◎張賽
眾所周知,農(nóng)業(yè)種植離不開水源。水利工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)揮的作用不可或缺,是進(jìn)行農(nóng)田灌溉的主要途徑??梢哉f,水利工程的規(guī)劃建設(shè)情況,決定了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。為了確保農(nóng)作物能夠得到良好的灌溉,在水利工程建設(shè)初期,就要把握好關(guān)鍵技術(shù)。導(dǎo)流施工是水利工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié),影響著后續(xù)的灌溉質(zhì)量。近年來我國導(dǎo)流施工技術(shù)快速發(fā)展,涌現(xiàn)了大批新興技術(shù)。這些技術(shù)有著各自的特點(diǎn),適用的情況也有所差異。選擇恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)流施工技術(shù),是提高水利工程建設(shè)質(zhì)量的有效途徑。水利工程施工水平的提高,也為工程的后續(xù)使用提供了安全保障,有效降低了工程質(zhì)量問題出現(xiàn)的概率,降低因工程維護(hù)造成的損失。
水利工程(Hydraulic engineering)是為了控制、利用和保護(hù)地表及地下的水資源與環(huán)境而修建的各項(xiàng)工程建設(shè)的總稱,按其服務(wù)對象分為防洪工程、農(nóng)田水利工程、水力發(fā)電工程、航道和港口工程、供水和排水工程、環(huán)境水利工程、海涂圍墾工程等工程。導(dǎo)流施工技術(shù),顧名思義,指的就是通過人為規(guī)劃,工程能夠起到對水流進(jìn)行引流的作用。該技術(shù)的使用價值十分重要,能夠?qū)崿F(xiàn)對水流渠道的把控。當(dāng)河流的汛期到來時,可能會對水利工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成不良影響,而導(dǎo)流工程通過改變水流方向,達(dá)到引流的目的。這樣一來,河流汛期漲水對工程周邊環(huán)境造成的影響,能夠被控制在較低范圍,保障了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定。此外,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,需要日常灌溉,導(dǎo)流工程也能夠提供有效的供水服務(wù),而且導(dǎo)流工程能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉的靈活性,提供了極大的便利。
導(dǎo)流施工技術(shù)在應(yīng)用過程中,也有值得注意的事項(xiàng)。首先,要做好實(shí)地考察調(diào)研,選擇適合的導(dǎo)流施工區(qū)域。恰當(dāng)?shù)氖┕さ攸c(diǎn)選擇,往往能夠起到事半功倍的效果。導(dǎo)流工程投入使用后,也能夠憑借地理優(yōu)勢更好地發(fā)揮功能。其次,要深入地掌握施工地點(diǎn)的地形地質(zhì)情況,針對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特點(diǎn),構(gòu)建完善的理論體系,確保施工能夠有條不紊地進(jìn)行。此外,還要綜合考慮多方面的因素,制定符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的施工方案。在可靠的施工設(shè)計支撐下,實(shí)際施工的難度將大幅降低,施工周期也會大大縮短。
作為水利工程施工的關(guān)鍵一環(huán),導(dǎo)流工程的規(guī)模、消耗成本相對較大,必須要重視施工的前、中、后各個階段,保障各環(huán)節(jié)的有序施工,從而避免很多不必要的問題。
水利工程受到施工地區(qū)環(huán)境的影響,不同地區(qū)的地形地貌、地質(zhì)情況都存在很大的差異,當(dāng)?shù)貙λこ痰囊笠灿兴鶇^(qū)別。這意味著水利工程在施工過程中遇到的問題,并不是千篇一律的,而是具有一定的個體差異。因此,在分析導(dǎo)流工程施工技術(shù)應(yīng)用問題時,就不能夠照搬模板,而要結(jié)合實(shí)際,具體問題具體分析。舉個例子,在大壩施工階段,施工材料通常是混凝土?;诨炷敛牧系奶匦?,在選擇導(dǎo)流施工技術(shù)時,要優(yōu)先考慮分期導(dǎo)流。但分期導(dǎo)流這種施工方式,雖然在混凝土壩的情況下優(yōu)勢明顯,但在普通的泥土壩中應(yīng)用,效果則不太理想。而對于水頭較高的水壩而言,采用的導(dǎo)流施工技術(shù)則要避免單一,需要綜合考慮后選擇多種導(dǎo)流施工方式組合使用。
除了一些特殊的水利工程情況,經(jīng)過多年的實(shí)際摸索,也形成了一些比較普適的導(dǎo)流施工技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。對于大部分需要進(jìn)行多層導(dǎo)流的工程而言,需要首先考慮水文環(huán)境的影響。要詳細(xì)調(diào)查河流的水文特點(diǎn),針對水文情況對導(dǎo)流方式做出恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整。河流的水流量、水流的力度以及河流中的泥沙結(jié)構(gòu),都值得深入了解。如果忽視了這些情況,就有可能在導(dǎo)流施工過程中,受到河流水文環(huán)境的不良影響,造成不必要的損失。
圍堰法中應(yīng)用比較廣泛的是全段圍堰法,具體實(shí)施手段,就是在河流的上下游都設(shè)置圍堰,達(dá)到對這段河流進(jìn)行全面圍堵攔截的目的。當(dāng)河流汛期到來時,不至于因?yàn)闈q水而引發(fā)洪荒,對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成影響。全段圍堰法又細(xì)分為三種,分別是明渠導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流以及隧洞導(dǎo)流。首先,明渠導(dǎo)流,最顯著的特征就是水渠是暴露在外的,將這段渠道修建在距離圍堰80m 的地方,這個距離既能夠有效引流,也不至于因?yàn)樗鬟^大,對圍堰產(chǎn)生沖擊甚至損毀。為了盡量增大渠道的水流量,要把軸線的長度控制在較小范圍。其次,涵管導(dǎo)流,該方法與明渠導(dǎo)流相反,水渠是隱藏在暗處的。涵管的修建地點(diǎn),一般選擇圍堰的枯水位上方,目的是為了加快導(dǎo)流的速度。涵管的修建材料,需要具有一定的硬度,能夠承受水流的沖擊。目前使用比較廣泛的涵管材料,是混凝土?;炷翝仓暮埽粌H導(dǎo)流效果良好,耐受性也比較理想,不容易遭到水流的侵蝕破壞。最后是隧洞導(dǎo)流。該導(dǎo)流方法的施工量相對較大,需要在河岸挖出一條隧洞,隧洞就承擔(dān)著引流的功能。隧洞引流的效率顯然是比較可觀的,能夠有效應(yīng)對河流汛期漲水。但與此同時,在挖掘隧洞時也有很多要求。一般保障隧洞呈直線,目的是提高排洪的效率。如果隧洞存在彎曲的部分,也容易受到水流的沖擊。如果施工地點(diǎn)的情況不支持沿直線開挖,也要盡量提高隧洞的直徑,尤其是彎道處的直徑,至少要在隧洞直徑的五倍以上。
全段圍堰法適用的河流區(qū)域比較集中,那么分段圍堰法則常應(yīng)用于需要導(dǎo)流的河流區(qū)域比較分散的情況。通常水利工程的規(guī)模較大,這意味著需要導(dǎo)流的區(qū)域不止一處。分段圍堰法能夠滿足這類工程的要求,即使施工量再大,也能夠通過分段圍堰法對河流進(jìn)行導(dǎo)流。分段圍堰法在原理上和全段圍堰法是一致的,只是要在河流的多個區(qū)域進(jìn)行導(dǎo)流施工。分段圍堰法也有幾類常見方法,分別是梳齒導(dǎo)流、底孔導(dǎo)流以及缺口導(dǎo)流。首先是梳齒導(dǎo)流,該方法最顯著的特征,就是其在壩體中修建的缺口,是呈梳齒形的。這種形狀的缺口,無疑增加了水流分流路徑,能夠起到有效的疏通作用,導(dǎo)流效率大幅增加。其次是底孔導(dǎo)流,該方法應(yīng)用混凝土澆筑技術(shù),在壩體修建底孔,底孔的耐受力較強(qiáng),能夠承受水流的沖擊。最后是缺口導(dǎo)流,該方法主要用于應(yīng)急,當(dāng)河流汛期來臨時,缺口導(dǎo)流能夠快速緩解水流保障帶來的危害,有效地疏通水流,避免對周邊環(huán)境造成持續(xù)影響。分段圍堰法和全段圍堰法相比,適用的范圍更廣,而且導(dǎo)流的效率也更高,通過多渠道分流,在河流水位上漲的時候快速引流。
水利工程規(guī)模較大,包含的項(xiàng)目眾多。這些施工項(xiàng)目相互銜接,構(gòu)成了工程主體。任何施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問題,都會影響到整個工程的建設(shè)效果。尤其是主體工程施工,更是整個施工環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。在進(jìn)行主體工程施工時,要把握好整體性原則,尤其要盡量避免施工對周圍環(huán)境造成的不良影響。主體工程施工需要把控的事項(xiàng),主要包括以下幾方面:首先,要把主體工程的導(dǎo)流施工放在首位,先進(jìn)行導(dǎo)流主體工程的施工,再按照施工方案逐步完善分流設(shè)施,保障施工具有層次性,能夠有條不紊地進(jìn)行下去。其次,要對水渠的深度進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計。水渠的深度決定了引流的效率,但水渠過深又會造成原材料的浪費(fèi)。通常來說,水渠的深度設(shè)置在6m 左右是比較合適的。最后,基坑的挖掘同樣不容忽視?;幽軌蛟偎髁鹘?jīng)時,將河水排除。如果基坑的挖掘效果不好,那么可能再強(qiáng)大的水流沖擊下,造成工程的局部塌方。因此,在基坑挖掘時,要充分考慮到施工環(huán)境的地質(zhì)情況,如果土質(zhì)過于松軟,就要做好防護(hù)措施,保障圍堰的堅固。
基坑排水需要通過抽水機(jī)來實(shí)現(xiàn),這樣可以有效地減少基坑滲水現(xiàn)象,避免基坑被河水侵蝕。基坑排水工作完成后,需要進(jìn)行河壩的施工,在施工之前,需要對施工場地進(jìn)行考察,確定施工方案的合理性,避免施工過程受到河流的影響。河壩通常由混凝土澆筑而成,一方面,需要做好混凝土的防滲工作,避免河水從壩體側(cè)面滲出,降低河水對河壩的侵蝕,延長壩體的使用壽命。另一方面,需要做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作,防止混凝土出現(xiàn)開裂。當(dāng)晝夜溫差過大時,需要做好混凝土的保溫措施,降低溫度對混凝土的影響,從而提高河壩的施工質(zhì)量。
以基坑排水為例,工程的導(dǎo)流技術(shù)使用方案如下:(1)在基坑開挖的過程中,工程應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對砂層的關(guān)注,需要保證其具有良好的透水性。另外,還需要充分關(guān)注基坑的涌水量,如涌水量較大,應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)予以控制,避免基坑開挖的過程中出現(xiàn)異常問題。在具體設(shè)計時,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)參數(shù),盡可能降低地下水位,使其處于基礎(chǔ)樁承臺底0。5m 以下。(2)做好上述準(zhǔn)備后,便需要對基坑排水技術(shù)進(jìn)行選擇。明溝排水技術(shù),在農(nóng)田水利工程導(dǎo)流施工中較為常用。上述技術(shù),要求施工人員充分利用當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c(diǎn),做好導(dǎo)流工作,將水導(dǎo)流到地勢較低的區(qū)域,使工程基坑處的積水能夠隨著地形而排出。如無法通過上述方法進(jìn)行排水,或在排水后,依然存在積水殘留,則可以開挖排水溝以及排水井,通過人工導(dǎo)流的方式,將積水排出。需要注意的是,采用上述方式進(jìn)行基坑排水,還需要注意做好排水溝的布置工作。可在基坑周圍,按照由高到地的原則,對排水溝進(jìn)行布置以及開挖。而排水井內(nèi)的積水,則可以通過水泵抽出。
隧洞導(dǎo)流(tunnel diversion)屬于農(nóng)田水利工程導(dǎo)流施工技術(shù)中常見的一種,要求在工程周圍設(shè)置水工隧洞,借助隧洞,將積水導(dǎo)流下下游,從而避免導(dǎo)致工程積水過多,影響其整體性能的發(fā)揮。上述導(dǎo)流方法,具有一定適用性,當(dāng)工程所在區(qū)域,河谷較為狹窄,并且受到當(dāng)?shù)氐匦蔚南拗?,?dǎo)致無法通過設(shè)置明渠方式進(jìn)行導(dǎo)流時,采用隧洞導(dǎo)流法施工,方屬于最佳選擇。但采用隧洞導(dǎo)流法施工,依然存在一定缺陷,如工程周圍存在建筑物,施工的過程,可能影響建筑物的穩(wěn)定性。因此,如存在上述情況,務(wù)必對導(dǎo)流隧洞進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,減小對建筑物的影響。如水利工程周圍不存在其他建筑物,則無需對此問題予以關(guān)注。隧洞導(dǎo)流法施工,具體方法如下:(1)開挖:工程需要首先對隧洞進(jìn)行開挖,一般以明挖為主,在此期間,可首先爆破,繼而做好保護(hù)層施工,預(yù)防坍塌,并通過鉆孔的方式,使爆破松動。爆破后所剩余的土壤,需要運(yùn)輸至指定區(qū)域進(jìn)行處理。開挖完成后,工程需要做好支護(hù)工作,表面隧洞坍塌。(2)掘進(jìn):開挖完成后,便需要對隧洞進(jìn)行掘進(jìn)。建議通過上下臺階開挖的方式,完成掘進(jìn)工作。(3)錨桿與噴錨:掘進(jìn)后,工程需要對錨桿材料進(jìn)行優(yōu)化選擇,使其具有良好的承載力。(4)混凝土噴射:工程可通過噴射的方式進(jìn)行混凝土施工,應(yīng)當(dāng)按照工程要求,對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行選擇?;炷羾娚浜?,需予以澆筑,并對隧洞通風(fēng)設(shè)置進(jìn)行布置,最終完成施工。
在對導(dǎo)流方法進(jìn)行選擇時,為了提高農(nóng)業(yè)水利工程導(dǎo)流施工的整體質(zhì)量,需要對多種因素加以重視,其中地質(zhì)條件、水文條件、地形條件加以重視。另外,還需要加強(qiáng)對施工流程的控制,避免發(fā)生異常。
施工導(dǎo)流方案的選擇與導(dǎo)流建筑物的布置直接受到河流兩岸及河床的地質(zhì)條件的直接影響。若河流一岸或兩岸存在風(fēng)化層薄、巖石堅硬以及抗壓強(qiáng)度足夠時,則對隧洞導(dǎo)流的選用最為適宜。若存在較厚的巖石風(fēng)化層且容易破碎,或存在較厚的沉積灘地時,則應(yīng)采用明渠導(dǎo)流的方式進(jìn)行施工。在對分段圍堰導(dǎo)流法進(jìn)行運(yùn)用時,由于存在河床束窄,使過水?dāng)嗝娴拿娣e減小,迅速増大了水流流速。為了確保河床不會受到較大沖刷避免圍堰基礎(chǔ)淘空現(xiàn)象,應(yīng)與河床地質(zhì)條件相結(jié)合,對河床可能束窄的程度得以確定。
壩區(qū)周圍的地形條件對導(dǎo)流方案的選擇產(chǎn)生較大影響。對于寬闊的河床河流而言,特別是在施工過程中存在過筏和通航要求的河流,應(yīng)對分段圍堰法導(dǎo)流進(jìn)行運(yùn)用。當(dāng)河床存在天然石島或沙洲時,應(yīng)對分段圍堰法導(dǎo)流進(jìn)行操作,對導(dǎo)流圍堰的布置提供便利,特別是縱向圍堰的布置。當(dāng)存在兩岸陸峻、河段下容以及山巖堅實(shí)的地區(qū),且壩體無法實(shí)施分期建設(shè)的,應(yīng)對道導(dǎo)流進(jìn)行施工。而平原河道,河流的兩岸或一岸較為平坦,或能夠?qū)訛臣袄虾拥肋M(jìn)行利用時,應(yīng)運(yùn)用明渠導(dǎo)流最為適合
施工導(dǎo)流方案的選擇還受到河流流量大小、全年流量的變化、水文變化的幅度、汛期洪水的延續(xù)時間、枯水期的長短、冰凍情況以及冬季流冰等因素的影響。通常情況下,對于流量大且河床寬的河流而言,應(yīng)對分段圍堰法導(dǎo)流進(jìn)行使用。山區(qū)河流存在較大水位變化幅度時,可運(yùn)用允許基坑淹沒的導(dǎo)流方法,在一定時期內(nèi)通過過水圍堰和基坑淹沒的方式將洪峰流量得以宣泄。對于存在較長枯水期的河流,可對枯水期進(jìn)行充分利用進(jìn)行安全化施工,對于流冰的河流,應(yīng)對流冰的宣泄問題實(shí)施充分考慮,避免有流冰奎塞問題發(fā)生,從而對泄流產(chǎn)生影響,引發(fā)導(dǎo)流建筑物破壞現(xiàn)象產(chǎn)生對于巖石河床而言存在較強(qiáng)的抗沖刷能力,河床有較大的束窄程度,可能超過88%,流速提升至7.5m/s。而對于較厚覆蓋的河床而言,存在較差的抗沖刷能力,束窄程度小于30%,允許流速控制在3.0m/s 即可。
為了保證工程質(zhì)量,在導(dǎo)流施工技術(shù)使用的過程中,對相關(guān)流程加以重視較為關(guān)鍵。在施工期間,工程需要首先對工程當(dāng)?shù)剡M(jìn)行考察,在了解區(qū)域情況后,方可判斷是否需要通過導(dǎo)流施工技術(shù)改善工程質(zhì)量。如需要,則可以結(jié)合工程需求,確定導(dǎo)流施工方案。由于導(dǎo)流施工技術(shù)種類較多,工程需要合理對技術(shù)進(jìn)行選擇,保證其具有適用性。技術(shù)選擇后,則需要確定施工方案,明確每一個流程的施工步驟以及內(nèi)容,并對施工過程進(jìn)行統(tǒng)籌安排。最后,需要嚴(yán)格按照工程方案進(jìn)行導(dǎo)流施工,全面提高工程施工質(zhì)量。
綜上所述,水利工程對農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響不可小覷,其中導(dǎo)流施工質(zhì)量,更關(guān)乎著水利工程在河流汛期的安全性,并影響著農(nóng)業(yè)灌溉的效率和質(zhì)量。因此,施工單位要對導(dǎo)流施工環(huán)節(jié)引起足夠的重視,合理地應(yīng)用導(dǎo)流施工技術(shù),確保導(dǎo)流工程在關(guān)鍵時刻能夠有效發(fā)揮作用。目前導(dǎo)流施工技術(shù)類型多樣,有著各自的特點(diǎn)。而水利工程施工環(huán)境也是比較復(fù)雜的,在施工過程中可能遇到各種各樣的問題。在選擇導(dǎo)流施工技術(shù)時,要做好詳細(xì)的實(shí)地考察,綜合考慮多方面因素,采用合適的導(dǎo)流施工技術(shù)。從而在河流汛期時,能夠避免水位上漲對工程造成損壞,也降低了對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不良影響,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供堅實(shí)的保障,促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。