿纵向围堰不同部位时产生的压力差。

4.4 隧洞导流施工技术

隧洞导流施工技术适用于地势较为特殊的水利工程，对于周围地形陡峭、山区河流分布复杂的水利工程，隧洞导流可满足水利工程施工时水体导流的基本要求。在具体应用隧洞导流施工技术时，还应重视以下内容：

1）布置导流隧洞时，隧洞进出口应与水利工程施工时河道的水流平顺衔接，河道主流与隧洞的夹角约为30°，且隧洞进出口与上下游围堰的距离不得小于50 m。

2）开挖导流隧洞时，应该注意区域的地质条件、围岩特征，针对性地优化导流洞开挖施工方案。比如，某水利水电工程，导流洞设计时的出口、动身大小约为22 m×18 m，进出口渐变段最大面积为25 m×16 m，但周围的岩石多为砂岩，围岩结构破碎情况严重。因此，在开挖导流洞时，还应提前进行支护作业，增强导流洞开挖时围岩的稳定性[3]。

3）水利工程隧洞导流技术实践中，管棚法可进一步提升隧洞开挖的安全性，保障水利工程导流施工的可靠性。为此，相关人员应根据隧洞管棚法的技术优势，及时完善导流隧洞开挖时的管棚支护设计参数，规范水利工程施工阶段的导流施工流程，见表1。

表1 导流隧洞开挖及管棚支护设计参数

4.5 围堰施工技术要点

水利工程建设中，围堰的施工质量会影响导流效果，所以，在应用导流施工技术时还应明确围堰施工的技术要点：

1）正式施工前应与水利部门联系，提前将水利工程施工区域内的水排干，然后及时清淤、排水并开挖水利工程基坑，确定围堰的实际位置。通常情况下，水利工程导流时，围堰位置应根据水利工程施工情况决定，施工过程中河道出水点、泵站主体分布点均会影响围堰实际位置。确定围堰位置后，应及时标识该位置，同时依据水利工程中的主体结构，明确围堰坡脚的施工点，通常情况下，围堰坡脚位置与主体结构的距离约为20 m。

2）正式施工时，应根据上游围堰、下游围堰的施工设计方案，逐一修建围堰。上游围堰施工时可直接用施工范围内的土进行填筑，填筑土壤到达指定位置后用推土机推平，整平、压实后再修正围堰，围堰各层填筑厚度不得超过30 cm。上游围堰修筑完毕后，抽排河道水，重复以上施工流程，砌筑下游的围堰。围堰施工完毕后，正式进行导流，辅助水利工程的施工作业，有效控制水利工程施工阶段的水体冲击力。

5 结语

综上所述，导流施工技术是水利工程建设的基础工艺，影响着水利工程的整体建设质量。但不同地质条件、水文条件下的水利工程的导流施工设计会有明显的差异性，相关人员应科学选择导流方式。同时，应用导流施工技术时，应抓住明渠导流、隧洞导流、围堰导流等施工活动的技术要点，发挥水利工程导流施工的根本优势，提升我国水利工程的建设水平，保障水利工程整体施工质量。