摘要:现阶段,我国社会经济水平显著提升,在这样的背景下,我国整体生产力有了较为明显的提升,水利水电工程作为保证社会生产力与稳定性的前提,保证其建设质量是十分重要的。导流技术、围堰技术作为水利水电工程施工中所必须的构成部分,其应用效果对于工程整体有着重要影响。本文将着重对水利水电工程施工导流与围堰技术的应用进行详细分析,以期为今后开展的相关工作提供宝贵参考。
关键词:水利水电;施工导流;围堰技术
引言
水利水电工程被广泛应用在农业领域,在提高人们的生活水平的同时促进了经济的快速发展。当前,我国水利水电工程项目的数量不断增加,人们对其安全施工提出了更严格的要求。论文对水利水电工程施工导流以及围堰技术进行了概述,并详细分析了其在水利水电工程施工中的应用。
1水利水电工程施工导流及围堰技术概述
水利水电工程对水质环境的调节有着极大的促进作用,但在这一环节的施工中经常会遇到很多问题,需要通过引流来避开水利水电工程施工现场解决,从而保证施工项目的顺利开展,尤其是一些较为大型的工程,如大坝修建施工的技术应用更为常见,且都属关键环节。但在面对这些大型工程时,也加大了导流设计工作难度,尤其是施工前期导流方案的设计环节。因此,在实际的工作中必须要保证导流设计的合理、科学、准确性,只有这样才能便于后期工作的顺利开展。围堰技术则是指在水利水电工程施工范围中干燥暴晒地点,临时搭建阻水项目的技术方法,通常在施工中进行土石围堰,并利用围堰技术来提高是施工项目的稳定性,保证后期铺设工作的顺利完工。
2在水利水电工程施工中施工导流和围堰的应用现状
施工导流和围堰是现代水利水电工程施工中重要的两项技术,在工程中的应用十分频繁,也为工程的顺利推进立下了汗马功劳。施工导流技术是一种引导分流的技术,能够有效调节一定范围内的单位水流量,避免水流过大对在建水利水电工程造成负面影响。围堰技术是一种围挡技术,施工人员通过建设临时的水坝来为工程创造一个相对稳定的区域,保证水利水电工程的顺利施工,保证工程的施工质量。随着我国境内降雨带的南移,南方地区面临着雨季水位暴涨、洪峰过境的危险,强大的水流不仅会影响水利水电工程的施工,还会对沿岸堤坝、农田、乡村、城市形成威胁,因此,水利水电工程施工必须借助施工导流、围堰的力量创造施工环境,及时将水利水电工程建立起来,帮助进行区域内的水域控制,保证下游的社会生产、生活顺利开展。
3水利水电施工导流及围堰技术应用中需要注意的问题
3.1施工安全
水利水电工程在对施工导流和围堰技术进行应用的过程中,需要高度重视安全性,对可能引发安全问题的因素进行全面分析,采取有效措施来保证施工安全。影响工程施工安全性的因素大致可以分为两部分:①内部因素,如大型设备使用、河床结构、施工环境以及水流控制等,这些因素如果不能得到有效管控,都可能会对施工安全造成影响;②外部因素,水利水电工程施工中,经常需要进行河道截流、河道更改以及区域水流控制,而这些作业会对区域自然生态环境产生负面影响,加上水利水电工程施工范围广、施工周期长,会对外部交通运输以及通行人员的安全造成威胁。
3.2施工周期
在围堰技术和施工导流施工过程中,其主要施工特点就是施工周期较长,产生具体影响主要体现在施工中,因为其无法在短期内完成施工作业,使得施工中的安全和外部两方面管理工作的费用增加,导致施工中资金压力不断增加。从宏观层面进行分析,对水利水电工程中围堰工程及导流工程的建设周期进行有效控制,能够有效促进工程项目的施工效率,同时减少施工成本。
3.3施工成本
施工成本是水利水电工程施工建设中需要关注的核心问题之一,以我国长江三峡工程为例,其最终投入成本达到了2485.37亿人民币,虽然在巨大成本投入的支持下,三峡水利水电枢纽的年发电量可以达到1000亿度,而且兼具蓄水、防洪、水利水电交通以及旅游等功能,但是即便如此,巨大的投资成本依然会对区域经济发展乃至国家整体的经济建设产生不容忽视的影响。举例说明,三峡工程施工期间,通过收取电费附加费的方式,设置了相应的水利水电工程建设资金以及移民后期扶持基金,而在工程建设完成后,取消了城市公共事业附加费,从宏观层面分析,这些措施对于工程的施工成本都有着不容忽视的影响。
4水利水电工程施工导流技术的具体应用
4.1合理运用导流技术的基本原则
水利水电工程是一个系统性的复杂工程,需要多方配合共同发力才能完成任务要求。这就要求在应用导流技术时遵循一定的行业基本准则,这样才能将理论技术与实践相结合。因此,要合理运用导流技术应当遵循以下几点原则:首先,是要做好准备工作。面对一个复杂的工程,不论是在设计初期还是具体施工阶段,都需要有一个统筹性的总体规划。在水利水电工程中,需要工程人员提前进行一系列的科研调查,作出详尽的工程预案,评估安全系数。在应用导流技术时,需要将工程涉及到的导流活水具体情况进行分析,依据所得结论设计导流方案。通过科学的准备,才能使整个导流过程有统一指导,为整个工程作出贡献。其次,选择优秀的导流方案。这就要求水利水电建设的过程中,要因地制宜根据调查的详尽数据,针对施工水利水电环境选择最优的导流方案。例如,在实施导流方案中,工作人员需要对当地的河流汛期泄水情况进行调研,针对具体的情况随时对工作方案进行合理安排。通过科学调研,制定出多种导流方案,再根据具体变化选择出最适合的方案。这样具有针对性的方案才能达到事半功倍的导流效果。
4.2水利水电施工导流常用技术
4.2.1明渠导流
明渠导流是在河床、滩地的位置来进行渠道挖设,并在基坑的上下游位置来对围堰进行合理设计,使得水流能够在渠道的有效作用下得以下泄。目前,这一技术应用,主要是集中在岸坡平缓的平原河道、宽广滩地中,若是水利水电工程施工的附近存在老河道,也可以在老河道中实施明渠导流。一方面,可以在最大程度上减少施工中投入,另一方面也可以减少人员自身的施工压力与实际工作量。需要注意的是,在一些河床覆盖层较深、坝址河床偏窄的区域应不采用这一技术,无法充分发挥其有效性,需要选择其他导流方式。
4.2.2隧洞导流
隧洞导流指的是在基坑上下游位置设置围堰,确保建筑物的主体位置能够始终在干地上建设,并引导水流穿过隧洞。从本质来看,隧洞导流法属于暗渠导流法的一种,其适用于无法建设明渠的区域当中。由于多数水利水电工程的施工环境较为复杂,且施工区域中的地形地势较为陡峭,且此类区域需要导流的水量相对较小,故隧洞导流法在实际当中较为常见。但是,隧洞导流法的缺陷也十分明显,由于其仅仅适用于地势险要的施工区域,故对于施工技术的要求较高,施工成本也高于其它的导流方法,且由于是通过暗渠的方式进行导流,故施工质量很难进行有序的控制。
4.2.3全段围堰导流方式
全段围堰导流与分段围堰导流相对,是指在实际水利水电工程施工时,对工程进行整体导流,对河流水域进行一次性导流,在水利水电工程施工中保持不动,直至工程施工完成。全段围堰导流方式需要导流的水量较大,覆盖面积较大,建设难度较高,整体来讲更适合使用在枯水期、小河道中,适合工程量较小的水利水电工程采用,一步到位无需后续拆建。全段围堰导流工程中还可以根据导流的具体形式划分为隧道导流、明渠导流等数种,可根据工程的实际情况进行应用。
4.2.4分段围堰法导流
在水利水电工程进行过程中,有的时候还需要根据环境和地质的不同限制,采用分段围堰的方法进行疏导,主要的办法是底孔导流、坝体缺口导流和明槽导流。(1)底孔导流主要是在土坝中修筑临时的底孔或者是永久的底孔,使得土坝中的水可以及时的倒出,防止水位过高而影响到水利水电工程的质量。在进行孔位布置的时候要进行精确的计算,将孔位的位置和大小进行确定,枯水期的时候可以正常的泄水,一般情况下底孔断面可以是圆角矩形或者矩形,设计在水库水位以下的位置。(2)坝体缺口导流技术指导的是在水流量比较大的时候,一般是在汛期,正常的导流无法满足排水和疏导,这时候可以将缺口导流技术进行应用,还可以和其他的导流技术相辅助,将水流快速的疏导,使得水位可以回到正常的范围内,然后在将缺口重新修筑。(3)明槽导流主要的应用条件时河水比较深或者是河水的覆盖比较厚,这种时候围堰在修筑的时候难度比较大,可以采用这种技术进行修筑,主要分为一期和二期,一期修筑过程可以增加围堰,使得河水可以通过河床下泻。二期修筑完之后可以利用明渠导流将水流进行导出。在分段围堰技术中还要根据实际的情况进行选择。如果水利水电工程的工期比较长,还要满足在施工期间没有水流经过,影响施工的进度,就要在施工全部阶段都要实行导流,以免给工程的质量造成影响。在进行分段围堰技术实施的过程中,可以将导流段分为三个部分,分批进行下泄。第一期可以完成基坑后进行导流下泄。第二期可以分批进行底孔封闭,保证河水可以通过底孔排出。第三期将下泄的水储存在水库中或者是泄水建筑物中,等到完工之后再进行下泄。
5水利水电工程施工中围堰技术的具体应用
5.1水利水电工程施工围堰技术的设计原则
为了确保围堰技术在水利水电工程施工中可以最大限度地发挥作用,必须要根据一些设计原则进行合理的运用。首先是断面稳定原则,在水利水电工程施工期间围堰需要持续发挥排水和防渗的相关作用,根据外界不断变化的环境和水势大小,如果围堰稳定性不好就很容易产生裂缝、渗水的问题,这样可能会影响水利水电工程的正常施工。所以在围堰设计的时候一定要重视断面稳定性的问题,对于围堰周边的地理环境和生态环境进行详细的检查并得出准确的数据,再根据实际的地理情况进行合理的设计,确保围堰断面的稳定性。其次是就近取材的原则:围堰工作是临时性工作,在水利水电工程主体结束后就会被拆除,所以在围堰施工选材的时候应考虑到不过多产生建筑垃圾、不损坏周围环境的情况下,在可以降低材料运输成本的情况下,综合考虑就近取材。最后是设计安全原则:围堰需要不断地承受外部泥土、水流等带来的环境压力的作用,所以在围堰设计的时候一定要按照安全稳定的原则,保证围堰整体设计可以实现安全性、稳定性的原则,保证围堰结构可以承受外界坏境带来的压力,起到保障水利水电工程正常施工的作用。
5.2水利水电施工围堰技术中的常用技术
5.2.1混凝土围堰
混凝土是一种较为常见的施工材料,由于自身具有较大强度,且具有较强的防渗性、抗冲击性,因此也在水利水电工程围堰施工中得到广泛运用,可以起到较好的效果。通过应用混凝土围堰,能够提高水利水电工程的耐久性,延长其使用寿命,而混凝土也被作为一种主要材料来加以有效应用,尤其是在接触部分,避免河流出现较强的渗透情况而影响到实际施工的质量与效果,在降低施工成本的同时,也减少了返工情况出现的可能性,具有较强的实用价值。
5.2.2钢板桩围堰技术
深水大于七米,流失大的沙类、粘性、碎石土或风化岩等工程大多使用钢板桩围堰技术。
单层、双层围堰可以是由矩、多边、圆、直、Z、槽和工字形组成。工程建设时,浅基使用矩形,深基则使用圆形和刚性,防渗透性能佳,选用单层围堰,若使用双层围堰则中间需要填充一般黏土,若遇到特殊状况,需要在夹层下方部位进行灌注,提升整体防渗透效果。进行钢板桩围堰施工时,大多选取槽型钢板桩。围堰使用钢板桩施工时,要超出施工出现最高水位半米进行围堰顶部施工。且围堰内侧和基坑顶边缘间距要大于一米。如果基础比较深,土质情况不佳,渗水量多,则边坡容易发生坍塌,这时就要增加围堰内侧、基坑顶边缘的实际距离,以此保证施工安全。
5.2.3木板桩围堰
在水利水电工程建设中有些较小、较浅的基坑并不适合应用混凝土,这时就可以采用木板桩围堰进行工程建设。以顺槽与木板桩进行无缝连接的围堰工程,可以有效防止渗透。在施工的过程中要根据水流深浅确定木板结构。在较浅区域要用单层木板,通过内部支撑确保受力平衡,提升围堰工程的稳定性。
5.2.4土围堰
土围堰一般适用于水深小于1.5m、流速小于0.5m/s、河边浅滩、河床渗水性较小的工程。在应用土围堰施工技术的时候,所选择的土质应该具备一定的特性,最好是黏性土质,假设在没有黏土的时候,可以选择一些砂工作围堰填筑物,迎水面采用土工膜防渗。围堰施工时,土料填筑应分层碾压,一般0.5m厚碾压一次;上、下游边坡一般应缓于1:1.5;围堰高度应高出施工期可能出现的最高水位(包括浪高)0.5m~0.7m。而在实际施工的时候,要根据所选土料的情况来确定围堰的断面。
5.2.5其他围堰施工方式
除了上述其中主要的围堰施工方式,还有双层木板桩围堰施工技术,这种施工技术主要是利用自身的净重,来提高整个围堰施工的安全性。这些围堰施工一般适用于比较浅的河流,例如深度在 2.2m 以下、流速在 30m/s 以下的河流区域内,施工技术对河床的透水性要求比较低,但是在一些稳定性较差的环境内不适宜,例如砂石地质的河床内,就不适用这种围堰施工技术。从整体上而言,施工之前,要做好清理工作,避免围堰周围存在一些杂物,并且在进行围堰施工的过程当中,要严格控制好围堰顶板的高度,保障后续填筑工作的顺利进行。例如,在小浪底水利三期工程前期调查的过程当中,技术人员发现整个河道的淤泥深度约为1.5m,水深约为 0.8m。工作人员确定了这种双层钢板桩围堰的施工技术,并且通过编制、叠加等相关施工方式,提高了防水效果。工作人员采用双层钢板桩围堰施工技术,单孔节制闸的主要施工标准为 2000m×2000m,通过四孔闸机改造项目,将整个工程的主体钢筋混凝土结构等级提高到了 S6 级。
5.3水利水电工程施工中围堰技术的应用方案
5.3.1制定合理化应用方案
就以某水利水电工程为例,这项工程的主要作用是为了防洪和发电,并且为周围的居民提供一些供水服务,该工程处于整个地域的上游,天气温和,为了确保工程项目的顺利实施,施工人员则采用了围堰技术。首先则是按照施工图纸的基本需求,制定出了一个比较完善的方案,这样做的主要作用是确保整个围堰的稳定性与安全性。同时,在方案确定以后,还设置了相应的观测点,每个观测点之间的距离应该相一致,然后对周围的大型设备进行动态化的监控,这样得出来的观测数据才会准确,能够为工程施工提供一定的参考。为了确保这项技术的顺利进行,还需要做的就是对施工设备的改造与升级,而这种改造则是应该确保它符合实际的工程需求。
5.3.2参数设定工作
在确定施工方式之后,技术人员还要根据水利水电工程的具体情况,到施工现场中了解相关的实际参数,尤其是围堰轴长、围堰安全加高、水文地质条件等,从而保障围堰施工安全可靠,避免人员伤亡或者施工不稳定等造成围堰施工的经济性不足,影响施工的实际质量。在必要的时候,设计人员还可以结合实际的工程情况,对钢板桩围堰施工的相关支护结构进行加固,通过在护脚位置配备相应的护脚桩等,不断增强整个围堰的稳定性程度。在一些特殊的河段,还要进行淤泥和杂物的清理,保证排水效果良好,避免后续施工现场积累过多的污水,影响整个施工的效果。
5.3.3围堰的施工方式
围堰技术在施工时,要预先选定设计工作方案和技术。使用的围堰施工技术,要及时标注轴线实际长短和大小,根据预期施工的方案和进行,在确保围堰建筑准确性的时候,也需要在预期设定的期限顺利完成各项施工管理工作。第二,围堰的护脚、支护结构会存在差异,要想保证施工各阶段能健康有效运行,要杜绝产生滑动状况,这就意味着要事先固定护脚中的木桩。要强化支护强度,可借助钢板;第三,围堰施工完成以后,要根据实际需求对堰内的淤泥进行清理,人工配合机械选取最佳进行施工的地点,清除淤泥的办法也要提前做好选择。同时,减少在施工时可能发生安全事故风险的可能性,施工途中单位内部需要强化施工流程和注意事项,同时委派专人进行监督和防护,及时排除各类潜在风险,及时清理和检查现场设备,最大程度上减少安全事故可能给施工人员产生的各类风险。
5.3.4围堰导流
水利水电工程施工中关键且重要的工作就是围堰导流,围堰导流主要是两种方式;全段围堰导流主要适用于河床狭窄且水流量大的水利水电工程施工中,操作方法为设置围堰一次性截流,将所有的水流直接导入准备好的建筑物中。分段围堰导流适合于河床宽且水流流速比较急的情况,这种导流应用于大型的水利水电工程施工中,分段围堰是在水利水电工程施工中把围堰分段,按照两岸到中心的顺利逐段进行,直到整个围堰完成。
5.3.5黏土填充
这项工程在具体施工中,可采用黏土填充围堰,提高围堰的防渗性能,也可以选择一些其他黏性土料来填筑。土料场选择好后,施工单位要清理料场的表土、杂草和树根,确保料性统一,保证所取土料满足设计要求。黏土运至现场后,利用挖掘机将黏土堆放到预定位置,分层碾压达到设计要求。由于围堰渗漏水是经常会出现的问题,所以施工人员在工作的时候,应该注意各道工序的基本细节,然后按照工程的具体要求,秉承着节省、经济的原则填充黏土。每填筑完成一层,都要利用压路机进行压实,逐层碾压将其加至一个合适的高程,工作人员严格控制每一个施工环节,减少不利因素的影响,杜绝安全隐患的存在。
5.3.6围堰的加固与拆除
围堰是充当临时拦截河流的方式之一,能确保水利水电工程如期施工的前提基础,整体施工建设完成以后,需要及时进行清理、拆除。拆除过程中要杜绝渗水致使围堰发生塌方,借助土石沙袋与木桩进行固定,此种方法尤其适合在河流汛期进行使用。围堰拆除时会遭遇洪水或降水量大的状况,若雨水冲刷致使围堰坡面土体流失,想要保证拆除流程顺利运行,可以把工期向后进行延期,借助土石把已经遭受损害的区域进行二次覆盖,汛期结束过后,方可实施围堰拆除工作。
6促进围堰技术和施工导流实施中质量的措施
6.1重视对于人员的培养
对于整个施工过程来说,影响最大的便是施工人员,施工人员的专业水平以及素质直接关乎到了整个工程的效率与安全,所以我们要对相关的施工人员进行培训,保证其专业素质以及知识水平,而且现阶段新技术频出,我们所选的人员不仅仅要求具备较高的知识水平,同时还要具备较强的学习能力,积极的学习新技术,同时要具备团队合作精神,在进行施工的过程中,就出现的问题进行相应的讨论与合作,发挥个人的创新精神,使这两者进行有机的结合,进而保证整个工程的施工过程,促进水利水电工程的发展。
6.2结构动态监测
通过围堰技术以及导流技术的应用,能够充分使结构工程在稳定性方面得到提升,使能够满足人们安全施工的需求。因此,在应用相关技术时,对结构检测工作进行有效落实,也是施工过程中十分关键环节,相关企业需要对此加以重视。在开展结构检测工作时,施工企业可以借助信息化软件、全程卫星定位以及其他检测技术和手段进行有机结合,对主要结构区域进行动态检测,以保证结构施工效果得到有效控制,实现安全施工目标。
6.3安全生产和安全度汛的保障措施
在实际的工作中组建一批专业的防汛应急小组,可由工程项目经理部为主导,以项目经理为主的防汛应急工作领导小组,负责所有防汛应急工作的管理,并通过各种管理手段来提高工作人员对防汛工作的重视度,除此之外,还可以组织一批人员对防汛工作进行二十四小时的监督,并和气象部门建立良好的协作,保证随着天气的变化而提前做好应对方案。同时,还要建立相关制度,保证在出现应急状况时所有工作人员都能各司其职,听从安排,以便发生汛情时积极抢险。
6.4风险应急预案管理
在风险应急预案管理中,应该对应急预案贯彻落实,可以有效提升施工安全,同时促进施工风险管控效率以及质量等得到显著提升。在具体开展相关管理工作时,施工企业需要与民政部门、政府监管以及消防部门等进行有机结合,加强彼此之间的沟通与交流,合理对预案管理内容进行设定,并开展预案演练工作,保证在产生事故问题时,施工企业和参建单位的相关人员,可以准确、迅速地开展事故规避以及事故处理等工作。
6.5对相关管理机制进行完善
合适的管理机制能够加快整个工程的进度,可以大大的缩短相应的施工周期,进而提高施工的水平。就目前来看,我国的管理机制并不是十分的完善,缺乏着行之有效的措施,这就使得我国的相关工程实施较为困难,而且其实施过程中会出现诸多的问题。在当前的社会大背景下,竞争如此的激烈,只有将相关的管理机制完善之后我们才能确保施工的进度以及施工的安全,进而增加其竞争力。
结语
综上所述,导流及围堰技术是水利水电工程施工中较为常见的施工技术,对能够排水、泄水、防水等等诸多作用,属于临时工程,其应用效果对于水利水电工程施工质量有着较为直接的影响。目前,在实际应用的过程中,导流技术主要是有明渠导流、隧洞导流几种,围堰技术的应用则是由混凝土围堰、木板桩围堰、不过水土石围堰等几个方面,其合理运用可以是水利水电工程质量得到稳步提升,为人们生活安全性、稳定性提供充足保障。
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