陳 偉 黃 鋼 畢 林
(羅甸縣水務(wù)局, 貴州 羅甸 550100)
雖然我國(guó)一直在加強(qiáng)公共工程的建設(shè),但是在水利水電工程的建設(shè)中還存在不同程度的問(wèn)題。其主要的原因是每個(gè)地方的水利水電工程都有各自特點(diǎn),很多內(nèi)容需要視當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行改變才能滿足需求。不同地區(qū)的河流情況不同,在進(jìn)行導(dǎo)流的時(shí),往往存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。為了不造成較大的安全隱患,最好的辦法就是全面提升導(dǎo)流工作的相關(guān)技術(shù)。在這種情況下,筆者展開(kāi)了如下內(nèi)容的探究。
水利水電工程施工中,影響導(dǎo)流效果的因素較多,包括地形條件、水文條件、地質(zhì)條件等。眾所周知,地形高低影響水流方向,導(dǎo)流過(guò)程中應(yīng)借助原有的地形條件,應(yīng)用合理的導(dǎo)流技術(shù),在保證導(dǎo)流效果的同時(shí)盡可能的減少導(dǎo)流施工量。
水利水電工程導(dǎo)流時(shí),水文因素應(yīng)重點(diǎn)考慮。導(dǎo)流時(shí)盲目作業(yè),對(duì)工程所處的水文條件了解不深入、不全面,會(huì)影響導(dǎo)流工作的順利開(kāi)展;水位突然增加,圍堰高度不足,會(huì)減弱導(dǎo)流效果,甚至引發(fā)危險(xiǎn),另外,水位長(zhǎng)時(shí)間處于低水位狀態(tài),圍堰過(guò)高也會(huì)增加施工量及施工成本,產(chǎn)生不必要的費(fèi)用。
水利水電工程導(dǎo)流時(shí),地質(zhì)條件也是一項(xiàng)重要的影響因素,既影響導(dǎo)流效果,又影響導(dǎo)流技術(shù)的選擇。導(dǎo)流作業(yè)前需要認(rèn)真勘查地質(zhì)條件,充分掌握工程地質(zhì)構(gòu)造,選擇合理的導(dǎo)流技術(shù),確定最佳的導(dǎo)流方案,不僅能降低導(dǎo)流施工難度,而且能獲得較好的導(dǎo)流效果。
水利水電工程施工中,設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)流流量,有助于實(shí)現(xiàn)預(yù)期的導(dǎo)流目標(biāo)。導(dǎo)流流量設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、洪水重現(xiàn)期與風(fēng)險(xiǎn)度等因素。
1) 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的確定需嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行,在明確導(dǎo)流構(gòu)筑物劃分級(jí)別的基礎(chǔ)上,參考下表1 內(nèi)容,確定洪水標(biāo)準(zhǔn)。
2) 洪水重現(xiàn)期與風(fēng)險(xiǎn)度,為保證導(dǎo)流構(gòu)筑物的安全性,充分發(fā)揮導(dǎo)流作用,導(dǎo)流施工中應(yīng)注重考慮洪水重現(xiàn)期以及風(fēng)險(xiǎn)度。其中,洪水重現(xiàn)期指洪水在任何一年發(fā)生的機(jī)率。風(fēng)險(xiǎn)度指洪水在導(dǎo)流年限中發(fā)生的機(jī)率,計(jì)算公式為:R=1-(1-1/T) L,其中T、L 分別表示洪水重現(xiàn)期,年、導(dǎo)流構(gòu)筑物是使用年限。T 數(shù)值越大,R 值越小,導(dǎo)流構(gòu)筑物的造價(jià)越高,反之,導(dǎo)流構(gòu)筑物造價(jià)越??;導(dǎo)流構(gòu)筑物使用時(shí)間越長(zhǎng)久,風(fēng)險(xiǎn)度越大。最佳的洪水重現(xiàn)期應(yīng)保證風(fēng)險(xiǎn)損失費(fèi)用和導(dǎo)流構(gòu)筑物造價(jià)低。
表1 導(dǎo)流構(gòu)筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)表
從大的方面看,水利水電工程導(dǎo)流方法分為全圍堰法導(dǎo)流、分段圍堰法導(dǎo)流,其中全圍堰法導(dǎo)流進(jìn)一步細(xì)分為:隧洞導(dǎo)流、明渠導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流。不同的導(dǎo)流方法,施工要求不同。
1) 隧洞導(dǎo)流,隧洞導(dǎo)流指在河岸中開(kāi)挖隧洞,在基坑的上下游位置修建圍堰,河水經(jīng)隧洞下泄。該導(dǎo)流技術(shù)適合應(yīng)用在兩岸地形陡峭、山巖條件良好、河床狹窄、流量小的河流施工中。為保證導(dǎo)流效果,一方面,布置隧洞時(shí)應(yīng)保證洞軸線沿岸的地質(zhì)條件良好,且洞軸線為直線。另一方面,需要綜合考慮施工條件、地質(zhì)條件設(shè)計(jì)合理的斷面形式,包括方圓形、馬蹄形、圓形等,地質(zhì)條件較差時(shí),可以設(shè)計(jì)成馬蹄形。
2) 明渠導(dǎo)流,明渠導(dǎo)流指在河岸中開(kāi)挖渠道,在基坑上下游修建圍堰,河水通過(guò)明渠下泄。該導(dǎo)流方法適合應(yīng)用在工期緊、地質(zhì)條件差、無(wú)法采用隧洞導(dǎo)流、流量大的工程。應(yīng)用該導(dǎo)流方法時(shí),首先,應(yīng)將明渠布設(shè)在臺(tái)地較寬位置,渠身軸線應(yīng)伸出上下游圍堰外坡腳,并且水平距離應(yīng)滿足圍堰防沖要求,尤其防止深開(kāi)挖,適當(dāng)將軸線長(zhǎng)度縮短。其次,確定合理的進(jìn)出口位置與高程,進(jìn)出口位置應(yīng)滿足不回流、不淤、不沖等要求,高程要符合截流設(shè)計(jì)要求。另外,為減少水下開(kāi)挖量,應(yīng)適當(dāng)增加進(jìn)出口的高程。
3) 涵管導(dǎo)流,涵管導(dǎo)流是在巖基中進(jìn)行溝槽開(kāi)挖,而后使用鋼筋混凝土進(jìn)行密封形成涵管,水流經(jīng)過(guò)涵管下泄。該技術(shù)在堆石壩、土壩水利工程中應(yīng)用廣泛。為保證施工質(zhì)量,一方面,為避免壩身和涵管外壁形成接觸滲流,應(yīng)在涵管外壁每隔一段距離設(shè)置截流環(huán),將滲徑半徑延長(zhǎng),將滲透坡降低,減輕滲流破壞。另一方面,需要認(rèn)真修筑涵管管身沉陷縫、溫度縫止水。
分段圍堰法導(dǎo)流指使用圍堰將水工建筑物分段分期圍護(hù)進(jìn)行導(dǎo)流,分為底孔導(dǎo)流、壩體缺口導(dǎo)流、明槽導(dǎo)流。
1) 底孔導(dǎo)流,底孔導(dǎo)流指在土壩中修建永久或臨時(shí)底孔,使水流通過(guò)底孔下泄到下游,避免水位過(guò)高影響水利水電工程施工工作的順利進(jìn)行。應(yīng)用該方法時(shí)需要計(jì)算水力,確定底孔的布置位置、布置數(shù)目、布置尺寸。另外,為保證枯水期正常泄水,地坎高程應(yīng)設(shè)置在庫(kù)水位以下。底孔斷面可設(shè)置為圓角矩形或矩形,尺寸應(yīng)盡量小。
2) 壩體缺口導(dǎo)流,如果壩體為混凝土結(jié)構(gòu)且河流汛期較短,可以采用壩體缺口方式導(dǎo)流。在汛期河水漲落較嚴(yán)重,采用其他導(dǎo)流構(gòu)筑物無(wú)法滿足導(dǎo)流要求,在壩體上預(yù)留缺口,與其他導(dǎo)流構(gòu)筑物一起導(dǎo)流洪峰,可以有效地降低水利水電工程施工造成的影響,當(dāng)上游水位回落后再修筑缺口。
3) 明槽導(dǎo)流,當(dāng)河水覆蓋層較厚、河水深度較深、修筑縱向圍堰難度大、河床一側(cè)岸坡穩(wěn)定性好或河灘基巖較高時(shí),可以采用明槽導(dǎo)流方式。采用明槽方式導(dǎo)流時(shí),完成第一期圍堰后進(jìn)行明槽的修筑,河水通過(guò)束窄的河床下泄。第二期工程施工時(shí),河水便可通過(guò)導(dǎo)流明槽完成下泄。
另外,分段圍堰法導(dǎo)流時(shí),要保證導(dǎo)流時(shí)段的合理劃分。劃分導(dǎo)流時(shí)段時(shí)應(yīng)綜合分析施工進(jìn)度、導(dǎo)流方案、河流水文特征等。劃分導(dǎo)流時(shí)段時(shí)應(yīng)注意考慮以下內(nèi)容:當(dāng)水利水電工程施工工期長(zhǎng)、不允許過(guò)水,洪水來(lái)臨前無(wú)法完成建設(shè)任務(wù)時(shí),應(yīng)考慮以全年作為劃分導(dǎo)流時(shí)段的標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)洪水來(lái)臨前已有的施工可發(fā)揮攔洪作用,則將洪水來(lái)臨前的施工時(shí)段作為導(dǎo)流時(shí)段;當(dāng)使用分段圍堰法施工,中后期的導(dǎo)流借助底孔進(jìn)行導(dǎo)流時(shí),應(yīng)劃分成以下三個(gè)導(dǎo)流時(shí)段。第一期基坑工程施工劃分成第一時(shí)段,將河水經(jīng)束窄河流下泄;第二期基坑工程施工作為第二時(shí)段,將河水從導(dǎo)流底孔下泄;壩體全部上升,河水由導(dǎo)流底孔下泄。封堵底孔后,河水下泄通過(guò)永久泄水建筑物,完全或部分?jǐn)r蓄在水庫(kù)中,直到水利水電工程施工完成,作為第三時(shí)段。
導(dǎo)流與圍堰施工技術(shù)是水利水電項(xiàng)目施工建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容,直接關(guān)系到工程的質(zhì)量。提升對(duì)二者的分析,合理應(yīng)用技術(shù)手段,可以提升工程的資源利用率,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化,進(jìn)而為社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。