水利工程職稱論文(2)
水利工程職稱論文
水利工程職稱論文篇二
淺談水利工程中圍堰工程施工
【摘要】在河流上修建水利水電工程時(shí)，為了使水工建筑物能在干地上進(jìn)行施工，需要用圍堰維護(hù)基坑，并將河水引向預(yù)定的泄水通道往下游宣泄。這就是施工導(dǎo)流。文章就圍堰工程的施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，以供讀者參考。
【關(guān)鍵詞】水利工程;圍堰;施工
1.圍堰分類(lèi)
按其所使用的材料，可以：土石圍堰、草土圍堰、鋼板樁格型圍堰、混凝土圍堰等。
按圍堰與水流方向的相對(duì)位置，可以分為：橫向圍堰和縱向圍堰。
按導(dǎo)流期間基坑淹沒(méi)條件，可以分為：過(guò)水圍堰和不過(guò)水圍堰。過(guò)水圍堰除需要滿足一般圍堰的基本要求外，還要滿足堰頂過(guò)水的專(zhuān)門(mén)要求。
2.圍堰的基本型式及構(gòu)造
2.1不過(guò)水土石圍堰
不過(guò)水土石圍堰是水利水電工程中應(yīng)用最廣泛的一種圍堰型式。它能充分利用當(dāng)?shù)夭牧匣驈U棄的土石方，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，可以在動(dòng)水中、深水中、巖基上或有覆蓋層的河床上修建。但其工程量大，堰身沉陷變形也較大。
2.2過(guò)水土石圍堰
當(dāng)采用允許基坑淹沒(méi)的導(dǎo)流方式時(shí)，圍堰堰體必須允許過(guò)水。因此，過(guò)水土石圍堰的下游坡面及堰腳應(yīng)采取可靠的加固保護(hù)措施。目前采用的有：大塊石護(hù)面、鋼筋石籠護(hù)面、加筋護(hù)面及混凝土板護(hù)面等。較普遍的是混凝土板護(hù)面。
2.3混凝土圍堰
混凝土圍堰的抗沖與防滲能力強(qiáng)，擋水水頭高，底寬小，易于與永久建筑物相連接，必要時(shí)還可以過(guò)水，因此應(yīng)用比較廣泛。國(guó)內(nèi)浙江緊水灘、貴州烏江渡、湖南鳳灘及湖北隔河巖等水利水電工程中均采用過(guò)拱型混凝土圍堰作橫向圍堰，但多數(shù)工程還是以重力式混凝土圍堰作縱向圍堰。
2.4鋼板樁格型圍堰
鋼板樁格型圍堰按擋水高度不同，其平面型式有圓筒形格體、扇形格體及花瓣形格體等，應(yīng)用較多的是圓筒形格體。
2.5草土圍堰
草土圍堰是一種草土混合結(jié)構(gòu)，多用捆草法修建。草土圍堰的斷面一般為矩形或邊坡很陡的梯形，坡比為1：0.2~1：0.3，是在施工中自然形成的邊坡。
3.圍堰的平面布置與堰頂高程
3.1圍堰的平面布置
圍堰的平面布置一般應(yīng)按導(dǎo)流方案、主體工程的輪廓和對(duì)圍堰提出的要求而定。通常，基坑坡趾離主體工程輪廓的距離，不應(yīng)小于20~30m，以便布置排水設(shè)施、交通運(yùn)輸?shù)缆芳岸逊挪牧虾湍０宓?。至于基坑開(kāi)挖邊坡的大小，則與地質(zhì)條件有關(guān)。當(dāng)縱向圍堰不作為永久建筑物的一部分時(shí)，基坑縱向坡趾離主體工程輪廓的距離，一般不大于2.0m，以供布置排水系統(tǒng)和堆放模板。如果無(wú)此要求，只需留0.4~0.6m就夠了。
3.2堰頂高程
堰頂高程取決于導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量及圍堰的工作條件。
下游圍堰的堰頂高程由下式?jīng)Q定：
Hd=hd+ha+δ
式中 Hd—下游圍堰堰頂高程，m;hd—下游水位高程，m;可直接從河流水位流量關(guān)系查出;ha—波浪爬高，m;δ—圍堰的安全超高，m。
上游圍堰的堰頂高程由下式?jīng)Q定：
Hu=hd+z+ha+δ
式中 Hu—上游圍堰堰頂高程，m;z—上下游水位差，m;其余符號(hào)同上式。
必須指出，當(dāng)圍堰要攔蓄一部分水流時(shí)，則堰頂高程應(yīng)通過(guò)調(diào)洪計(jì)算來(lái)確定?？v向圍堰的堰頂高程，要與束窄河段宣泄導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量時(shí)的水面曲線相適應(yīng)。因此，縱向圍堰的頂面往往作成階梯形或傾斜狀，其上游和下游分別與上游圍堰和下游圍堰頂同高。
4.圍堰的防滲和防沖
圍堰的防滲、接頭和防沖是保證圍堰正常工作的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)土石圍堰來(lái)說(shuō)尤為突出。
4.1圍堰的防滲
圍堰防滲的基本要求，和一般擋水建筑物無(wú)大差異。土石圍堰的防滲一般采用斜墻、斜墻接水平鋪蓋、垂直防滲墻或灌漿帷幕等措施。
4.2圍堰的接頭處理
圍堰的接頭是指圍堰與圍堰、圍堰與其他建筑物及圍堰與岸坡等的連接而言。混凝土縱向圍堰與土石橫向圍堰的接頭，一般采用刺墻型式，以增加繞流滲徑，防止引起有害的集中滲漏。
4.3圍堰的防沖
圍堰遭受沖刷在很大程度上與其平面布置有關(guān)，一般多采用拋石護(hù)底、鉛絲籠護(hù)底、柴排護(hù)底等措施來(lái)保護(hù)堰腳及其基礎(chǔ)的局部沖刷。關(guān)于圍堰區(qū)護(hù)底范圍及護(hù)底材料尺寸的大小， 應(yīng)通過(guò)水工模型試驗(yàn)確定。解決圍堰及其基礎(chǔ)的沖刷問(wèn)題，除了護(hù)底以外，還應(yīng)對(duì)圍堰的布置給予足夠的重視，力求使水流平順地進(jìn)、出束窄
河段。通常在圍堰的上下游轉(zhuǎn)角處設(shè)置導(dǎo)流墻， 以改善束窄河段進(jìn)出口的水流條件。
5.圍堰法導(dǎo)流
從施工導(dǎo)流方式來(lái)分析，大體上可分為三類(lèi)，即分段圍堰法導(dǎo)流、全段圍堰法導(dǎo)流、淹沒(méi)基坑法導(dǎo)流。
5.1分段圍堰法導(dǎo)流
分段圍堰法亦稱分期圍堰法，就是用圍堰將水工建筑物分段、分期維護(hù)起來(lái)進(jìn)行施工的方法。
所謂分段，就是在空間上用圍堰將建筑物分為若干施工段進(jìn)行施工。所謂分期，就是在時(shí)間上將導(dǎo)流分為若干時(shí)期。采用分段圍堰法導(dǎo)流時(shí)，縱向圍堰位置的確定，也就是河床束窄程度的選擇是關(guān)鍵問(wèn)題之一。
在確定縱向圍堰的位置或選擇河床的束窄程度時(shí)，應(yīng)重視下列問(wèn)題：充分利用河心洲、小島等有利地形條件;縱向圍堰盡可能與導(dǎo)墻、隔墻等永久建筑物相結(jié)合;束窄河床流速要考慮施工通航、筏運(yùn)、圍堰和河床防沖等的要求，不能超過(guò)允許流速;各段主體工程的工程量、施工強(qiáng)度要比較均衡;便于布置后期導(dǎo)流泄水建筑物，不致使后期圍堰過(guò)高或截流落差過(guò)大。
分段圍堰法導(dǎo)流一般適用于河床寬、流量大、施工期較長(zhǎng)的工程，尤其在通航河流和冰凌嚴(yán)重的河流上。分段圍堰法導(dǎo)流，前期都利用束窄的原河道導(dǎo)流，后期要通過(guò)事先修建的泄水道導(dǎo)流，常見(jiàn)的有以下幾種：底孔導(dǎo)流、壩體缺口導(dǎo)流、束窄河床導(dǎo)流。
上述三種后期導(dǎo)流方式，一般只適用于混凝土壩，特別是重力式混凝土壩。對(duì)于土石壩、非重力式混凝土壩等壩型，若采用分段圍堰法導(dǎo)流，常與河床外的隧洞導(dǎo)流、明渠導(dǎo)流等方式相配合。
5.2全段圍堰法導(dǎo)流
全段圍堰法導(dǎo)流，就是在河床主體工程的上下游各建一道斷流圍堰，使河水經(jīng)河床以外的臨時(shí)泄水道或永久泄水建筑物下泄。主體工程建成或接近建成時(shí)，再將臨時(shí)泄水道封堵。
全段圍堰法導(dǎo)流，其泄水道類(lèi)型通常有以下幾種。
5.2.1隧洞導(dǎo)流
隧洞導(dǎo)流是在河岸中開(kāi)挖隧洞，在基坑上下游修筑圍堰，河水經(jīng)由隧洞下泄。一般山區(qū)河流，河谷狹窄，兩岸地形陡峻，山巖堅(jiān)實(shí)，采用隧洞導(dǎo)流較為普遍。
5.2.2明渠導(dǎo)流
明渠導(dǎo)流是在河岸上開(kāi)挖渠道，在基坑上下游修筑圍堰，河水經(jīng)渠道下泄。
5.2.3涵管導(dǎo)流
涵管導(dǎo)流一般在修筑土壩、堆石壩工程中采用。
5.3淹沒(méi)基坑法導(dǎo)流
這是一種輔助導(dǎo)流方法，在全段圍堰法和分段圍堰法中均可使用。山區(qū)河流特點(diǎn)是洪水期流量大、歷時(shí)短，而枯水期流量則很小，水位暴漲暴落、變幅很大。若按一般導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑物，不是擋水圍堰修得很高，就是泄水建筑物的尺寸要求很大，而使用期又不長(zhǎng)，這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。在這種情況下，可以考慮采用允許基坑淹沒(méi)的導(dǎo)流方法，即洪水來(lái)臨時(shí)圍堰過(guò)水，若基坑被淹沒(méi)，河床部分停工，待洪水退落，圍堰擋水時(shí)再繼續(xù)施工。這種方法，基坑淹沒(méi)所引起的停工天數(shù)不長(zhǎng)，施工進(jìn)度能保證，在河道泥沙含量不大的情況下，導(dǎo)流總費(fèi)用較節(jié)省，一般是合理的。
6.結(jié)語(yǔ)
有上述可知， 圍堰是導(dǎo)流工程中的臨時(shí)擋水建筑物，用來(lái)圍護(hù)施工基坑，保證水工建筑物能在干地施工。在導(dǎo)流任務(wù)完成以后，如果圍堰對(duì)永久建筑物的運(yùn)行有妨礙或沒(méi)有考慮作為永久建筑物的一部分時(shí)，應(yīng)予拆除。筆者論述還有不足，還望行業(yè)同仁多多指正。
【參考文獻(xiàn)】
[1]岑信明.擴(kuò)大基礎(chǔ)的圍堰作業(yè)及排水[J]. 中南公路工程,2000, (04).
[2]滕小春.滲水量大的圍堰工程施工技術(shù)[J]. 公路與汽運(yùn),2005, (03).
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