摘 要:新時代,為進一步提高水利工程施工質(zhì)量,著力保障民生福祉,施工單位應加大對導流施工技術的應用研究力度,明確其技術操作重點。在水利工程施工中,可根據(jù)工程實況,科學選用與之契合的導流施工技術,充分發(fā)揮技術應用價值?;诖?,闡述了導流施工技術的基本概念,明確其優(yōu)勢特點,分析了導流施工技術的應用要點,結合水利工程施工的實際案例,探究了導流施工技術的實踐運用。
關鍵詞:水利工程;工程施工;導流施工技術
中圖分類號:TV551.1 文獻標志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)05–0-03
水利工程的建設施工需考慮功能作用、效益、水文地質(zhì)、自然環(huán)境等諸多因素,具有一定復雜性。為保證水利工程施工質(zhì)量達到國家驗收標準,施工單位在作業(yè)中往往需要組合使用多種施工技術,其中就包括導流施工技術。導流施工技術的合理運用,能夠在提高施工效率、確保按時竣工的前提下,節(jié)省施工成本,確保施工單位的效益,并保障現(xiàn)場施工安全,踐行安全生產(chǎn)理念。因此,圍繞水利工程施工中導流施工技術的運用進行研究具有一定的現(xiàn)實意義。
1 導流施工技術的基本概念
我國水利事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展離不開導流施工技術的有力支持。在水利工程建設施工中,為降低現(xiàn)場環(huán)境、地理條件等因素對工程施工進展、質(zhì)量的消極影響,施工單位需按照工程建設的目標、要求,科學控制水流的流量、流經(jīng)方向,避免水流制約水利工程的正常施工[1]。
導流施工技術指的是在水利工程施工中,為保證水工建筑物可以在工地上正常施工,避免施工現(xiàn)場受水流的影響,以圍堰維護基坑等措施,控制、引導、攔擋水流,促使水流繞過施工現(xiàn)場,流向其他區(qū)域,防止施工現(xiàn)場漏水、滲水,有效改善施工環(huán)境的常見施工技術之一。
2 水利工程施工中導流施工技術的應用要點
2.1 落實前期準備工作
前期工作是保證項目成功、規(guī)避風險隱患的重要基礎。因此,施工單位在水利工程施工中運用導流技術,應以合規(guī)落實前期工作為首要任務。具體要點有:
一是實地調(diào)研。利用信息技術、物探勘察、遙感技術等技術,實地勘察施工區(qū)域的地質(zhì)、水文、生態(tài)、溫度、土壤、地形等情況,為后續(xù)的工程施工設計、導流技術選用、施工建材及機械的挑選提供參考依據(jù)。
二是制定方案。根據(jù)調(diào)研結果制定水利工程施工方案。如在科學布置導流、明渠施工位置后,再推進工程主體結構建設,確定具體的導流施工技術等。并計算施工周期,以及導流施工技術操作所需的人力、物力、資金等資源的數(shù)量。
三是技能提升。在正式施工前,組織施工人員參與教育培訓,深化其對導流施工技術的認知與理解,確保其職業(yè)能力素養(yǎng)可匹配技術操作需要,最大限度地發(fā)揮技術應用效益。
四是施工安全。安全生產(chǎn)是發(fā)展的第一要義。在水利工程修建中應用導流施工技術,應著重強調(diào)“安全第一”,采取“定期+抽檢”等監(jiān)督方法,檢查施工人員踐行安全施工理念的實際情況。如是否遵循技術標準使用導流技術;是否佩戴安全防護設備進行自我保護等[2]。在保證技術操作規(guī)范,增強水利工程修建效果的基礎上,充分保障施工人員的人身安全、施工現(xiàn)場的穩(wěn)定運轉,避免傷亡事故發(fā)生。
2.2 全段圍堰施工技術
在該技術中,明渠導流是較成熟的工藝方法。該方法可通過渠道引流,削弱河道水壓。在水利工程施工河岸中,挖掘建設水流導流渠道,再根據(jù)施工實況,在河道下游排布圍堰,引導水流正常通過明渠、河道,實現(xiàn)下游下泄。具體操作要點有:
一是現(xiàn)場分析。經(jīng)實地調(diào)研,明確水利工程的地質(zhì)條件、水體流量,若水體流量過大,則不適宜采取明渠導流方法。反之,則可正常應用。在確定使用該施工方法后,應逐一分析、計算渠道的出口、進口、高程、導流軸線等重要參數(shù),重點聚焦渠道進出口的夾角角度,并注重施工過程中河道水流的準確控制。
二是設計路線。在施工現(xiàn)場中,優(yōu)選寬度大的區(qū)域,設置導流路線,并單側布置。同時,為了踐行安全泄水、水流順暢的基本施工原則,保障水利工程運轉效果,可根據(jù)渠道底部寬度,對應設計渠道轉彎半徑。即半徑應為底部的5倍左右[3]。
三是控制距離。為減輕水體對渠道進出口附近圍堰的沖擊力,保證圍堰完整,能夠發(fā)揮效用。施工單位可適當擴大圍堰范圍,將其與渠道進出口保持50~
100 m的距離。渠道水面、基坑水面的最佳距離應超出兩者的高度差。
四是修建明渠。在施工設計結束后,即可進行渠道的建設。流程如圖1所示。
2.3 分段圍堰施工技術
該技術實踐應用要點有:一方面需有效降低施工影響。根據(jù)水利工程施工提出的導流要求,修建泄水建筑物。在此期間,需提前預留導流缺口、底孔,以前瞻視角避免對水體徑流產(chǎn)生負面影響。對于缺口導流而言,其需在壩體結構中提前預留導流缺口,確保過量的水流能夠通過缺口排放,支持原有的水利工程,促使導流系統(tǒng)良性運轉。在水流量減少后,需對缺口加以補全處理。底孔導流是壩體中永久或臨時的泄水通道,可對水體加以導流。另一方面需精確計算水體流速。在應用該技術時,應計算水利工程各施工區(qū)域的最大水體流速,以V1=V0這一公式計算。其中,V1表示水流最大流速;V0表示上游水流行進流速,ai表示壓力差,Z0表示水頭差,hv0表示流速水頭。
2.4 隧洞導流施工技術
隧洞導流施工技術就是在施工河岸中,通過修建水工隧道,引導水流依靠隧道自然流向下游。該技術較匹配地形陡峭、河流分布復雜等地勢、水文條件特殊的水利工程施工環(huán)境。該技術應用過程中需關注的重點有:
一是參數(shù)設計。在設計工程導流隧洞時,應著力將隧洞的進出口平順銜接河道水流,并將隧道與河道主流間的夾角精確把控在30°[4]。同時,保證隧道進出口與下游圍堰間的距離在50 m以上。
二是注意環(huán)境。在導流隧洞掘進修建中,應實時關注周圍環(huán)境,如圍巖特點、水文及地質(zhì)條件,以及溫度、濕度的變化等,靈活調(diào)整隧洞開挖方案。例如,在某工程施工中,隧洞出口規(guī)格為18 m×22 m,進出口最大面積為16 m×25 m。但開挖后發(fā)現(xiàn),隧洞施工區(qū)域存在較多巖石,且性質(zhì)多為砂巖,具有圍巖大量破損的現(xiàn)象。在開挖中,施工單位提前采用了支護措施,以此確保圍巖的穩(wěn)定程度,避免施工事故突發(fā)。
三是強調(diào)安全。在該技術操作中,可搭配管棚法,保障隧洞修建施工安全。針對性利用隧洞管棚法,優(yōu)化隧洞施工參數(shù),增強導流施工成效。通常情況下,數(shù)值設計如表1所示。
3 水利工程施工中導流施工技術的運用實例
3.1 工程概況
以某水利工程三期施工為例。在本次施工中需設置一座新的節(jié)制閥,改造一座四孔舊閥。該水利工程的結構為鋼筋混凝土結構,基礎墊層為C30混凝土,厚度約10 cm,抗?jié)B系數(shù)為S6。由于新、舊節(jié)制閥的施工位置在湖邊,因此,在施工前,施工單位需開展圍堰導流處理,將圍堰中的水流全部導出后,再推進水利工程基坑開挖工作。
3.2 導流設計
在本次工程施工導流中,施工單位以設計現(xiàn)實可行的施工方案為著眼點,在強調(diào)施工質(zhì)量,滿足施工需要的前提下,壓縮圍堰施工量,減少施工成本投入。在實地勘察后,施工單位選用了土袋圍堰導流方法,即將黏性較大的土方裝入編織袋,以鐵絲或細繩捆扎袋口,并以互相錯縫的堆砌方法,平整碼放土袋,層層堆疊,直至達到圍堰設計高度。在此過程中,為保證圍堰質(zhì)量,預防滲水、漏水等問題發(fā)生,需嚴格遵循施工規(guī)范,確保圍堰施工達到施工標準。同時,根據(jù)公式,準確計算導流水量,為后續(xù)的圍堰施工提供數(shù)據(jù)方面的參考憑證,即Q=η。其中,Q表示導流水量(m3/s);η表示經(jīng)驗系數(shù)(取值4~6);V表示圍堰積水體積(m3);T表示初期導流排水用時(s)。
3.3 圍堰施工
本次水利工程圍堰導流施工流程為:測量放線、表層清理、設置腳木樁、填筑圍堰、堆碼黏土、鋪設保護膜、增設支護、淤泥清理、圍堰維護、圍堰拆除。圍堰導流施工要點如下:
一是測量放線。在確定圍堰施工設計方案后,施工單位在現(xiàn)場布設了施工監(jiān)測點,在醒目位置設置了安全施工標志牌,明確劃定了控制施工范圍,確認了導流圍堰軸線,并對圍堰堰體的高程、斷面進行了精準的放線測量。
二是表層清理。操作推土機等機械謹慎清理圍堰施工區(qū)域,保證現(xiàn)場干凈整潔,無大體積雜物,確保后續(xù)施工有序進行。在此期間,施工單位收集了部分可用黏土,降低成本。
三是設置腳木樁。由于圍堰施工現(xiàn)場底部存在大量淤泥,因此,為防止堰體位移,施工單位在堰體兩端特設了腳木樁。結合施工設計及現(xiàn)場實況,木樁布設間距參數(shù)為50 cm。并以人工打樁的方式,將木樁夯入深層淤泥層。
四是圍堰填筑。運用分階段施工法,推進圍堰修建。在圍堰內(nèi)、外側邊緣的恰當位置,預留水流排泄溝,緩解水流對圍堰水面的沖擊力,降低施工風險。以進占填充法填充工程圍堰,中分層填筑了50 cm,厚度達標。每層填筑后,利用壓土機對其完整碾壓4~6次。在圍堰基礎層全部填筑完畢后開展壓實處理。圍堰底層部分自然壓實,而表層部分采用了機械碾
壓法。
五是黏土堆碼。因施工現(xiàn)場的黏土較為有限,不足以支持圍堰修建,施工單位在場外采購了大批黏土,用卡車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場,并組織施工人員,將黏土裝入編織袋,以鐵絲封口。在常規(guī)情況下,土量與空袋體積比重應為3∶4或2∶3。在黏土袋堆砌中,施工人員要平放土袋,錯位擺放,避免出現(xiàn)大面積通縫。
六是保護膜鋪設。為保證圍堰壽命可滿足水利工程施工需要,施工單位在圍堰表層,專門鋪設了土工膜,并以土袋壓實,提高圍堰擋水、防滲水能力,減緩水流流速,減輕水流沖擊,維護圍堰結構完整、穩(wěn)固。
七是增設支護。在本次工程施工中,施工單位在圍堰底部坡腳,加設了長度6 m、間隔10 cm的鋼板樁,強化了堰體牢固性,降低了其移動風險?,F(xiàn)場測量水深、淤泥層厚度,確定鋼板樁入土深度,即5 m。在鋼板樁的安裝施工中,施工單位對施工區(qū)域分別進行了抽水、清淤處理,保證挖掘機等機械設備的通暢行駛,再進行打孔安裝,并利用大小適中的土袋,填充圍堰堰體與鋼板樁之間的空隙,防止漏水。
八是淤泥清理。在圍堰修建完畢后,為發(fā)揮堰體的功能作用,預防施工安全事故發(fā)生,需要開展排水工作。在本次施工中,施工單位選擇了挖掘井字溝的方法,實現(xiàn)了施工現(xiàn)場排水,在水流全部排出后推進清淤工作,即人機結合,將淤泥裝車運輸出現(xiàn)場。
九是圍堰維護。在該工程施工過程中,施工單位安排專人,常態(tài)化巡視檢查圍堰,在發(fā)現(xiàn)圍堰結構下沉、開裂等問題后,第一時間進行了科學處理,如加固圍堰底部、更換風化編織袋等,著力強化圍堰的穩(wěn)定性,突出施工安全[5]。
十是圍堰拆除。對于本次工程施工,圍堰為臨時性輔助設施,在工程竣工時,需對圍堰進行徹底拆除。在堰體拆除前,施工單位需根據(jù)有關工程施工質(zhì)量驗收標準,落實擋水以下的驗收。在堰體拆除中,施工單位秉持了由內(nèi)而外、從上至下的工作原則,科學、完整地拆除了圍堰。
4 結束語
新時代,我國水治理取得了歷史性成就、發(fā)生歷史性變革。國家水網(wǎng)體系構建取得新進展,系統(tǒng)解決了水災害、水生態(tài)、水資源、水環(huán)境等問題,充分保障了我國水安全。而水利工程是國家水網(wǎng)的重要構成部分,對其高質(zhì)量施工意義重大。對此,施工單位應立足實際,合理選用與現(xiàn)場實況相契合的施工技術,并科學操作。針對水利工程施工中導流施工技術的運用進行了一系列研究,以期切實發(fā)揮導流施工技術的應用價值,保證水利工程施工質(zhì)量。
參考文獻
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作者簡介:張桂林(1976—),男,山東曲阜人,工程師,研究方向為水利工程。