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水利水电工程分段围堰施工导流方法探讨

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：周剑

[导读] 摘要：分段围堰法就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工的方法，即河流内导流，适应于比较宽阔的河流，该法在水利水电施工中应用广泛，本文做进一步探讨。

        青岛市即墨区重点水库管护中心 266200
        摘要：分段围堰法就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工的方法，即河流内导流，适应于比较宽阔的河流，该法在水利水电施工中应用广泛，本文做进一步探讨。
        关键词：水电围堰分段
        1．分段围堰法概念
        河流中修建水利水电工程时，为了使水工建筑物能在干地上进行施工，需要用围堰维护基坑，并将河水引向预定的泄水建筑物往下游宣泄，这就是施工导流。
        施工导流的基本方法，大体上可分为两类，一类是分段围堰法导流，即河床内导流。水流通过被束窄的河床、坝体底孔、缺口或涵管等往下游宣泄，另一类是全段围堰法导流，即河床外导流，水流通过河床外的临时或永久的隧洞、明渠等往下游宣泄。本文介绍分段围堰法导流。
        2.分段围堰法导流方法
        分段围堰法也称分期围堰法，就是用围堰将水工建筑物分段分期维护起来进行施工的方法。首先在右岸（或左岸）进行第一期工程的施工，河水由左岸（右岸）的束窄河床宣泄。一般情况下，在修建第一期工程时，为使水电站、船闸早日投入运行，满足初期发电和施工通航的要求，应优先考虑先建造水电站、船闸，并在建筑物内预留底孔或缺口。到第二期工程施工时，河水即经由这些底孔或缺口等下泄。对于临时底孔，在工程接近完工或需要蓄水时要加以封堵。
        2.1围堰分段、分期
        所谓分段，就是从空间上用围堰将建筑物分成若干施工段进行施工。所谓分期，就是从时间上将导流分为若干时期。导流的分期数和围堰的分段数并不一定相同，因为在同一导流分期中，建筑物可以在一段围堰内施工，也可以同时在两段围堰内施工。必须指出，段数分得愈多，围堰工程量越大，施工也愈复杂；同样，期数分得愈多，工期有可能拖得愈长。因此，在工程实践中，二段二期导流法采用得最多。只有在比较宽阔的通航河道上施工，不允许断航或其它特殊情况下，才采用多段多期导流方法。
        2.2分段围堰导流方式
        采用分段围堰导流时，纵向围堰位置的确定也就是河床束窄程度的选择是关键性问题之一。在确定纵向围堰的位置或选择河床的束窄程度时，应重视下列问题：束窄河床的流速要考虑施工通航、筏运、围堰和河床防冲等的要求，不能超过允许流速；各段主体工程的工程量、施工强度要比较均衡；便于布置后期导流用的泄水建筑物，不致使后期围堰过高或截流落差过大，造成截流困难。

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        束窄河床段的允许流速，一般取决于围堰即河床的抗冲允许流速；但在某些情况下，也可以允许河床被适当刷深，或预先将河床挖深、扩宽，或设置防冲措施。在通航河道上，束窄河床段的流速、水面比降、水深即河宽等还应与当地部门共同协商研究来确定。
        2.2.1底孔导流
        底孔导流时，应事先在混凝土坝体内修好临时底孔或永久底孔，导流时让全部或部分导流流量通过底孔宣泄到下游，保证工程继续施工。如系临时底孔，则在工程接近完工或需要蓄水时加以封堵。这种导流方法在分段分期修建混凝土坝时用得比较普遍。
        采用临时底孔时，底孔的尺寸、数目和布置，要通过相应的水力学计算决定。其中底孔的尺寸在很大程度上取决于导流的任务（过水、过木、过船、过鱼）以及水工建筑的结构特点和封堵用闸门设备的类型。底孔的布置应满足截流、围堰工程以及本身封堵等的要求。如底坎高程布置较高，截流时落差就大，围堰也高，但封堵时的水头较低，封堵措施就容易些。一般底孔的底坎高程应布置在枯水位之下，以保证枯水期泄水。当底孔数目较多，可以把底孔布置在不同高程，封堵时从最低高程的底孔堵起，这样可以减少封堵时所承受的水压力。
        临时底孔的断面形状多用矩形，为了改善孔周的应力状况，也可采用有圆角的矩形。按水工结构要求，孔口尺寸应尽量小，但某些工程中，由于导流流量较大，只好采用尺寸较大的底孔。
        底孔导流的优点是挡水建筑物上部的施工可以不受水流干扰，有利于均衡连续施工，这对建筑高坝特别有利。若坝体内设有永久底孔可用来导流时，更为理想。底孔导流的缺点是：由于坝体内设置了临时底孔，使钢材用量增加；如果封堵质量不好，会削弱坝体的整体稳定性，还可能漏水；在导流过程中，底孔有被漂浮物堵塞的危险；封堵时，由于水头较高，安放闸门及止水等均较困难。
        2.2.2坝体缺口导流
        混凝土坝施工过程中，当汛期河水暴涨暴落，其它导流建筑物不足以宣泄全部流量时，为了不影响坝体施工进度，使大坝在涨水时仍能继续施工，可以在未建成的坝体上预留缺口，以便配合其它导流建筑物宣泄洪峰流量、待洪峰过后，上游水位回落，再继续修筑缺口。所留缺口的宽度和高度取决于导流设计流量、其它泄水建筑物的泄水能力、建筑物的结构特点和施工条件等。采用底坎高程不同的缺口时，为避免高低缺口单宽泄量相差过大，产生高缺口的侧向泄流，造成斜向卷流，引起压力分布不均，需要适当控制高低缺口间的高差。根据湖南省拓溪工程的经验，其高差以不超过4-6m为宜。
        在修建混凝土坝，特别是大体积混凝土坝时，由于这种导流方法比较简单常被采用。
        上述两种导流方式，一般只适用于混凝土坝，特别是重力式混凝土坝枢纽。至于土石坝或非重力式混凝土坝枢纽，采用分段围堰导流，常于隧洞导流、明渠导流等河床外导流方式相配合。